东方企业文化·百家论坛 2011年7月
水电站或变电站二次部分设计
黎建宇
（广西建通工程咨询有限责任公司南宁分公司，南宁，530022）
摘 要：水电站或者变电站二次设计的主要目的是保证其运行更加安全，并且为无人值班创造条件。本文结合具体的案例，对二次设计中各个系统的方案及特点进行了详细地研究，从而为将来水电站或变电站的二次部分设计提供经验。
关键词：电气二次 总体设计 系统配置 无人值班 中图分类号：TG519.5 文献标识码：A 文章编号：1672—7355（2011）07—0165—01 1前言
我市某水电站主要采用的是混合式开发，其功能主要以发电为主。水电站装设的发电机组为混流式水轮发电机组，每个发电机的容量为40MW ，每个电发机对应一个变压器，与发电机相联的是一级220kV 电压。由于该水电站是新建的水电站，因此安全是二次设计所要考虑的核心问题，采用国内外的先进技术使安全得到有力的保证。电气设备的二次设计按照少人值守、无人值班设计模式挑选检测合格的电气设备。
根据国家电力公司的相关规定，水电站的的值班方式要逐步向少人及无人方向过渡，这也是水电站的设计思想之一，为了实践这一思想，在电气二次设计时，要考虑采取以下措施：
（1）采用相对比较可靠的计算机监控系统对电气设备的运行进行监控，网络以及现场的相关设备要有故障应急方案。
（2）系统安全自动装置必须要安全可靠，不仅是在正常运行时，在发生故障是也要保证系统能有一定的处理能力。
（3）对于各个设备的操作要采用硬件加锁，对重要设备的操作要采用软硬件双重加锁的方式。
（4）火灾报警系统要完善，最好的自动报警和手动报警两种方式。
（5）对于水电站运行的相关情况要采取多媒体视频进行监控，并且实现多屏幕显示以及图像的远程传输。
（6）保证通信系统的可靠性，对于不同的通信方式如载波通信、光纤通信等进行分层管理，从而使通信质量更高。
2电站的运行控制方式
电站的运行控制方式主要有三种，分别是电站现场控制方式、电站中控室控制方式以及调度中心的远程控制方式。
（1）电站现场控制方式主要是工作人员在水电站或者变电站的现场通过控制相关按钮、开关或者触屏等完成对水电站或者变电站相关设备的控制。这种方式一般在电站运行的初期。
（2）电站中控室集中控制方式主要是指工作人员通过操作中控室的鼠标和键盘等完成对电站相关设备的控制。控制功率有成组控制和单机控制两种方式。成组控制则控制整个水电站的功率情况，单机控制则是控制单个机组的运行情况，如启动或者停止等。计算机在接收到工作人员的指令后通过软硬件相结合的方法完成控制，效率也比较高。
（3）调度中心的远程控制的控制地位不在水电站现场，而是离水电站有一定的距离处，通过水电站或者变电站通过网络将监控数据传输到远程控制点，工作人员发送相关数据指令从而控制部分或者全部机组的运行。。
3计算机监控系统 3.1设计原则
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根据相关设计原则与规定，本水电站采用的是计算机系统进行监视，它可以很方便地实时显示水电站相关设备的运行情况，在设计监视系统时要遵循以下原则：
（1）确保计算机网络的可靠性和安全性，要使网络硬件和软件隔离，根据《电力二次系统安全防护总体方案》的相关规定，该水电站的计算机系统可以划分管理信息区和生产控制区。这两个区之间要有一定的隔离措施，达到互不干扰安全运行的安全。当电力调度系统和监控系统相连时要有一定的加密认证方式，如经电监会认证、电力专用等，当然相关的隔离措施也要符合国家的通信局和公安部的相关规定。
2）确保电站设备和监控系统运行的可靠性与安全性，在设计系统结构时要选择合适的网络结构，并且要有一定的冗余度，这样监控系统的运行就会更加可靠，在故障发生时也能自动启动故障处理方案进行初步地处理。
3）提高水电站运行的管理水平。提高水电站的管理水可以有效减轻工作人员的工作强度，本电站的监视系统按照无人值班进行设计，逐步从少人值班向无人值班的方向进行过渡，这就需要水电站的管理水平在实践中不断地提高。
4）提高水电站的运行效益，达到资源的最优利用。这可以充分发挥计算机的能力，通过计算确定机组的最佳组合，并且在运行中优化机组的运行参数，从而在有限水资源的条件下使水电站的发电效益得到提高。
3.2基本功能
水电站现场控制单元的功能主要有以下几个方面，分别是安全监视、调整和控制、数据采集和处理、数据通信以及系统诊断等，而电厂级设备的功能主要是安全运行监控、数据通信、实时控制、培训仿真、多媒体功能、维护管理以及信息存储等。
3.3监控系统结构和设备配置
本次水电站的监控系统所采用的网络结构主要是开放式并且分层分布的系统，传输方式是通过以太网进行光纤传输。主要的设备都有冗余配置，在发生故障时就会自动启动冗余措施。监控的通信方式有现场通信和远程通信两种方式，现场通信主要是工作人员在水电站现场对水电站运行的相关情况进行监控，并在故障发生时进行手动干预，主要是通过操作控制盘上的相关控件进行调节控制；远程通信是指工作人员通过远程调度监控通讯，从而掌握水电站运行的实时情况。
4继电保护
要使水电站的运行更加安全，可以采用微机型的继电保护装置，保护装置的相关配置要符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》以及《水力发电厂继电保护设计原则》中的相关规定。
4.1发电机保护
发电机的保护所包含的内容较多，如发电机的横差保护和纵差保护、低压过流保护、接地保护、负序过流保护
（下转164页）
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提出农民工居住条件差，但其满意度却并不低。吴维平、王汉生和邱珊等主要从农民工的再社会化和身份重构等角度，提出解决农民工住房问题的政策模式。
刘晓君根据社会排斥理论，提出现行廉租房政策排斥了农民工、失地农民等弱势群体，不利于体现公平原则。朱建美、李英东和石红溶等强调政府在解决农民工住房问题中应发挥主导作用，应将农民工纳入城市建设和住房保障体系中。刘艳文从市民化角度，提出廉租房应成为解决农民工住房问题的关键，同时要防止居住隔离的现象。吕萍、周滔、丁富军从成本—效益分析以及公共政策的角度进行研究，提出将农民工纳入住房保障体系是解决问题的关键。
四、小结
农民工群体如果不能在城市中定居，也就不能彻底摆脱乡村社会的束缚，最终也无法融入城市主流社会，会对社会协调和可持续发展带来消极影响，还会引发农民工的社会地位下滑、城市治安混乱、留守妇女和儿童大量产生等一系列问题，加快解决外来务工人员的住房问题，是我国实现城市化不可绕过的环节，既有利于社会和谐进步，也有利于农民工群体自身的成长，对于保持社会稳定与和谐发展，具有重要意义。
参考文献：
[1] 陈伯庚. 城镇住房制度改革的理论与实践[M].上海：上海人民出版社，2003
[2] 成思危. 中国城镇住房制度改革：目标模式与实施难点[M].北京：民主与建设出版社，1999
[M].天津：天津社会科学院出版社，2009
[4] 姚玲珍. 中国公共住房政策模式研究[M].上海：上海财经大学出版社，2009
[5] 廉思. 蚁族：大学毕业生聚居村实录[M].桂林：广西师范大学出版社，2009
[6] 刘晓君. 廉租住房纵览[M].北京：中国建筑工业出版社，2005
[7] 刘艳文：农民工市民化进程中的廉租房制度[D].长沙：湖南师范大学，2007
[8] 冯宗容. 廉租房运作机制评析及创新[J].经济体制改革，2002，（3）
[9] 宋博通. 三种典型住房补贴政策的“过滤”研究[J].住宅与房地产业，2002，（8）
[10] 陈予军. 需增加保障性住房供应[J].市场报，2007，（6）
[11] 谢家瑾. 应在大力调整住房供应结构上下功夫[J].城市开发，2005，（8）
[12] 谭禹. 二元化住房制度：日本、新加坡、中国香港的实践模式与启示[J].甘肃社会科学，2010，（3）
[13] 李斌，王晓京. 城市农民工的住房[J].石家庄学院学报，2006，（5）
[14] 吴维平，王汉生. 寄居大都市：京沪两地流动人口住房现状分析[J].社会学研究2003，（3）
[15] 吕萍，周滔. 农民工住房保障问题认识与对策研究——基于成本—效益分析[J].城市发展研究，2008，（3）
[16] 丁富军，吕萍. 转型时期的农民工住房问题—一种
[3] 卢卫. 解读人居—中国城市住宅发展的理论思考政策过程的视角[J].公共管理学报，2010，（1）
（上接165页）
等，横差保护是机组内部相间以及分支断线的主要保护，保护动作后作用于停机；纵差保护是机组内部短路的主要保护，在发生短路时，要使发电机停止工作；低压过流保护是发电机外部短路的后备保护，它主要保护跳闸，有一定的时限性；接地保护是保证接地的按全性，防止雷电等侵入电电机组；负序过流保护主要是在非全相运行或者外部发生不对称短路时进行保护，它主要由反时限和定时限两部分组成，反时限部分动作于解列，定时限部分动作电流按照发电机长期允许的最大负序电流值整定，它主要动作于信号。
4.2主变压器保护
主变压器2套差动保护：主变内部、引出线和套管相间故障的主保护，保护动作于跳开主变两侧断路器。复压过流保护：系统倒送电时，保护动作于跳开主变高压侧断路器。主变压器零序过流保护：主变接地短路保护和外部接地的后备保护，与相邻线路接地保护配合，动作于主变解列。主变压器过负荷保护：保护由定时限和反时限两部分组成，定时限部分动作于信号，反时限部分动作于解列。主变压器瓦斯保护：轻瓦斯动作于发信号；重瓦斯动作于跳开主变两侧断路器。主变压器温度保护：它的保护装置接受变压器温度超限信号接点，上限动作于延时发信号、上上限动作于跳开主变两侧断路器。主变压器冷却系统故障保护，它由一台冷却器故障动作于信号，在主变压器发
164
生故障时延时跳开主变两侧断路器。
以上就是水电站二次设计的部分内容，当然，水电站的二次设计包括的内容还有很多，如通信系统的设计、励磁系统的设计以及同步系统的设计等，它们也是二次设计的重要内容。在二次设计中，要结合水电站的实际情况对设计的相关内容进行全面的考虑，从而保证水电站在安全可靠的前提下，运行效率更高。
参考文献：
[1] 周汉.EPC 合同下的设计服务莫拉萨德拉电站电气二次系统设计总承[J].《水电厂自动化》2008年第2期，22-24
[2] 张世玲. 崖羊山水电站工程电气二次设计简介[J].《云南水电技术》2007年第4期，19-21
[3] 王霞、刘建荣. 土卡河水电站电气二次设计[J].《云南水力发电》2006年第6期，33-35
[4] 王为福、李全胜. 小浪底水电站电工二次系统设计经验[J].《水电自动化与大坝监测》2002年第3期，25-27
[5] 吴刚、涂宁、周强、邹来勇. 构皮滩水电站电气二次设计[J].《人民长江》2006年第3期，30-32
[6] 虞光、明任晖. 竹洲水电站电工二次设计[J].《华东水电技术》2002年第3期，44-46
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水电站或变电站二次部分设计
黎建宇
（广西建通工程咨询有限责任公司南宁分公司，南宁，530022）
摘 要：水电站或者变电站二次设计的主要目的是保证其运行更加安全，并且为无人值班创造条件。本文结合具体的案例，对二次设计中各个系统的方案及特点进行了详细地研究，从而为将来水电站或变电站的二次部分设计提供经验。
关键词：电气二次 总体设计 系统配置 无人值班 中图分类号：TG519.5 文献标识码：A 文章编号：1672—7355（2011）07—0165—01 1前言
我市某水电站主要采用的是混合式开发，其功能主要以发电为主。水电站装设的发电机组为混流式水轮发电机组，每个发电机的容量为40MW ，每个电发机对应一个变压器，与发电机相联的是一级220kV 电压。由于该水电站是新建的水电站，因此安全是二次设计所要考虑的核心问题，采用国内外的先进技术使安全得到有力的保证。电气设备的二次设计按照少人值守、无人值班设计模式挑选检测合格的电气设备。
根据国家电力公司的相关规定，水电站的的值班方式要逐步向少人及无人方向过渡，这也是水电站的设计思想之一，为了实践这一思想，在电气二次设计时，要考虑采取以下措施：
（1）采用相对比较可靠的计算机监控系统对电气设备的运行进行监控，网络以及现场的相关设备要有故障应急方案。
（2）系统安全自动装置必须要安全可靠，不仅是在正常运行时，在发生故障是也要保证系统能有一定的处理能力。
（3）对于各个设备的操作要采用硬件加锁，对重要设备的操作要采用软硬件双重加锁的方式。
（4）火灾报警系统要完善，最好的自动报警和手动报警两种方式。
（5）对于水电站运行的相关情况要采取多媒体视频进行监控，并且实现多屏幕显示以及图像的远程传输。
（6）保证通信系统的可靠性，对于不同的通信方式如载波通信、光纤通信等进行分层管理，从而使通信质量更高。
2电站的运行控制方式
电站的运行控制方式主要有三种，分别是电站现场控制方式、电站中控室控制方式以及调度中心的远程控制方式。
（1）电站现场控制方式主要是工作人员在水电站或者变电站的现场通过控制相关按钮、开关或者触屏等完成对水电站或者变电站相关设备的控制。这种方式一般在电站运行的初期。
（2）电站中控室集中控制方式主要是指工作人员通过操作中控室的鼠标和键盘等完成对电站相关设备的控制。控制功率有成组控制和单机控制两种方式。成组控制则控制整个水电站的功率情况，单机控制则是控制单个机组的运行情况，如启动或者停止等。计算机在接收到工作人员的指令后通过软硬件相结合的方法完成控制，效率也比较高。
（3）调度中心的远程控制的控制地位不在水电站现场，而是离水电站有一定的距离处，通过水电站或者变电站通过网络将监控数据传输到远程控制点，工作人员发送相关数据指令从而控制部分或者全部机组的运行。。
3计算机监控系统 3.1设计原则
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根据相关设计原则与规定，本水电站采用的是计算机系统进行监视，它可以很方便地实时显示水电站相关设备的运行情况，在设计监视系统时要遵循以下原则：
（1）确保计算机网络的可靠性和安全性，要使网络硬件和软件隔离，根据《电力二次系统安全防护总体方案》的相关规定，该水电站的计算机系统可以划分管理信息区和生产控制区。这两个区之间要有一定的隔离措施，达到互不干扰安全运行的安全。当电力调度系统和监控系统相连时要有一定的加密认证方式，如经电监会认证、电力专用等，当然相关的隔离措施也要符合国家的通信局和公安部的相关规定。
2）确保电站设备和监控系统运行的可靠性与安全性，在设计系统结构时要选择合适的网络结构，并且要有一定的冗余度，这样监控系统的运行就会更加可靠，在故障发生时也能自动启动故障处理方案进行初步地处理。
3）提高水电站运行的管理水平。提高水电站的管理水可以有效减轻工作人员的工作强度，本电站的监视系统按照无人值班进行设计，逐步从少人值班向无人值班的方向进行过渡，这就需要水电站的管理水平在实践中不断地提高。
4）提高水电站的运行效益，达到资源的最优利用。这可以充分发挥计算机的能力，通过计算确定机组的最佳组合，并且在运行中优化机组的运行参数，从而在有限水资源的条件下使水电站的发电效益得到提高。
3.2基本功能
水电站现场控制单元的功能主要有以下几个方面，分别是安全监视、调整和控制、数据采集和处理、数据通信以及系统诊断等，而电厂级设备的功能主要是安全运行监控、数据通信、实时控制、培训仿真、多媒体功能、维护管理以及信息存储等。
3.3监控系统结构和设备配置
本次水电站的监控系统所采用的网络结构主要是开放式并且分层分布的系统，传输方式是通过以太网进行光纤传输。主要的设备都有冗余配置，在发生故障时就会自动启动冗余措施。监控的通信方式有现场通信和远程通信两种方式，现场通信主要是工作人员在水电站现场对水电站运行的相关情况进行监控，并在故障发生时进行手动干预，主要是通过操作控制盘上的相关控件进行调节控制；远程通信是指工作人员通过远程调度监控通讯，从而掌握水电站运行的实时情况。
4继电保护
要使水电站的运行更加安全，可以采用微机型的继电保护装置，保护装置的相关配置要符合《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》以及《水力发电厂继电保护设计原则》中的相关规定。
4.1发电机保护
发电机的保护所包含的内容较多，如发电机的横差保护和纵差保护、低压过流保护、接地保护、负序过流保护
（下转164页）
东方企业文化·百家论坛 2011年7月
提出农民工居住条件差，但其满意度却并不低。吴维平、王汉生和邱珊等主要从农民工的再社会化和身份重构等角度，提出解决农民工住房问题的政策模式。
刘晓君根据社会排斥理论，提出现行廉租房政策排斥了农民工、失地农民等弱势群体，不利于体现公平原则。朱建美、李英东和石红溶等强调政府在解决农民工住房问题中应发挥主导作用，应将农民工纳入城市建设和住房保障体系中。刘艳文从市民化角度，提出廉租房应成为解决农民工住房问题的关键，同时要防止居住隔离的现象。吕萍、周滔、丁富军从成本—效益分析以及公共政策的角度进行研究，提出将农民工纳入住房保障体系是解决问题的关键。
四、小结
农民工群体如果不能在城市中定居，也就不能彻底摆脱乡村社会的束缚，最终也无法融入城市主流社会，会对社会协调和可持续发展带来消极影响，还会引发农民工的社会地位下滑、城市治安混乱、留守妇女和儿童大量产生等一系列问题，加快解决外来务工人员的住房问题，是我国实现城市化不可绕过的环节，既有利于社会和谐进步，也有利于农民工群体自身的成长，对于保持社会稳定与和谐发展，具有重要意义。
参考文献：
[1] 陈伯庚. 城镇住房制度改革的理论与实践[M].上海：上海人民出版社，2003
[2] 成思危. 中国城镇住房制度改革：目标模式与实施难点[M].北京：民主与建设出版社，1999
[M].天津：天津社会科学院出版社，2009
[4] 姚玲珍. 中国公共住房政策模式研究[M].上海：上海财经大学出版社，2009
[5] 廉思. 蚁族：大学毕业生聚居村实录[M].桂林：广西师范大学出版社，2009
[6] 刘晓君. 廉租住房纵览[M].北京：中国建筑工业出版社，2005
[7] 刘艳文：农民工市民化进程中的廉租房制度[D].长沙：湖南师范大学，2007
[8] 冯宗容. 廉租房运作机制评析及创新[J].经济体制改革，2002，（3）
[9] 宋博通. 三种典型住房补贴政策的“过滤”研究[J].住宅与房地产业，2002，（8）
[10] 陈予军. 需增加保障性住房供应[J].市场报，2007，（6）
[11] 谢家瑾. 应在大力调整住房供应结构上下功夫[J].城市开发，2005，（8）
[12] 谭禹. 二元化住房制度：日本、新加坡、中国香港的实践模式与启示[J].甘肃社会科学，2010，（3）
[13] 李斌，王晓京. 城市农民工的住房[J].石家庄学院学报，2006，（5）
[14] 吴维平，王汉生. 寄居大都市：京沪两地流动人口住房现状分析[J].社会学研究2003，（3）
[15] 吕萍，周滔. 农民工住房保障问题认识与对策研究——基于成本—效益分析[J].城市发展研究，2008，（3）
[16] 丁富军，吕萍. 转型时期的农民工住房问题—一种
[3] 卢卫. 解读人居—中国城市住宅发展的理论思考政策过程的视角[J].公共管理学报，2010，（1）
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等，横差保护是机组内部相间以及分支断线的主要保护，保护动作后作用于停机；纵差保护是机组内部短路的主要保护，在发生短路时，要使发电机停止工作；低压过流保护是发电机外部短路的后备保护，它主要保护跳闸，有一定的时限性；接地保护是保证接地的按全性，防止雷电等侵入电电机组；负序过流保护主要是在非全相运行或者外部发生不对称短路时进行保护，它主要由反时限和定时限两部分组成，反时限部分动作于解列，定时限部分动作电流按照发电机长期允许的最大负序电流值整定，它主要动作于信号。
4.2主变压器保护
主变压器2套差动保护：主变内部、引出线和套管相间故障的主保护，保护动作于跳开主变两侧断路器。复压过流保护：系统倒送电时，保护动作于跳开主变高压侧断路器。主变压器零序过流保护：主变接地短路保护和外部接地的后备保护，与相邻线路接地保护配合，动作于主变解列。主变压器过负荷保护：保护由定时限和反时限两部分组成，定时限部分动作于信号，反时限部分动作于解列。主变压器瓦斯保护：轻瓦斯动作于发信号；重瓦斯动作于跳开主变两侧断路器。主变压器温度保护：它的保护装置接受变压器温度超限信号接点，上限动作于延时发信号、上上限动作于跳开主变两侧断路器。主变压器冷却系统故障保护，它由一台冷却器故障动作于信号，在主变压器发
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生故障时延时跳开主变两侧断路器。
以上就是水电站二次设计的部分内容，当然，水电站的二次设计包括的内容还有很多，如通信系统的设计、励磁系统的设计以及同步系统的设计等，它们也是二次设计的重要内容。在二次设计中，要结合水电站的实际情况对设计的相关内容进行全面的考虑，从而保证水电站在安全可靠的前提下，运行效率更高。
参考文献：
[1] 周汉.EPC 合同下的设计服务莫拉萨德拉电站电气二次系统设计总承[J].《水电厂自动化》2008年第2期，22-24
[2] 张世玲. 崖羊山水电站工程电气二次设计简介[J].《云南水电技术》2007年第4期，19-21
[3] 王霞、刘建荣. 土卡河水电站电气二次设计[J].《云南水力发电》2006年第6期，33-35
[4] 王为福、李全胜. 小浪底水电站电工二次系统设计经验[J].《水电自动化与大坝监测》2002年第3期，25-27
[5] 吴刚、涂宁、周强、邹来勇. 构皮滩水电站电气二次设计[J].《人民长江》2006年第3期，30-32
[6] 虞光、明任晖. 竹洲水电站电工二次设计[J].《华东水电技术》2002年第3期，44-46