（南方电网超高压输电公司广州局）
摘要：500kV海缆终端站作为琼州海峡跨海联网工程海缆登陆站，其安全稳定运行尤为重要，联网系统要求该终端站具备非常可靠的供电系统。在大多数 500kV无人值班变电站中，除了外引一路110kV、35kV或10kV线路作为该站应急状态下的外部主备用电源外，应急柴油发电机组作为后备应急电源也得到广泛应用。作为无人值班的海缆终端站供电的最后一道屏障，应急柴油发电机组发挥着巨大的作用。为实现柴油发电机组启动和运行的高可靠性，对其自动控制系统提出了非常高的要求。为此，本文针对柴油发电机组远程监控技术在500kV海缆终端站应用的相关知识、特点和改进方向进行分析研究。
关键字：500kV海缆终端站；应急柴油发电机组；远程监控改造
1 引言
海南联网系统500kV海缆终端站属于无人值守站点，其站用电由一路10kV外引电源及两台后备柴油发电机组构成。在台风季节及恶劣天气时，外引电源极不稳定，林诗岛终端站只能依靠两台柴油发电机组轮切带全站负荷运行。由于该站为无人值守模式，柴油发电机组若出现参数异常时，只能发展为故障停机后才能被值班人员发现。另外，柴油发电机组的空载启停试验也只能通过运维人员现场手动操作，存在启动时蓄电池爆炸等设备故障伤人的风险。台风等恶劣天气下，人员更是无法外出切换两台柴油发电机组轮流带负荷运行。为了提高林诗岛终端站后备电源的供电可靠性和避免出现就地操作风险，本文通过研究林诗岛终端站柴油发电机组远程监控改造来解决以上问题。
2 500kV海缆终端站对柴油发电机组的技术、质量要求
基于无人值守500kV海缆终端站站用电源的重要性，对柴油发电机组设备的技术质量提出了较高的要求。机组的持续输出功率一般在120kW以上，一般要求机组至少可连续7天运行。在机组设计和设备选型上，遵循安全可靠的原则。为了满足供电系统N-1原则，无人值班终端站配置两台柴油发电机组作为后备应急电源，每台机组均具备及时提供应急电源的功能。每台柴油机均配置自动调速和自动调压装置，转速控制和超速保护方面，使用三选二逻辑，且调速器和控制柜分别配备独立的三选二信号源，进一步降低错误信号触发停机的可能性。总之，在机组技术要求方面采用了大量的冗余设计，可有效降低故障发生概率，确保柴油发电机组安全可靠运行。
在应急启动方面，要求机组在收到应急启动信号后10S内完成启动，建立额定频率和电压，带全站负荷运行。500kV海缆终端站地处沿海地区，因台风天气影响，时常面临主电源及外引电源故障停电的局面，这时候作为后备站用电源的柴油发电机组就必须能够可靠启动，极端情况下也可能出现第一台柴油发电机组故障无法启动的情况，这时冗余配置的第二台柴油发电机组可以延时启动，及时恢复站用电源。
除了以上这些要求外，无人值班海缆终端站的应急柴油发电机组还需要具有一定的事故承载能力，在运行的过程中，可以承受一定程度上的故障，例如水温高报警、水位异常报警等。
3 500kV海缆终端站应急柴油发电机组自动控制系统的特点
无人值班的海缆终端站应急柴油发电机组的自动控制系统除了一般要求外，具有其自身的特点，主要包括以下两个方面：
3.1 高可靠性
高可靠性主要体现在：可实现自动化操作和无人值守；启动装置冗余配置；关键信号冗余设计；恶劣条件下（例如台风天气）保持功能性，启动可靠性直接影响机组整体可靠性。在站用电失电时，机组可以及时自动启动，在站用电恢复时，机组可以自动切回市电。
3.2 应急运行时的低敏感性
除了超速保护和短路保护两个停机信号会起作用外，其他信号在遇到故障时只报警不停机（例如水温高、油压低、排气温度高等），必要时以牺牲柴油机寿命或性能为代价，确保机组在应急状态下能够连续运行。也就是说，极端模式下的柴油发电机组对除恶劣故障外的信号均不敏感。
4 500kV海缆终端站应急柴油发电机组自动控制系统目前工作逻辑
4.1 供电
海南联网系统500kV海缆终端站站用电系统由外接电源10kV桥林线、备用电源#1柴油发电机组和#2柴油发电机组组成。其供电方式为：正常运行方式下，在外接电源10kV桥林线供电正常（即不出现电压过高或者过低情况）时，由10kV站用变通过401开关带全站站用负荷运行；当10kV桥林线电压出现不稳定（低压侧电压低于323 V或高于437V）或者失压情况时，全站负荷电源由401开关切换至#1柴油发电机组通过402开关提供，若#1柴油发电机组无法正常启动时，由#2柴油发电机组启动，通过403开关带Ⅰ、Ⅱ段母线负荷运行；当10kV桥林线恢复正常时，站用电负荷自动由柴油发电机组切换至外接电源正常提供。
应急柴油发电机组的供电时，在机组正常运行下，控制面板检测到应急柴油发电机组的频率或者电压超过设定的限制时，需要让发电机组尝试空载启动运行，如果在空载状态下，仍然检测到的发电机组的频率或者电压超过设定参数，此时就可以判定该柴油发电机故障，需要停机报错。
4.2 启动
在应急柴油机启动的过程中，需要对柴油机的电压、电流等参数进行检测，并对应急柴油机的启动状态进行判断，在10s内可以建立额定电压和额定频率，是当前终端站应急柴油发电机组成功启动的判断标准。在外来主电源失压时，控制系统会发送20s长延时启动信号至柴油机启动回路，柴油发电机组会在20s内不断尝试启动，约可尝试3次启动，3次仍无法启动则不再尝试启动，宣布该柴油机失效；因此，对应急柴油发电机组的电气参数等进行测量和判断是应急柴油发电机组自动控制系统核心工作。
现有的发电机组自启动时因为多种原因工作稳定性不高，表现有时停电后无法完成自启动，通常要在故障启动失败后才会发现发电机不能正常工作，通过现有手段无法进行全方位监控。对于无人值班的海缆终端站，发电机组在一次启动不成功时，必须经过现场人工复位才能进行二次启动，无法实施远程复位。
4.3 操作
在应急柴油发电机组自动控制系统中，设置有模式选择、参数设置、故障显示等按钮，在应急柴油机没有进入应急工作时，可以对应急柴油发电机组的正常运行进行空载试验，断开本体输出空开后按下手动模式和启动按钮，应急柴油发电机组就会立即启动或延时启动，对柴油发电机组的正常工作进行自动的检测，在柴油发电机组启动后，柴油发电机组的相关参数就会显示出来，此时按下参数显示按钮，可以清楚的对柴油发电机组的各项参数进行查看，将故障显示按钮按下，可以对柴油发电机组在近期的工作状态、故障状况等进行显示[1]。
5 500kV海缆终端站柴油发电机组远程监控改造技术研究
5.1 自动控制系统控制柜由传统的继电保护装置向可编程控制器（PLC）控制系统转变
目前国内应急柴油发电机组控制柜部分采用传统的继电保护装置，部分采用PLC控制系统；传统的继电保护装置采用继电器和接触器构成自动控制系统，由于其所需元器件数量很多，控制电路复杂，导致工作可靠性较差，故障率较高，且后期维护非常不便；控制系统采用PLC时，柴油发电机组的工作由软件控制，可大大简化控制电路，控制系统的可靠性较高[2]；
5.2 由提高单一系统或设备的可靠性向提高系统整体可靠性方向发展
应急柴油发电机组自动控制系统由信号搜集装置、信号传输线路、信号处理装置以及执行机构组成。目前，在国内应急柴油发电机组的建设和运行中，关注的重点是在信号处理装置上，在信号处理装置上的设备制造、安装、调试管理都非常严格，然而对于传感器安装调试、线路敷设、执行机构验证等方面做得还不够。事实上，上述自动控制系统的组成部分无论哪一部分出问题都会导致自动控制失效，从而降低系统的整体可靠性。在柴油机组控制系统调试问题统计中，尤其在应用了PLC的柴油机组控制系统上，控制系统其他方面的故障大大超出信号处理装置本身的故障。所以，为提高应急柴油发电机组自动控制系统的整体可靠性，需要提高控制系统各组成部分的技术和管理要求。
5.3 如何实现500kV海缆终端站柴油发电机组远程监控改造
目前情况下，巡维人员一般通过发电机控制器监视发电机的各种状态，并通过控制器面板发出指令。控制器是操作管理发电机的中介部件，所以对柴油发电机进行远程监控改造，需要解决3个技术问题，一是控制器必须有数据接口，二是如何远程，三是如何集中管理。
首先，在后台终端机上，用软件模拟控制器面板，巡维人员与软件的交互数据，通过控制器数据接口传递到控制器。此改造方案中，海缆终端站两台柴油发电机组均采用科迈控制器MRS-16及其配置软件实现此功能。
科迈控制器MRS-16具备RS232数据接口，该接口可以与市面上目前大多数无线数据传输模块和232转485接口匹配。无线数据传输模块是一种基于GPRS网络（手机数据网络）的模块。它有两个接口，一个天线，通过天线，可以接入互联网；另一个RS232数据接口，可以连接发电机控制器数据接口。由于电力系统所属站点网络安全要求严格，不允许发电机控制器间接接入互联网，故采用敷设485通信线缆来连接柴油发电机组和后台终端，通过配置专用软件实现远程监控发电机的功能。
图2 远程监控界面
本方案中，后台终端机集中管理着通过通信线连接的两台柴油发电机组控制器。经过现场调试和试验，验证了该远程改造技术可满足无人值守的海缆终端站全天候地监控发电机的启停、油量、油压等状况，并记录下各种警报信息。巡维人员和集控中心值班员可以随时启动配置专用管理软件的后台终端连接到现场柴油发电机组控制器，以查看各个发电机的当前状态，并接收实时警报信息，达到了提前响应和安全关口前移的良好效果。
6.结束语
柴油发电机组远程监控技术在无人值班的500kV海缆终端站工作中的应用，可以说是海南联网系统安全稳定运行的保障，在正常电源失压的情况下，可以发挥其远程实时监控作用。在台风等恶劣气候下，巡维人员可在室内后台终端对两台柴油发电机组定时轮切，以保障安全使用寿命。在终端站工作中应急柴油发电机组的安全性、稳定性、可靠性等指标要求非常高，随着电力系统的发展，和科学技术的进步，柴油发电机组远程监控技术，在性能、结构等方面需要不断的完善和改进，提高自身稳定性，适应社会发展需求。
参考文献
[1]席文英，赵春波.浅谈柴油发电机自动控制系统的相关问题[J].黑龙江科技信息，2010（22）：40-40.
[2]廖晓英.柴油发电机组自动控制系统的研究与运用[J].科技资讯，2012（08）：130-130.
论文作者:邓杰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/18
标签：柴油发电机组论文; 终端论文; 机组论文; 控制器论文; 电源论文; 发电机论文; 故障论文; 《电力设备》2016年第23期论文;