流域梯級(jí)電站群集控模式下的應(yīng)急處置機(jī)制初探

唐杰陽(yáng)，張曉輝，毛成鋼，黃光倫，丁 義

(雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司集控中心，四川成都 610021)

1 引言

雅礱江流域干流全長(zhǎng)1571公里，天然落差3 830米，共規(guī)劃21級(jí)水電站，總裝機(jī)容量約3000萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量約1500億千瓦時(shí)。2012年隨著官地、錦東電廠機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，雅礱江流域下游已經(jīng)形成梯級(jí)電站群雛形。在多電站、多機(jī)組集中控制，遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域送電，并接受四川省調(diào)與國(guó)家電力調(diào)度中心不同電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理模式下，對(duì)如何最終實(shí)現(xiàn)完整的“一條江”集控運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度模式提出了新的課題。

本文從流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行、聯(lián)合水力調(diào)度運(yùn)行、集控模式下的監(jiān)控系統(tǒng)故障及無(wú)人值班模式下的機(jī)械設(shè)備故障應(yīng)急處置四方面分析運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及控制措施，提出了應(yīng)急管理措施，為流域電力生產(chǎn)應(yīng)急機(jī)制建立及應(yīng)急組織執(zhí)行提供參考。

2 流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行應(yīng)急處置

上下游電站之間存在緊密的水力和電力聯(lián)系。電力聯(lián)系指錦官電源組通過(guò)“西電東送”重要通道之一的錦–蘇直流將電力輸送至華東地區(qū)，另外包括二灘電站通過(guò)月–普斷面、二–普+二–欖斷面與四川主網(wǎng)相連，涉及到華中、華東電網(wǎng)及川渝斷面潮流，影響范圍大。流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在送出通道中斷方面。

2.1 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

2.1.1 是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)

錦蘇直流故障閉鎖、錦官電源組主要送出通道中斷，系統(tǒng)穩(wěn)定依賴于安控系統(tǒng)的正確動(dòng)作，一旦發(fā)生機(jī)組拒切，則送端電網(wǎng)潮流主要通過(guò)月普斷面轉(zhuǎn)移至四川主網(wǎng)，如果轉(zhuǎn)移潮流過(guò)大，嚴(yán)重情況下可能發(fā)生送端電網(wǎng)甚至是四川主網(wǎng)的系統(tǒng)振蕩。

2.1.2 日調(diào)節(jié)水庫(kù)水位控制的風(fēng)險(xiǎn)

錦東、官地以及未來(lái)投產(chǎn)的桐子林電站均為日調(diào)節(jié)水庫(kù)，可調(diào)庫(kù)容小，一旦發(fā)生切機(jī)，短時(shí)間內(nèi)水位猛漲風(fēng)險(xiǎn)劇增，因此，及時(shí)調(diào)整水庫(kù)閘門是應(yīng)急處置的必需措施，合理控制水庫(kù)水位，避免發(fā)生水位漫壩。

2.1.3 機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)

切機(jī)機(jī)組帶有負(fù)荷，甚至是滿負(fù)荷狀態(tài)跳閘，機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速上升，甚至過(guò)速落進(jìn)水口閘門或筒閥，調(diào)速器包括油壓裝置以及勵(lì)磁裝置將在惡劣工況下運(yùn)行，暴露設(shè)備缺陷造成故障的機(jī)率增大，同時(shí)需要完善調(diào)速器控制邏輯以及緊急停機(jī)流程啟動(dòng)條件，保證切機(jī)后調(diào)速器快速回關(guān)導(dǎo)葉減少轉(zhuǎn)速上升幅度以及緊急停機(jī)流程的正確啟動(dòng)，避免非正常過(guò)速落門停機(jī)，為機(jī)組快速恢復(fù)并網(wǎng)爭(zhēng)取時(shí)間。另外，針對(duì)錦東“一洞雙機(jī)”特殊運(yùn)行方式，安控切機(jī)往往造成保留機(jī)組短時(shí)過(guò)負(fù)荷以及上游調(diào)壓井水位大幅波動(dòng)，增大了水工及機(jī)電設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 應(yīng)急管理措施

系統(tǒng)送出通道中斷包括錦–蘇直流故障閉鎖、電廠送出線故障路跳閘及送端電網(wǎng)月–普、月–錦線故障跳閘等異常事件，其中官地送出官–月線路以及錦東送出東–錦線路為同塔雙回，存在雙回線路同時(shí)跳閘造成全廠停電的可能性。因此，系統(tǒng)送出通道中斷應(yīng)作為流域聯(lián)合電力調(diào)度運(yùn)行的典型異常事件，從應(yīng)急處置能力與應(yīng)急機(jī)制建立方面著力提高。

技術(shù)上增加監(jiān)控系統(tǒng)錦–蘇直流運(yùn)行狀態(tài)變位、雙極功率變幅報(bào)警，目前監(jiān)控系統(tǒng)已增加上述報(bào)警信號(hào)，一旦錦–蘇直流轉(zhuǎn)為單極運(yùn)行或者功率變幅過(guò)大，監(jiān)控發(fā)出預(yù)警信息，及時(shí)提醒運(yùn)行人員做好事故預(yù)想。

業(yè)務(wù)上進(jìn)一步完善專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制方面的理論知識(shí)，實(shí)際工作中掌握錦–蘇直流穩(wěn)定運(yùn)行規(guī)定和安控系統(tǒng)動(dòng)作策略，特別是錦屏站安控裝置策略，理解送端電網(wǎng)不同運(yùn)行方式下的穩(wěn)定策略，以更好地掌握安控切機(jī)臺(tái)數(shù)，合理安排機(jī)組運(yùn)行方式。

組織措施上定期進(jìn)行系統(tǒng)送出通道中斷流域聯(lián)合反事故演習(xí)，分別從集控側(cè)與電站側(cè)重點(diǎn)演練信息匯報(bào)流程(即按調(diào)度要求在規(guī)定時(shí)間匯報(bào)規(guī)定內(nèi)容的程序)、設(shè)備檢查步驟、保廠用電、水庫(kù)調(diào)度以及水工泄洪閘門操作流程等方面響應(yīng)程序，不斷總結(jié)演習(xí)經(jīng)驗(yàn)，提高全流域電力生產(chǎn)人員快速正確應(yīng)對(duì)系統(tǒng)送出通道中斷異常的應(yīng)急響應(yīng)能力。

3 流域聯(lián)合水力調(diào)度運(yùn)行應(yīng)急處置［1－3］

由于梯級(jí)電站群的水電聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，設(shè)備事故可能不僅影響到本電站，甚至可能會(huì)引起一系列流域連鎖效應(yīng)，不僅影響到整個(gè)流域發(fā)電，還帶來(lái)新的水庫(kù)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

水力聯(lián)系主要指發(fā)電用水和發(fā)電水頭聯(lián)系，當(dāng)上游電站發(fā)生影響出庫(kù)流量的故障，如機(jī)組故障停機(jī)，勢(shì)必影響到下游電站來(lái)水量，特別是日調(diào)節(jié)電站，來(lái)水量減少對(duì)水庫(kù)水位影響較大。反過(guò)來(lái)，如下游電站發(fā)生機(jī)組故障停機(jī)，減少用水量，上游電站不及時(shí)調(diào)整出庫(kù)流量，就會(huì)造成下游電站水庫(kù)水位上漲甚至漫壩的風(fēng)險(xiǎn)。因此，流域水力聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在由于上下游電站間電力聯(lián)系的改變導(dǎo)致水力改變，進(jìn)而給水庫(kù)運(yùn)行帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 應(yīng)急管理措施

在汛期，流域流量將呈現(xiàn)數(shù)倍乃至數(shù)十倍增加，同時(shí)投產(chǎn)的機(jī)組不斷增多，上下游之間的水力和電力聯(lián)系日益緊密，流域水力聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)不斷增大，對(duì)應(yīng)急處置能力、應(yīng)急機(jī)制和組織執(zhí)行方面提出了更高要求。

從全流域角度統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生產(chǎn)工作。發(fā)電設(shè)備檢修和水工建筑檢修要盡量配合、統(tǒng)籌安排，從源頭降低水庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，特別針對(duì)官地、錦東日調(diào)節(jié)水庫(kù)，不可忽視水工建筑物檢修安排不合理帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

業(yè)務(wù)上完善水電聯(lián)合調(diào)度專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)性學(xué)習(xí)庫(kù)容曲線、耗水率、發(fā)電流量、閘門泄流曲線、水情計(jì)算以水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度等相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)訓(xùn)練從單一電力調(diào)度跨越到水電聯(lián)合調(diào)度的綜合工作思維模式。

技術(shù)上開(kāi)發(fā)基于水電聯(lián)合實(shí)時(shí)滾動(dòng)調(diào)度的軟件平臺(tái)，提高水庫(kù)調(diào)度水平。平臺(tái)應(yīng)實(shí)時(shí)滾動(dòng)監(jiān)視統(tǒng)調(diào)電站入庫(kù)來(lái)水、出庫(kù)用水情況，滾動(dòng)監(jiān)視日計(jì)劃執(zhí)行情況，同時(shí)應(yīng)能根據(jù)預(yù)報(bào)入庫(kù)來(lái)水變化，對(duì)水庫(kù)的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)并判斷越限情況，針對(duì)越限可自動(dòng)提前預(yù)警，以豐富的圖表方式輸出與調(diào)度結(jié)果相關(guān)的各調(diào)度過(guò)程值和特征統(tǒng)計(jì)值，方便運(yùn)行人員快速正確決策。

最后是不斷積累全水頭、大流量、滿負(fù)荷工況下流域聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)規(guī)范化的水電聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行應(yīng)急處置工作流程。

4 集控模式下的監(jiān)控系統(tǒng)故障應(yīng)急處置［4－6］

集控模式下，電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。作為硬件基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，如何采取有效的應(yīng)急處置措施。

集控模式下，為了順利實(shí)現(xiàn)電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，有賴于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。隨著流域電廠逐步投產(chǎn)、投產(chǎn)機(jī)組逐步增多，將陸續(xù)接入集控中心，一旦監(jiān)控系統(tǒng)故障，必須快速及時(shí)正確處理，防止發(fā)生因監(jiān)控故障連鎖造成影響發(fā)電運(yùn)行的惡性事故。

首先是完善監(jiān)控系統(tǒng)安全機(jī)制，立足源頭整治設(shè)備，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況良好，同時(shí)配合監(jiān)控系統(tǒng)上采取合理設(shè)置信號(hào)掃描周期和死區(qū)措施，嚴(yán)格遏制誤報(bào)警現(xiàn)象，減輕運(yùn)行人員監(jiān)盤壓力，一旦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，第一時(shí)間采取措施處理，避免發(fā)生連鎖反應(yīng)擴(kuò)大化事件。

其次針對(duì)集控模式下監(jiān)控系統(tǒng)集控側(cè)、電站側(cè)、現(xiàn)場(chǎng)側(cè)三個(gè)層面典型故障，提煉故障現(xiàn)象及處置措施，形成規(guī)范化的應(yīng)急處理工作手冊(cè)，以更好地指導(dǎo)類似故障應(yīng)急處理。

最后定期組織監(jiān)控系統(tǒng)故障流域聯(lián)合反事故演習(xí)，按照工作手冊(cè)內(nèi)容，分別從集控側(cè)與電站側(cè)提高運(yùn)行人員故障信息判別、快速有效采取處置措施的能力。

5 無(wú)人值班方式下機(jī)械設(shè)備故障應(yīng)急處置［7］

目前，二灘電廠已實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”方式，電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制由集控中心負(fù)責(zé)，夜間實(shí)現(xiàn)關(guān)門運(yùn)行，白天現(xiàn)場(chǎng)僅留少量運(yùn)行巡檢人員。對(duì)于電氣設(shè)備故障，一般通過(guò)配置完備的保護(hù)自動(dòng)跳閘隔離故障;而對(duì)于機(jī)械設(shè)備故障，除調(diào)速器油壓裝置事故低油位或低油壓、機(jī)組溫度保護(hù)配置緊急停機(jī)流程外，一般需要值守人員現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)干預(yù)。

無(wú)人值班方式下，廠房不再全天24小時(shí)留人值守，而機(jī)械設(shè)備故障時(shí)，一般需要人工幫助干預(yù)處理。兩者因素迭加，對(duì)運(yùn)行人員快速準(zhǔn)確的應(yīng)急響應(yīng)能力提出了更高要求，需要采取的措施有:

技術(shù)措施上完善監(jiān)控系統(tǒng)緊急停機(jī)流程，盡可能接入水力機(jī)械故障信號(hào)，勵(lì)磁、調(diào)速器及其油壓裝置、進(jìn)水口快速閘門及其油壓裝置故障信號(hào)，失電動(dòng)作停機(jī)保護(hù)，原動(dòng)力失效保護(hù)，振動(dòng)擺度保護(hù)等故障信號(hào)。緊急情況下以自動(dòng)或者遠(yuǎn)方干預(yù)半自動(dòng)方式下通過(guò)緊急停機(jī)流程隔離故障，盡量減少人工干預(yù)，避免人為因素造成事故擴(kuò)大。

對(duì)于必須人工干預(yù)處理的機(jī)械設(shè)備故障，需系統(tǒng)性梳理典型機(jī)械設(shè)備故障案例，如機(jī)組接力器推拉桿斷裂、水淹水導(dǎo)、勵(lì)磁滑環(huán)室跑水、導(dǎo)軸承油槽進(jìn)水、機(jī)組主變技供水全停等事件，總結(jié)故障現(xiàn)象、處理步驟以及關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)控制措施，編制規(guī)范性的應(yīng)急處理工作手冊(cè)，指導(dǎo)類似故障處理。

最后為防止發(fā)生水淹廠房重大事故，除了配置足夠的滲漏排水泵外，還需要配置足夠積水監(jiān)測(cè)器，保證廠房不留死角，并納入監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警;同時(shí)參照其他流域電廠做法，將工業(yè)電視系統(tǒng)納入廠房保安值班管理，進(jìn)行定期巡視檢查。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著官地機(jī)組全部投產(chǎn)、錦西水庫(kù)即將蓄水以及投產(chǎn)機(jī)組不斷增多，雅礱江下游將形成錦西、二灘兩大水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行格局，運(yùn)行方式向全水頭、大流量、滿負(fù)荷逐步過(guò)渡，流域聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的深度和廣度不斷拓展，存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素將不斷暴露，無(wú)疑對(duì)流域電力生產(chǎn)應(yīng)急管理體系提出了更高要求，提出以下三條管理措施建議:

(1)發(fā)揮好流域應(yīng)急指揮中心的作用。根據(jù)公司電力生產(chǎn)安全事故專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，按照事件級(jí)別啟動(dòng)相應(yīng)響應(yīng)程序，建立公司、集控中心以及各流域電廠參與的流域應(yīng)急處置會(huì)議機(jī)制，確保重大安全生產(chǎn)突發(fā)事件第一時(shí)間組織召開(kāi)流域應(yīng)急處置視頻會(huì)議，做到信息及時(shí)全面準(zhǔn)確傳達(dá)，有利于內(nèi)、外部資源共享，統(tǒng)一決策，為事故處理提供最有利的空間。

(2)定期組織流域電力生產(chǎn)聯(lián)合反事故演習(xí)，并制度化、程序化。參照電網(wǎng)類似迎峰度夏聯(lián)合反事故演習(xí)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)流域聯(lián)合運(yùn)行典型工況、典型故障進(jìn)行演練，逐步提高全流域電力生產(chǎn)人員信息匯報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)把控、水電聯(lián)動(dòng)等綜合應(yīng)急處置能力。

(3)將流域電力生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的不安全事件按照模板格式進(jìn)行匯編整理，并錄入電力生產(chǎn)管理信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行共享，供電力生產(chǎn)人員學(xué)習(xí)，從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn);更重要的是增加公司無(wú)形知識(shí)資產(chǎn)，為培養(yǎng)技術(shù)型員工提供豐富的實(shí)戰(zhàn)教材，夯實(shí)公司資產(chǎn)保值增值的能力基礎(chǔ)。

［1］張軍良，馬光文，王黎，等.節(jié)能發(fā)電調(diào)度規(guī)則下梯級(jí)水電站調(diào)度方式研究［J］.人民黃河，2010，32(11):140－142.

［2］楊道輝，馬光文，徐瑞林.多市場(chǎng)下大型流域梯級(jí)水電站群電能優(yōu)化配置研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2011，30(1):17－23.

［3］唐茂林，王超.基于節(jié)能發(fā)電原則的實(shí)時(shí)發(fā)電調(diào)度優(yōu)化模型的研究［J］.繼電器，2008，36(7):47 －50.

［4］郭磊，趙英.集控調(diào)度模式在清江流域電站的應(yīng)用:中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)信息化專委會(huì).2009年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集:202－206.

［5］戴建煒，鄒建國(guó).烏江干流梯級(jí)電站遠(yuǎn)程集控中心建設(shè)與思考［J］.水電廠自動(dòng)化，2005，(1):92 －96.

［6］向進(jìn)，唐勇，楊忠偉.大渡河流域梯級(jí)電站集控中心建設(shè)與運(yùn)營(yíng)［J］.機(jī)電設(shè)備與運(yùn)行，2010，36(6):87 －89.

［7］楊金棟，周志清，方輝欽.我國(guó)水電廠“無(wú)人值班(少人值守)”工作評(píng)述［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2002，26(5):1－2，9.