淺談蒙江流域石門(mén)坎電站一廠綜合自動(dòng)化改造

王峰

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)供電企業(yè)的要求也越來(lái)越高。如何在提高設(shè)備水平、減人增效的同時(shí)，還能經(jīng)濟(jì)、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)電站改造，已成為電力企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。就綜合自動(dòng)化改造的內(nèi)容、進(jìn)度安排、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了討論，并提出了電站改造的可行方案。

關(guān)鍵詞：水電站；自動(dòng)化改造；繼電器；操作方式

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0023-02

1 電站概況

石門(mén)坎水電站一廠（下簡(jiǎn)稱“石一廠”）位于貴州省羅甸縣逢亭鎮(zhèn)，距離羅甸縣城30 km，屬蒙江干流規(guī)劃的第九級(jí)水電站。電站始建于1970年，分別于1977-07投產(chǎn)1臺(tái)、1985-03投產(chǎn)2臺(tái)、1999-06投產(chǎn)3臺(tái)?，F(xiàn)有6臺(tái)3.2 MW、總裝機(jī)19.2 MW的電力機(jī)組。在2008年前，年均產(chǎn)電量約1×108 kW·h。石一廠出線共4條，6臺(tái)機(jī)組均為混流式機(jī)組，機(jī)端電壓為6.3 kV，采用單母線接線方式。因電站的設(shè)備是來(lái)自于不同時(shí)期的產(chǎn)品，且機(jī)組控制和保護(hù)屬常規(guī)控制保護(hù)，所用元器件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這些都導(dǎo)致機(jī)組的故障率不斷升高。目前，大部分設(shè)備已被淘汰，比如常規(guī)使用的繼電器現(xiàn)已全部淘汰，其在市面上無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，需要定制，且費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，已經(jīng)嚴(yán)重影響到電站的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

2 改造內(nèi)容概述

2.1 綜合自動(dòng)化改造的重點(diǎn)

綜合自動(dòng)化改造的重點(diǎn)是電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。原先系統(tǒng)的運(yùn)行控制操作完全由手動(dòng)方式進(jìn)行，并需要在中控室和水機(jī)室兩處共同完成開(kāi)、停機(jī)操作，存在操作方式分散，監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)較少，設(shè)備的可靠性較差，維護(hù)工作量非常大，繼電保護(hù)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性差、誤動(dòng)較多等問(wèn)題。改造以后的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可按“無(wú)人值班，少人值守”的管理模式運(yùn)行，電站能完全利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的運(yùn)行管理。改造后增加了站級(jí)控制設(shè)備、6臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地控制LCU屏、1套公用控制LCU屏、1套開(kāi)關(guān)站控制LCU屏和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由電站控制層、現(xiàn)地控制層和局域網(wǎng)等組成，包括保護(hù)、測(cè)量、控制、信號(hào)、通訊等部分。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的控制操作方式，在上位機(jī)上輸入“開(kāi)機(jī)”或“停機(jī)”命令即可完成自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)，自動(dòng)并網(wǎng)或解列，自動(dòng)調(diào)節(jié)到預(yù)定的負(fù)荷值穩(wěn)定運(yùn)行，自動(dòng)完成卸負(fù)荷、跳閘、滅磁、關(guān)機(jī)和關(guān)蝶閥等動(dòng)作，并具有事故停機(jī)和緊急事故停機(jī)的功能。系統(tǒng)采用兩級(jí)分層分布式設(shè)計(jì)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電站控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)均可獨(dú)立完成遠(yuǎn)、近程方式的監(jiān)控操作。

2.2 其他需要改造的設(shè)備

其他需要改造的設(shè)備包括：①直流系統(tǒng)。更換掉整套直流系統(tǒng)裝置，將原先的蓄電池容量200 Ah增加為400 Ah。②同期裝置。原有的同期裝置運(yùn)行至今已不能自動(dòng)并網(wǎng)且并網(wǎng)時(shí)間較長(zhǎng)、安全性差，不能滿足電站自動(dòng)化的要求。改造后的同期裝置具備可靠性高、安全性強(qiáng)、精度高和速度快等優(yōu)點(diǎn)。③6.3 kV高壓開(kāi)關(guān)柜和400 V配電裝置。由于機(jī)組已運(yùn)行多年，出現(xiàn)裝置封閉性能差、防誤性能差，運(yùn)行溫度高等問(wèn)題。改造后的6.3 kV高壓開(kāi)關(guān)柜和400 V配電裝置配有安全、可靠的機(jī)械和電氣聯(lián)鎖裝置，且符合《高壓開(kāi)關(guān)柜閉鎖裝置技術(shù)條件》（SD/T 318），同時(shí)能適應(yīng)電站的各種運(yùn)行工況和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的需求。④集水井自動(dòng)裝置。該裝置改造后由PLC程序進(jìn)行自動(dòng)控制，并根據(jù)工作時(shí)間可自動(dòng)切換。⑤保護(hù)裝置。原有的保護(hù)裝置現(xiàn)已老化，且繼電器運(yùn)行的可靠性低，但多數(shù)20世紀(jì)八九十年代的繼電器市場(chǎng)已經(jīng)消失，如果要更換繼電器就需要找廠家定做，且需要投入大量的人力維護(hù)。改造后的保護(hù)裝置具有可靠性強(qiáng)、靈敏性高、選擇性強(qiáng)、運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3 升級(jí)改造的進(jìn)度安排

由于一次性改造工程的設(shè)備更換量大、實(shí)施難度大，同時(shí)，石一廠是徑流式電站，無(wú)調(diào)節(jié)能力，且機(jī)組在枯水期也要運(yùn)行，所以改造要分3年完成。監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視和控制電站內(nèi)所有具有自動(dòng)功能、通信功能的設(shè)備。為了不影響電站在改造過(guò)程中的生產(chǎn)，在第一年的枯水期，應(yīng)完成6臺(tái)機(jī)組中一半機(jī)組的進(jìn)水主閥、調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)、測(cè)溫制動(dòng)屏、機(jī)組油氣水相關(guān)自動(dòng)化元件、油氣水相關(guān)輔助控制箱和機(jī)組微機(jī)保護(hù)，以及與這些機(jī)組對(duì)應(yīng)的高壓開(kāi)關(guān)柜、主變微機(jī)保護(hù)、400 V低壓配電柜的升級(jí)改造；還應(yīng)要求以上設(shè)備的預(yù)留和監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)上傳、控制命令接受、通信等接口程序與后期的監(jiān)控升級(jí)改造相銜接。在第二年的枯水期，應(yīng)完成6臺(tái)機(jī)組中另一半機(jī)組上述部件的升級(jí)改造和相應(yīng)銜接工作。在第三年的枯水期，完成剩余的輔助設(shè)備、公用設(shè)備、35 kV線路的微機(jī)保護(hù)、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造，并完成自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)與前期改造設(shè)備的接口聯(lián)調(diào)工作，最終完成全廠的綜合自動(dòng)化改造。

4 綜合改造后的意義

4.1 減少了開(kāi)機(jī)損失

通過(guò)綜合自動(dòng)化技術(shù)改造，機(jī)組的開(kāi)、關(guān)機(jī)時(shí)間將大幅縮短，并提高了手動(dòng)操作的安全性和機(jī)組運(yùn)行的可靠性。開(kāi)機(jī)時(shí)間由改造前的8～9 min縮短至1 min，并在開(kāi)機(jī)時(shí)間內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了機(jī)組由熱備用到并網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)，增加了機(jī)組的發(fā)電時(shí)間，減少了水量損失。6臺(tái)機(jī)組每次開(kāi)機(jī)共可以節(jié)約大約1 h，根據(jù)近幾年的運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì)，按年開(kāi)機(jī)30次計(jì)算，則有：（19 200 kW×1 h×30次×0.24元）÷1 kW·h=13.8萬(wàn)元，即每年可降低因開(kāi)機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成的資金損失為13.8萬(wàn)元。

4.2 節(jié)約了人力資源和資金投入

綜合改造可降低運(yùn)行成本。經(jīng)過(guò)綜合自動(dòng)化技術(shù)改造后，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度將大幅降低，運(yùn)行值班員的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)減少。以往，由于老設(shè)備較多，且自動(dòng)化程度低，操作和維護(hù)都要依靠人工進(jìn)行，運(yùn)行班組每班需要8人（電氣4人、水機(jī)4人），改造后只需3人即可，其余人員可從事檢修或其他工作，每年可節(jié)約100萬(wàn)元的管理費(fèi)。

4.3 增強(qiáng)了安全保障

經(jīng)過(guò)綜合自動(dòng)化技術(shù)改造后，可降低設(shè)備的故障率，故障處理時(shí)間也將大幅縮短，電站可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)自診斷和控制權(quán)設(shè)置等功能，在安全保障上有了大幅度的改進(jìn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合自動(dòng)化改造完成后，將提高石一廠設(shè)備的運(yùn)行可靠性，機(jī)組設(shè)備的安全性也將大幅提高。不僅減少了運(yùn)行維護(hù)人員、節(jié)約了運(yùn)行維護(hù)的材料，還將使電站的面貌煥然一新，無(wú)論在直接經(jīng)濟(jì)效益，還是在間接經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)上都將有顯著的效果。

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〔編輯：張思楠〕