銀盤水電站集控運行無人值班的探索與實踐

陳江峰

（重慶大唐國際武隆水電開發(fā)有限公司，重慶 武隆 408506）

銀盤水電站集控運行無人值班的探索與實踐

陳江峰

（重慶大唐國際武隆水電開發(fā)有限公司，重慶 武隆 408506）

摘要：從電站的運行實際出發(fā)，主要介紹了電站自動化設備的配置和運行管理，以及在集控運行和無人值班實踐中出現(xiàn)的一些問題及其解決辦法。

關鍵詞：水電站；集控運行；無人值班

0　引言

集控運行是利用現(xiàn)代計算機監(jiān)控技術和網(wǎng)絡通信技術，建立異地的機組安全監(jiān)控系統(tǒng)，集控中心統(tǒng)一接收并執(zhí)行調度指令，統(tǒng)一負責電站設備的監(jiān)控運行和水庫調度等相關工作。將分散的控制調度行為集中起來管理，將多個水電站的發(fā)電運行、水庫與大壩管理等業(yè)務進行遠程或異地集中控制。

“無人值班（少人值守）”則是水電站不需要全天24 h內(nèi)都有人值班。機組開、停、調相等工況轉換操作、有功、無功功率調整以及運行監(jiān)視等工作，由上級調度所（包括梯調以及網(wǎng)、省、地調等）或集中控制的值班人員及有關自動裝置完成。站內(nèi)僅留有少數(shù)全天24 h都在的值守人員，負責現(xiàn)場看守和特殊處理以及上級臨時命令交辦的工作。

近年來，隨著水電站機電設備水平的不斷進步,自動化技術、網(wǎng)絡通信技術、遙感遙測技術、計算機控制技術的提高，我國大、中型水電站和流域開發(fā)的中小型水電站群，采用遠方集控運行以及現(xiàn)場無人值班（少人值守）已得到廣泛的應用。1996年電力工業(yè)部頒發(fā)了《水電廠“無人值班”（少人值守）若干規(guī)定》，2012年中國水力發(fā)電工程學會牽頭編制《流域梯級水電站集中控制技術標準》，進一步規(guī)范我國流域梯級水電站集中控制的規(guī)劃、設計、建設和運行管理工作，提高流域梯級水電站集中控制的設計和運行管理水平。

1　銀盤水電站的基本情況

銀盤水電站是烏江流域第十一個梯級電站，是一座以發(fā)電為主，其次為航運的水力樞紐工程，電站于2008年8月開工建設，2011年實現(xiàn)“一年四投”，投入商業(yè)運行。

電站裝有4臺150MW的軸流轉槳式水輪發(fā)電機組，采用兩機一變的擴大單元接線，其出線以四角形接線方式兩回220kV線路送入彭水縣城500 kV張家壩變電站。銀盤水電站在系統(tǒng)中的主要作用是調功和事故備用，電站管理人員為80人，其中生產(chǎn)管理人員為40人。

2　水電站集控運行和無人值班的保障

實現(xiàn)水電站集控運行和無人值班（少人值守）的管理模式，設備是基礎，人員是關鍵，管理是保障。水電站主輔機電設備、自動監(jiān)控保護設備，產(chǎn)品質量都應符合規(guī)定標準，性能應該良好，能夠滿足實際需要，運行穩(wěn)定可靠，并有必要的，適當?shù)膫溆?。值守人員要少而精，素質要求高，一工多藝，一專多能。建立健全電站無人值班制度體系、完善和規(guī)范安全管理長效機制，達到有制度可依，有制度必依。

2.1設備保障

在正常運行情況下，能夠保證對全廠的有效控制，不需要現(xiàn)場值守人員的干預；發(fā)生異常情況時能及時報警、自動停機、跳閘并自動采取必要的措施，避免事態(tài)擴大，減少損失，確保設備安全。

（1）主設備

水輪機為立軸軸流轉槳式，混凝土蝸殼，水輪機轉輪槳葉采用具有良好抗空蝕、磨損性能的不銹鋼材料VOD精煉制造，五軸數(shù)控機床加工而成。發(fā)電機為具有上、下2個導軸承的立軸半傘式結構，推力軸承采用彈性金屬塑料瓦，并設有完整的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和頂轉子系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、粉塵收集系統(tǒng)。主變壓器以及高壓配電裝置等設備也均選用了當前比較先進的設備，采用封閉式安裝。

（2）金屬結構和啟閉設備

銀盤電站金屬結構由泄洪、電站、通航等三大建筑物組成。泄洪建筑物位于河床中部，布置10個泄洪表孔，表孔分別設置10扇弧形工作門和2扇定輪事故檢修門,泄洪弧門設置一套集中控制裝置，10扇弧門參與集控，采用2臺工業(yè)控制機作為集中控制主機互為備用，并與電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，實現(xiàn)信息上傳和接受遠方控制調度指令；電站建筑物位于河床左側，每個機組段進水口中間設隔墩分為3孔，布置有進口攔污柵、進口事故和尾水檢修門；通航建筑物位于右岸，設置一座船閘，設置一套集中控制系統(tǒng)，采用分散控制、集中管理的二層分布式控制系統(tǒng)結構，由1套集控站、4個現(xiàn)地控制站和相應的通航指示信號裝置、工業(yè)電視、廣播系統(tǒng)及通訊設備組成，完成過船作業(yè)的集中自動控制和監(jiān)視指揮。

（3）廠用電系統(tǒng)

廠用供電電壓采用10 kV及0.4 kV兩級電壓等級，廠用電源從每個擴大單元的發(fā)電機電壓母線上接引，同時在泄洪壩段0.4 kV母線上接一臺柴油發(fā)電機作為保安電源，當外來電源全部失去時，供大壩泄洪設施用電，確保大壩安全度汛，同時可給機組自用電，供機組黑啟動用電。10 kV及0.4 kV電纜也選用了熱性能好、介損小的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套阻燃電力電纜。

（4）調速器及其系統(tǒng)

調速系統(tǒng)采用冗余結構，即雙微機交叉冗余容錯系統(tǒng)加獨立電氣手動操作系統(tǒng)，調速器為最新一代PID數(shù)字式電液調速器，保證在調速器內(nèi)部故障時，不造成水輪機運行不穩(wěn)定和功率波動，在外部系統(tǒng)故障時，保證機組安全停機。由于銀盤電站水輪機進口未設置快速閘門，為防止機組發(fā)生飛逸事故，調速系統(tǒng)還設置了事故壓力油罐，并設置事故配壓閥和機械過速保護兩套裝置，通過保護裝置直接動作作用接力器實現(xiàn)關機。

（5）勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)采用兩套完全獨立的數(shù)字式微機勵磁調節(jié)器，兩套系統(tǒng)采用熱備用運行方式，每一套均可進行手動調節(jié)和自動調節(jié)，并有最大勵磁電流限制、過勵/欠勵限制、電壓/頻率限制以及保護、邏輯控制功能及PSS等，而且設置有通訊接口，實現(xiàn)與計算機系統(tǒng)通訊。

4臺機組及 220kV開關站分別設有一套SJ-12D行自動準同期裝置及一套常規(guī)手動同期裝置，可實現(xiàn)自動準同期和手動準同期。

（6）計算機監(jiān)控系統(tǒng)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)，全開放全分布式體系結構，分成主控級和現(xiàn)地控制級兩層，即電站集中控制和現(xiàn)地監(jiān)控單元均采用計算機控制，配置有兩臺信息管理工作站、2臺操作員站、2臺AGC通信機、2臺AVC通訊機、1臺廠內(nèi)通信機、2臺集控中心通信機，系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點全部接入網(wǎng)絡，網(wǎng)絡采用冗余交換式快速以太網(wǎng)，網(wǎng)絡傳輸速率不低于100Mbps，采用TCP/IP協(xié)議，現(xiàn)場控制總線使用光纜。計算機監(jiān)控系統(tǒng)完成對電站主要機電設備的實時數(shù)據(jù)采集和處理、實時控制和調節(jié)、安全運行監(jiān)視、統(tǒng)計制表和記錄、語音報警等功能。

（7）系統(tǒng)調度自動化

電站調度自動化系統(tǒng)主要實現(xiàn)電站自動化設備與集控中心及電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控、遙調數(shù)據(jù)交換功能，以及電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)的自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）和數(shù)據(jù)監(jiān)視要求。設置調度通信服務器，與電網(wǎng)調度控制中心進行遙測、遙信、遙調、遙控及AGC、AVC通信；設置調功終端通信服務器，實時獲取重慶市調調功終端主站的調功數(shù)據(jù)；設置電能量數(shù)據(jù)采集終端，將電站電能計量數(shù)據(jù)實時發(fā)送至電網(wǎng)調度電能計量主站；設置水調自動化系統(tǒng)，進行水情自動測報及流域水情數(shù)據(jù)共享；設置相量測量系統(tǒng)，采集電壓、電流等信號并對數(shù)據(jù)處理、分析后通過調度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時傳輸至電網(wǎng)調度。

（8）通信系統(tǒng)

銀盤電站共配置了4種通信方式，即：光纖專線通訊系統(tǒng)、衛(wèi)星應急通訊方式、移動通訊方式和電信固定電話通訊系統(tǒng)。配置光纖專線通訊系統(tǒng)，用來與電網(wǎng)調度控制中心和流域集控中心的數(shù)據(jù)通信；配置程控調度交換機進行電站內(nèi)部生產(chǎn)調度通信，同時接入中國電信系統(tǒng)和中國移動公司，電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水庫調度自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、OA辦公自動化系統(tǒng)可通過短信平臺進行自動尋呼，當電站發(fā)生故障時立即自動向相關ON-CALL人員、維護人員和生產(chǎn)管理人員發(fā)出告警，通知立即到達現(xiàn)場處理事敵。另外還配置海事衛(wèi)星電話，在災難發(fā)生時進行衛(wèi)星應急通訊；配置視頻監(jiān)控和會議電視終端，進行遠程實時視頻監(jiān)視以及召開視頻會議。

（9）直流電源系統(tǒng)

直流系統(tǒng)根據(jù)設備和地理位置不同進行分別布置，設置有1號2號機組直流系統(tǒng)、3號4號機組直流系統(tǒng)和220 kV開關站直流系統(tǒng)，接線采用單母線分段接線方式，每段母線上分別接有一組蓄電池和一套充電裝置，充電裝置采用了高頻開關整流模塊，蓄電池采用了閥控式密封鉛酸膠體蓄電池。機組直流系統(tǒng)采用每2臺機組及公用系統(tǒng)設置一套，充電裝置采用了N+1冗余配置，開關站直流系統(tǒng)充電裝置采用了N+2冗余配置。

（10）防止水淹廠房的措施

銀盤水電站為河床式廠房，因下游水位較高，廠房設計為封閉式廠房，廠內(nèi)排水系統(tǒng)分為機組檢修排水系統(tǒng)和廠房滲漏排水系統(tǒng)，兩系統(tǒng)分開設置。機組檢修排水系統(tǒng)采用密閉間接排水方式，流道中的積水由盤形閥經(jīng)排水廊道排至集水井，再由水泵排至下游。廠內(nèi)的滲漏水經(jīng)排水管和排水溝引至集水井，由水泵排至下游。為排除集水井內(nèi)的泥沙及污物，檢修排水和滲漏排水系統(tǒng)各設置一臺潛水排污泵，安裝在集水井內(nèi)，定時清污。

滲漏排水泵采用冗余設計，1臺工作，2臺備用，因電站下游尾水位變幅很大，常規(guī)深井泵的揚程不能滿足不同尾水位的排水要求，因此，配套設置了加壓泵，在洪水期下游高尾水位時投入使用，深井泵與加壓泵串聯(lián)運行。

（11）防火措施

銀盤電站消防設置有消防報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)，并和通風系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，實現(xiàn)報警和排煙；設置有消防水系統(tǒng)，建設有專用消防水池，并在廠房內(nèi)備用消防水泵作為備用消防水來源，廠房分布有室外消防栓箱和室內(nèi)消防栓箱，配置了消防水帶和消防槍；設置有氣體滅火系統(tǒng)，在中控室和計算機房等精密重要部位由七氟丙烷氣體自動進行滅火；設置電纜防火封堵，對電纜通道、電纜埋管、槽盒等部位采用防火隔板、防火堵料、阻火包等方式進行防火封堵，并涂覆有防火涂料，保障電纜防火安全；配置消防器材，在主廠房、副廠房和廊道、房間等配有推車式和手提式干粉滅火器以及二氧化碳滅火器和防毒面具。

2.2人員保障

銀盤電站生產(chǎn)人員都是專科以上畢業(yè)，其中研究生以上學歷占4.94%，大學本科學歷占71.60%。人員組成由少部分從其他電廠招聘的經(jīng)驗豐富、能力強專業(yè)技術人員參與電站設備制造、安裝、調試，大多數(shù)人員為2008、2009年大學院校招聘的專業(yè)應屆畢業(yè)生，然后將他們送到自動化程度較高的水電站進行運行、檢修培訓，經(jīng)過2年多的培訓，2011年順利完成接機任務。

2.3管理保障

生產(chǎn)管理上設置有發(fā)電部、設備部、安全環(huán)保部三個部門，按照運行管理實行集控運行制、設備管理實行點檢定修制、檢修管理實行項目管理制的總體要求進行生產(chǎn)管理提升，現(xiàn)場管理實行ON-CALL管理。相繼制定完善了380個標準化文件，制定發(fā)布了45個應急預案，編制發(fā)布了《集控水庫調度管理制度》、《集控運行管理制度》和《集控中心技術標準》等集控專項管理制度。銀盤電站于2012年進行集控試運行，經(jīng)過一年試運行，隨2013年5月集控試運行驗收通過，生產(chǎn)管理上正式實行集控運行、無人值班（少人值守）管理模式。

3　存在問題的思考

（1）銀盤電站雖然在計算機監(jiān)控系統(tǒng)上具備設備故障時自動發(fā)送短信通知，但現(xiàn)在僅實現(xiàn)水調信息實現(xiàn)自動發(fā)送，其他信息還在試驗過程中，需要人為發(fā)送。集控運行下應盡快實現(xiàn)自動觸發(fā)，同時還需細化，將故障信息進行分類，針對故障性質相應發(fā)給有關人員，不涉及的人員不會收的短信。

（2）集控運行管理制度還需要根據(jù)實際運行發(fā)展及時進行修訂完善，現(xiàn)銀盤電站集控運行僅有一年多時間，現(xiàn)場無人值班（少人值守）也只有半年時間，運行管理過程中問題還未完全體現(xiàn)，必須及時總結經(jīng)驗，修訂完善管理制度，特別是細化明確在各種情況下安全管理責任的界定和銀盤電站、集控中心、電網(wǎng)調度三者的調度指揮關系，保障集控運行模式順利發(fā)展。

（3）銀盤電站所處的烏江流域以上還有10級電站，分別屬于兩個責任主體單位，建設有兩個集控中心，涉及兩個電網(wǎng)調度管理，如何進一步深化水庫集中調度管理，實現(xiàn)將水電這一綠色能源最大化利用，建立整體協(xié)調的長效機制還需進一步摸索探討。

4　結束語

水電站的集控運行是水電發(fā)展的必然趨勢，科技進步也為水電站現(xiàn)場無人值班的實現(xiàn)提供了更多、更大的途徑和保障，水電流域一盤棋管理更是為做好防洪調度管理、水資源最大程度利用提供了新的視角。通過銀盤電站集控運行、無人值班模式的實踐，能對其他水電站生產(chǎn)管理起到借鑒作用。

參考文獻：

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[2]肖燕.論2004年烏江公司梯級水庫聯(lián)合調度[C]//第二十九屆中國電網(wǎng)調度運行會論文集,2005.

中圖分類號：TV737

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）06-0064-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.06.018

收稿日期：2015-02-25

作者簡介：陳江峰（1970-），男，工程師，從事發(fā)電生產(chǎn)管理工作。