云南勐戛河流域梯級水電站集控可行性分析

韓春英（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

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云南勐戛河流域梯級水電站集控可行性分析

韓春英
（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

摘要：以云南勐戛河流域勐戛河四級、五級水電站設(shè)備配置、運行管理為例，從論述梯級電站實行"集控"方式的必要性和可行性入手，提出了包括安全生產(chǎn)標準化、技術(shù)管理標準化及現(xiàn)場管理標準化等先進管理方法在內(nèi)的實現(xiàn)梯級水電站“集控”的可行性方案。

關(guān)鍵詞：梯級水電站；集控；可行性

1勐戛河流域概述

勐戛河流域?qū)贌釒?、北熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，水系分布于云南省德宏州盈江縣縣境西北山區(qū)，以勐戛河為干流構(gòu)成河網(wǎng)系統(tǒng)，主河道長39 km，河道平均坡降40.0 %，集水面積1 073.43 km2，產(chǎn)水量22.3 億m3。勐戛夏季主要受西南暖濕氣流影響，每年5月下旬至10月期間濕熱多雨。冬春季受東面高黎貢山山脈的屏障作用，無嚴寒但干燥少雨。多年平均氣溫19.3℃，最高為36.8℃，最低為-8℃。2003年9月由國家電力公司昆明勘測設(shè)計研究院和盈江縣水利水電勘測設(shè)計隊完成了《云南省盈江縣勐戛河水電規(guī)劃報告》。勐戛河水電規(guī)劃河段為蘇典壩子末端至河口長約30 km河段，推薦為5個梯級水電開發(fā)方案，總裝機容量5.45萬kW。

勐戛河四級電站系勐戛河規(guī)劃的5個梯級電站中的第四梯級電站，裝機容量2×2萬kW，勐戛河五級水電站位于勐戛河末端，裝機容量2×0.8萬kW，兩電站直線距離4.5 km，兩站距離盈江縣城75 km，距離最近的卡場鎮(zhèn)21 km，通勤路面均為經(jīng)常面臨塌方、交通中斷的簡易山間公路，二者經(jīng)營權(quán)歸屬云南合宇投資有限公司，運行方式為兩站獨立運行。

2勐戛河四級、五級電站介紹

2.1主要設(shè)備參數(shù)及控制方式（表1）

表1　勐戛河四級、五級電站主要設(shè)備參數(shù)及控制方式

2.2控制方式介紹

四級站、五級站自動控制系統(tǒng)均采用全計算機監(jiān)控方式，即設(shè)置計算機站級集中控制設(shè)備和現(xiàn)地控制單元，除設(shè)備的現(xiàn)地操作外，不另設(shè)常規(guī)自動控制系統(tǒng)。

電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，分電站級和現(xiàn)地控制單元（LCU）級兩級。電站級包括2臺熱備用的操作員工作站和1套通訊工作站?，F(xiàn)地級包括2套機組LCU、1套公用LCU。整套系統(tǒng)以單光纖以太網(wǎng)互連。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要具有以下功能：數(shù)據(jù)采集與處理、控制與調(diào)節(jié)、AGC/AVC功能、電站安全運行監(jiān)視、運行指導(dǎo)、設(shè)備運行統(tǒng)計記錄及生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)通訊、人機聯(lián)系、遠動功能等。

電站的機組輔助設(shè)備和各種公用設(shè)備均設(shè)置完善的現(xiàn)場監(jiān)控裝置，可獨立完成對所屬設(shè)備的監(jiān)視和自動/手動控制，并能與計算機現(xiàn)地控制單元（LCU）連接。

3梯級水電站“集控”必要性

我國大中型水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)站已不同程度地實現(xiàn)了無人值班（少人值守），20世紀80年代以后由于施工技術(shù)的提高，先進的施工設(shè)備大量用在電站的施工中，新建梯級水電站緊密圍繞在水能指標較好的流域，梯級電站越來越多，選址日益偏僻，電站的自動化程度雖然有了很大的提高，但電站的管理模式并沒有突破梯級水電站老的管理模式，像勐戛河四級、五級電站一樣，仍然是各個電站現(xiàn)場獨立運管，人員隊伍龐大，生產(chǎn)效率偏低，通勤成本（經(jīng)濟成本、安全成本）很高。合理利用資源、科學(xué)管理、提高效率迫切要求像勐戛河四級、五級電站一樣的梯級盡快實現(xiàn)“集控”方式。

4梯級水電站“集控”可行性

隨著大中型水電站全面進入計算機監(jiān)控時代，“無人值班”(少人值守)這一成熟的運行管理模式廣泛應(yīng)用在了大中型電廠的管理，其管理模式具有逐漸向梯級水電站管理模式中延伸的趨勢。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)作為實現(xiàn)水電站集控的基礎(chǔ)保障，配置性能可靠的微機綜合自動化系統(tǒng)是梯級水電站實現(xiàn)“集控”的前提，2001年以來計算機控制、電子信息技術(shù)研發(fā)水平迅猛提高的同時，價格也大大降低。大多數(shù)水電站控制邏輯像勐戛河四級、五級電站一樣廣泛地采用了自動化設(shè)備和先進的計算機技術(shù)，電站自動化控制水平的提高和先進管理模式的應(yīng)用，使得梯級水電站“集控”成為可能。

5實現(xiàn)梯級水電站“集控”設(shè)想

結(jié)合梯級水電站的人員配置、管理模式、資金投入、設(shè)備自動化水平、裝機容量限制等實際狀況，為保證其在“集控”方式下安全、穩(wěn)定、高效運行，建議采用現(xiàn)代化的技術(shù)管理模式，包括新技術(shù)的應(yīng)用、構(gòu)筑和建設(shè)公司點檢管理信息系統(tǒng)、推動運行、維護管理標準化、全面推行風(fēng)險導(dǎo)控管理等幾個方面，現(xiàn)代化的技術(shù)管理可以進一步提升小水電的管理水平和組織能力，獲得較高的經(jīng)濟效益。

5.1安全生產(chǎn)標準化管理

安全生產(chǎn)標準化管理，可以進一步落實公司安全生產(chǎn)主體責(zé)任，強化安全基礎(chǔ)管理，規(guī)范安全生產(chǎn)行為，為小水電站的運營提供安全保障，抓好安全生產(chǎn)，減少人身傷亡及設(shè)備損壞事故是確保電站成功實現(xiàn)“集控”的首要任務(wù)。

5.1.1樹立安全生產(chǎn)意識

樹立安全生產(chǎn)意識是保證電站實現(xiàn)“集控”的基礎(chǔ)。通過典型案例、先進典型、對法律法規(guī)的趣味解讀以及獎罰分明的措施等有效舉措，堅持“每班一學(xué)”的安全教育制度、形成嚴格遵守“兩票三制”的良好習(xí)慣、杜絕“三違”，以“四不放過”為契機，從“要我安全”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙踩?，牢固樹立安全生產(chǎn)意識。

5.1.2強化“三級”培訓(xùn)

通過“老帶新”、“傳、幫、帶”、簽訂“師徒協(xié)議”、“跟班學(xué)習(xí)”等形式多樣的培訓(xùn)方式，對新進職工進行“值”、“電站”、“公司”三級培訓(xùn)，使其掌握設(shè)備構(gòu)造、原理、性能、技術(shù)狀況、操作技術(shù)要領(lǐng)、安全技術(shù)規(guī)程、規(guī)范等，經(jīng)考試合格后，方可上崗。

5.1.3定期開展全員操作技能培訓(xùn)

提高操作技能，避免誤操作和貿(mào)然操作，是實現(xiàn)“集控”的主要保證，梯級水電站具有規(guī)模小、電站分散、不設(shè)維護檢修人員等特點，人員結(jié)構(gòu)主要由運行人員和管理人員構(gòu)成，以“月”或“季”為單位，以固定的題目組織大家集中學(xué)習(xí)，時間安排在大班交接班時，集中培訓(xùn)后，再以值為單位，在值內(nèi)鞏固集中學(xué)習(xí)的內(nèi)容。授課方式采取主管生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)授課、業(yè)務(wù)骨干授課、大家相互點評等靈活多樣的方式進行，培訓(xùn)效果與物質(zhì)獎勵或者崗位調(diào)動，易崗易薪等措施相結(jié)合。

5.1.4生產(chǎn)設(shè)備管理標準化

現(xiàn)代的管理技術(shù)，維護好生產(chǎn)設(shè)備，提高設(shè)備健康水平是確保梯級水電站有效“集控”的基礎(chǔ)。

設(shè)備管理做到橫到邊，豎到底，管理涵蓋每件設(shè)備，并有專人負責(zé)，要求主要生產(chǎn)人員對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、工作原理必須掌握，熟悉常見故障及處理，以值為單位，實行值長負責(zé)制，誰當值、誰負責(zé)，必須把設(shè)備健康狀態(tài)匯報主管生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)。

建立設(shè)備技術(shù)檔案，明確記錄設(shè)備安裝時間、技術(shù)參數(shù)及安裝過程中出現(xiàn)的重大事件；運行中出現(xiàn)的異常、故障、事故以及造成原因及處理過程（包括處理人員、時間、更換部件、處理效果等）；設(shè)備檢修情況（檢修單位、檢修周期、檢修效果、試驗記錄）、備品備件儲備情況等。設(shè)備臺帳清晰、有效，能為生產(chǎn)人員及主管生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)提供真實的分析和查詢數(shù)據(jù)。

5.2技術(shù)管理標準化

技術(shù)管理標準化集知識、智力、技術(shù)于一體，對電力生產(chǎn)中一切技術(shù)活動，進行科學(xué)管理和嚴密組織，使科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，提高經(jīng)濟效益，是一門密集型的專業(yè)，是梯級水電站實現(xiàn)“集控”的技術(shù)保障。受各種因素限制，梯級水電站內(nèi)部經(jīng)營管理粗放、生產(chǎn)人員文化程度低、大部分職工未受正規(guī)培訓(xùn)，缺乏應(yīng)有的專業(yè)技能知識，隨著社會進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種先進技術(shù)、設(shè)備在梯級水電站的廣泛應(yīng)用，技術(shù)管理標準化可以有效的改變梯級水電站技術(shù)管理現(xiàn)狀。

5.2.1建立三級技術(shù)管理網(wǎng)絡(luò)

建立“值”、“電站”、“公司”的三級技術(shù)管理網(wǎng)絡(luò)，實行分級管理，采取值長、站長、生技部長負責(zé)制，形成技術(shù)信息收集網(wǎng)絡(luò)，搭建技術(shù)交流（公關(guān)）平臺，順暢合理化建議反饋通道。

5.2.2完善運行、維護（檢修）管理制度

好的規(guī)章制度是指導(dǎo)電站安全、穩(wěn)定、高效運行的文件資料，除了國家、部門頒布實施的各類法律、法規(guī)外，各個電站應(yīng)根據(jù)自己實際情況建立一套完整的涉及運行、維護、檢修等專業(yè)適用的規(guī)章制度，包括《運行規(guī)程》、《檢修規(guī)程》、《安全生產(chǎn)檢查辦法》《特種設(shè)備使用管理辦法》、《安全生產(chǎn)“一崗雙責(zé)”制度》等。

維護檢修工作堅持“預(yù)防為主”，“應(yīng)修必修”，“修必修好”原則，做到防患于未然，盡量避免消防員似的搶修。新建電站在設(shè)備選型上盡量采用技術(shù)含量高、品牌廠家設(shè)備，已建梯級水電站，特別是20世紀80年代以前所建電站，要在“安全第一”，“質(zhì)量第一”的前提下，積極推廣技術(shù)革新、技術(shù)改造工作，逐步把恢復(fù)設(shè)備性能變?yōu)楦倪M設(shè)備性能，延長檢修周期，縮短檢修工期。

5.2.3加強技術(shù)監(jiān)督與設(shè)備評級

技術(shù)監(jiān)督是運用各種科學(xué)試驗方法，對各種設(shè)備進行定期或不定期的檢驗和檢測，了解掌握設(shè)備的技術(shù)狀況及在運用中的變化規(guī)律，保證設(shè)備具有良好的健康狀況，其中儀表、絕緣、金屬等三項監(jiān)督是關(guān)鍵。設(shè)備評級是可以掌握和分析設(shè)備技術(shù)狀況，加強設(shè)備管理，有計劃地提高設(shè)備健康水平的一項有效措施，通過設(shè)備評級工作，對設(shè)備進行全面檢查，分析和監(jiān)督及時消除缺陷，使設(shè)備保持無缺陷水平運行，為“三類”設(shè)備的改造和更新提供有力的依據(jù)。

5.3現(xiàn)場管理標準化

5.3.1定期召開安全、生產(chǎn)分析會

公司每月定期召開一次安全、生產(chǎn)分析會議，由主管安全、生產(chǎn)的公司領(lǐng)導(dǎo)、安全負責(zé)人、生產(chǎn)技術(shù)負責(zé)人、站長、值長、值班員代表參加，共同研究分析安全生產(chǎn)水平、問題的癥結(jié)所在以及設(shè)備缺陷原因，處理缺陷的方法等。

5.3.2現(xiàn)場巡檢要“七到”

高質(zhì)量的巡視檢查是電站安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行不可或缺的因素。巡檢必須做到“七到”：心到，認真負責(zé)，對設(shè)備狀況和性能及工作原理熟悉掌握；腳到，該到的地方要到，杜絕靠想象、推理來代替檢查；手到，有些需要用手觸摸的地方，不要怕手臟，并要認真記錄；眼到，要善于發(fā)現(xiàn)細微處變化，耳到，要了解機械設(shè)備運行時正常聲音，并能從聲音中聽出異常；鼻到，能聞到設(shè)備異味；嘴到，對發(fā)現(xiàn)的問題逐級上報，不得瞞報。

5.3.3督查、考核標準化

監(jiān)督檢查，督查、考核標準化是確保電站實現(xiàn)“集控”的重要手段，規(guī)范適用的管理制度和措施在執(zhí)行過程中必須進行嚴肅認真的監(jiān)督檢查。公司每月組織由安全部長、生技部長帶隊、相關(guān)人員參加的檢查小組，從安全生產(chǎn)、操作規(guī)程、勞動質(zhì)量、組織紀律、設(shè)備環(huán)境衛(wèi)生等方面進行檢查，實行百分制考核，檢查考核記錄作為各值、電站評比、考核的重要依據(jù)。通過定期或不定期檢查及時發(fā)現(xiàn)不安全因素和設(shè)備缺陷，提高生產(chǎn)人員安全意識，保證安全生產(chǎn)。

5.4梯級水電站“集控”方案研究

對所屬電站實行集中控制，可以提高管理水平，改善技術(shù)狀況和整體面貌，減人增效成果顯著,具有經(jīng)濟、安全、可靠的優(yōu)點。

5.4.1“集控”方案構(gòu)想

通過分析國內(nèi)外大中型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展,結(jié)合勐戛河四級、五級水電站的實際運行情況,計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以采用新型、高效、功能相對簡單、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化的分布式控制結(jié)構(gòu)。

5.4.2“集控”方案總體框架

“集控”水電站綜合自動化控制系統(tǒng)，采用分層、分布式，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，整個系統(tǒng)分為基于互聯(lián)網(wǎng)遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心（控制層）、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場控制層）等，主要是接收上級調(diào)度指令、控制現(xiàn)地控制單元和實現(xiàn)對電站設(shè)備及其運行狀況監(jiān)視和控制，其中，硬件模塊和軟件平臺完成對水電站同期、測控、交流量采集、調(diào)速、勵磁、輸配電、保護、直流系

統(tǒng)、水位等現(xiàn)場監(jiān)控操作、遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控操作。主控制層采用交換機來組成快速以太網(wǎng),通過組態(tài)軟件以及網(wǎng)絡(luò)適配器實現(xiàn)相互通信，現(xiàn)場控制單元層利用RS-485和CAN現(xiàn)場總線進行通訊,采用自由口協(xié)議或者Modbus協(xié)議實現(xiàn)PLC與監(jiān)控層之間的通訊。

遠程監(jiān)控中心（控制層）通過互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)實時采集、監(jiān)控各水電站的現(xiàn)場實控網(wǎng)（如發(fā)電機實控網(wǎng)、輸配電實控網(wǎng)、水位監(jiān)控實控網(wǎng)、直流電源實控網(wǎng)）中的參數(shù)，并進行數(shù)據(jù)處理和保存，由監(jiān)控中心進行動態(tài)監(jiān)管，及時掌握各被監(jiān)控水電站的各發(fā)電機組、輸配電設(shè)備情況。

5.4.3具備技術(shù)要求

（1）全數(shù)字化通信；

（2）監(jiān)控中心將以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)當通道，可直接訪問、操作現(xiàn)場實控網(wǎng)的內(nèi)存和引腳；

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有高度分散性，現(xiàn)場環(huán)境的強適用性；

（4）系統(tǒng)具有極高的性價比；

（5）系統(tǒng)通信安全性高；

（6）系統(tǒng)可互訪，實時性強；

（7）開放性的網(wǎng)絡(luò)。

5.4.4主要功能

（1）可遠程或現(xiàn)場監(jiān)控、采集發(fā)電機運行參數(shù)、輸配電設(shè)備狀態(tài)及其電參數(shù)和非電參數(shù)、直流電源系統(tǒng)參數(shù)，具有應(yīng)急報警功能；后臺計算機可根據(jù)用戶需要將采集參數(shù)進行分析和存儲，對存儲數(shù)據(jù)可歷史查詢；

（2）對發(fā)電機組，可實現(xiàn)遠程或現(xiàn)場開、停機，按設(shè)定的有功、無功運行；可遠程或現(xiàn)場調(diào)節(jié)有功、無功；

（3）可遠程或現(xiàn)場監(jiān)控、采集水位，根據(jù)水位智能調(diào)節(jié)發(fā)電機負荷，最大程度的有效利用水力資源，提高發(fā)電效益，并分析各小電站的各個機組發(fā)電效率；

（4）可遠程或現(xiàn)場設(shè)定發(fā)電機運行參數(shù)及其保護整定值，可設(shè)定主變、線路保護整定值；

（5）有遠程拍照、錄音功能，具有圖像、音頻存儲、回放等功能。

6結(jié)束語

隨著安全生產(chǎn)標準化廣泛開展、水電站生產(chǎn)標準化管理理念的深入以及生產(chǎn)人員專業(yè)技術(shù)、操作技能的提高，具有技術(shù)成熟、價格低廉、功能齊全特點的計算機監(jiān)控系統(tǒng)及自動化設(shè)備在小水電的廣泛應(yīng)用，水電站“集控”理念具有極其廣泛的推廣應(yīng)用價值。

作者簡介：韓春英（1972-），女，工程師，從事電站技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-10-12

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.011

中圖分類號：TV736

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）03-0035-04