淺談株樹橋水電站信息化建設(shè)

陳艷 曾文

摘要：株樹橋水電站通過遙信遙測(cè)系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)建設(shè)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化。采用綜合自動(dòng)化控制，達(dá)到無人值班，少人值守，以利于生產(chǎn)安全、管理規(guī)范和經(jīng)營(yíng)效益提高。

關(guān)鍵詞：株樹橋水電站 電力調(diào)度自動(dòng)化 改造升級(jí)

中圖分類號(hào)： TV736文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（c）-0000-00

1 概況

株樹橋水電站位于瀏陽河源頭小溪河上游，地處瀏陽市境內(nèi)，下距市區(qū)33公里，是長(zhǎng)沙地區(qū)最大水電站，也是瀏陽市調(diào)節(jié)性能好、效益大的水電骨干電站。水庫總庫容2.78億立方米，屬多年調(diào)節(jié)水庫，水庫規(guī)模屬大（Ⅱ）級(jí)型。工程于1986年破土興建，總投資為1.17億元。

電站為廠房壩后式，緊靠大壩下游布置，分主廠房、安裝場(chǎng)、上游副廠房及端副廠房幾個(gè)部分。設(shè)計(jì)水頭58米，三臺(tái)8000千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2.4萬千瓦，多年平均設(shè)計(jì)發(fā)電量7260KWh，具有發(fā)電、灌溉、防洪、城市供水等多方面的綜合效用。

2 信息化改造分析

2.1改造實(shí)施的必要性：

株樹橋水電站通過一條15.39Km長(zhǎng)110KV線路并入大電網(wǎng)，接于永和中心變電站。承擔(dān)永和變檢修時(shí)備用電源和系統(tǒng)故障時(shí)單供東區(qū)電源和快速恢復(fù)黑啟動(dòng)電源等不可替代的重要任務(wù)，其電壓和頻率的質(zhì)量直接影響瀏陽東區(qū)用電質(zhì)量，影響東區(qū)人民的生產(chǎn)和生活，在瀏陽電網(wǎng)中具有重要地位。

根據(jù)《湖南電網(wǎng)110kv及以下電壓等級(jí)并網(wǎng)中小型公用電廠運(yùn)行考核監(jiān)管辦法》文件精神，要求株樹橋水電站需實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確傳送必要的遠(yuǎn)動(dòng)信息，自動(dòng)化程度達(dá)到電力部門的要求，否則將進(jìn)行嚴(yán)厲處罰。因株樹橋水電站建設(shè)時(shí)間早，建設(shè)時(shí)未考慮遙測(cè)遙信功能，自動(dòng)化程度也落后，急需進(jìn)行數(shù)字化改造和升級(jí)。

國(guó)內(nèi)相同規(guī)模新建水電站，電力系統(tǒng)要求其并網(wǎng)的必要條件是具備能與電力系統(tǒng)設(shè)備兼容的遙信遙測(cè)系統(tǒng)，且采用綜合自動(dòng)化控制，達(dá)到無人值班，少人值守，以利于生產(chǎn)安全、管理規(guī)范和經(jīng)營(yíng)效益提高。

2.2 改造實(shí)施目標(biāo)和主要內(nèi)容

改造主要內(nèi)容為株樹橋水電站遙信遙測(cè)系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)建設(shè)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造。其中遙信遙測(cè)系統(tǒng)達(dá)到電網(wǎng)的入網(wǎng)條件，綜合自動(dòng)化和視頻系統(tǒng)達(dá)到“無人值班，少人值守”目標(biāo)。

2.3 設(shè)備選型及系統(tǒng)

遙測(cè)遙信系統(tǒng)：沿株樹橋至永和110KV線路1回12芯ADSS光纜，長(zhǎng)約17.5km（含兩端進(jìn)站光纖）、與電網(wǎng)設(shè)備兼容的光纖通信設(shè)備、PCM設(shè)備、電源設(shè)備等。

2.3.1 建設(shè)規(guī)模

株樹橋水電站地區(qū)網(wǎng)層1個(gè)光纖通信站，擴(kuò)建永和變、長(zhǎng)沙地調(diào)2個(gè)站；沿永和變～株樹橋水電站110kV線路架設(shè)OPGW光纜約17.5km（以線路長(zhǎng)度為準(zhǔn)，含進(jìn)站普通光纜）。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)組織和容量配置

株樹橋水電站接入長(zhǎng)沙地區(qū)光纖通信網(wǎng)的永和變，光口按1+1配置，電路容量155Mb/s。

2.3.3 主要設(shè)備選型及要求

工程SDH和多業(yè)務(wù)接入設(shè)備采用長(zhǎng)沙電業(yè)局現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)由長(zhǎng)沙地調(diào)現(xiàn)有網(wǎng)管系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

2.3.4 光纖通信站設(shè)備

2.4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造

2.4.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造擬采用全分布開放式結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用Windows操作系統(tǒng)，雙總線以太網(wǎng)，系統(tǒng)分為兩層，即電站控制級(jí)現(xiàn)地控制單元級(jí)，分別采用雙絞線和光纖線接至100/1OM快速以太網(wǎng)。

電站級(jí)負(fù)責(zé)全站電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)控制及其運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，其主要功能包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理、報(bào)警事件顯示記錄、通信控制、生產(chǎn)管理和指導(dǎo)、系統(tǒng)診斷、應(yīng)用軟件開發(fā)和培訓(xùn)等。電站控制級(jí)包括兩套操作員工作站、一臺(tái)通訊工作站、一臺(tái)工程師工作站、廠長(zhǎng)終端兼調(diào)試工作站、二臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、一套GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、一臺(tái)3kVA/60min在線式UPS等組成。

現(xiàn)地控制單元級(jí)負(fù)責(zé)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組、配電裝置等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及監(jiān)視，當(dāng)電站級(jí)因故退出運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)地控制單元可以獨(dú)立運(yùn)行而不受影響。現(xiàn)地控制單元級(jí)由5套LCU單元組成，即3套機(jī)組LCU單元，1套開關(guān)站及公用設(shè)備LCU單元，1套開進(jìn)水口閘門LCU單元。

2.4.2 現(xiàn)地控制單元運(yùn)行方式

每個(gè)現(xiàn)地控制單元是1套完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其具有與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和與系統(tǒng)脫離獨(dú)立運(yùn)行兩種方式。聯(lián)網(wǎng)時(shí)，作為系統(tǒng)一部分，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)LCU的現(xiàn)地監(jiān)控功能。

2.4.3 機(jī)組自動(dòng)控制

機(jī)組自動(dòng)控制以可編程控制器執(zhí)行，可以實(shí)現(xiàn)下列各種控制：

（1）機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)、并網(wǎng)、發(fā)電；停機(jī)；

（2）當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)，進(jìn)行事故停機(jī)；

（3）緊急停機(jī)

（4）故障報(bào)警

2.4.4 軟件配置

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件包括四部分。即系統(tǒng)軟件、基本軟件、應(yīng)用軟件和工具軟件。

2.5工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)在防范火災(zāi)、泄露、失竊以及設(shè)備事故等，對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成極大威脅的情況加以監(jiān)視。只有這樣才能切實(shí)提高電站的安全水平。不僅降低了管理成本，而且提高了管理質(zhì)量。

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)由系統(tǒng)工作站、監(jiān)控中心設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和監(jiān)控前端設(shè)備組成。監(jiān)控方案擬采用計(jì)算機(jī)多媒體控制技術(shù)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，利用PC機(jī)在操作系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的圖形界面和操作菜單，通過它們?cè)谳斎朐O(shè)備輸入命令完成對(duì)前端設(shè)備的控制功能，而且系統(tǒng)具備的硬盤錄相功能不僅能實(shí)時(shí)錄相還可方便的對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和歷史圖像調(diào)用。通過PC的壓縮卡和網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)圖像、聲音等多媒體信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸以及管理人員遠(yuǎn)端控制主機(jī)對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定的控制。采用多媒體控制技術(shù)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)不僅操作界面更加方便、直觀而且可集多種控制功能為一體，可根據(jù)生產(chǎn)管理需要增加系統(tǒng)報(bào)警響應(yīng)和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能等。

攝像點(diǎn)設(shè)置：在主廠房發(fā)電層（3點(diǎn)）、水機(jī)層（3點(diǎn)）、開關(guān)站（2點(diǎn)）、水泵房（2點(diǎn)）、空壓機(jī)房（2點(diǎn)）、大壩（5點(diǎn)）、進(jìn)水口（1點(diǎn)）、尾水口（1點(diǎn)）、進(jìn)站大門（1點(diǎn)）、其它（4點(diǎn)）等處裝設(shè)攝像頭，共 24點(diǎn)。

3 信息化改造效益

3.1 減少每年的無功罰款。

電網(wǎng)對(duì)株樹橋水電站的無功是按功率因數(shù)進(jìn)行考核，不足部分每少一度扣0.01元。信息化改造后，無功考核將按電壓合格率進(jìn)行考核，達(dá)標(biāo)后不但不罰款，還能得到一定的獎(jiǎng)勵(lì)。

3.2 減少棄水增加發(fā)電收入。

實(shí)行綜合自動(dòng)化后，可進(jìn)行水庫和機(jī)組科學(xué)調(diào)度，且設(shè)備可利用小時(shí)數(shù)提高，可實(shí)現(xiàn)減少棄水。

3.3 提高效率增加發(fā)電量

實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制后，機(jī)組各項(xiàng)調(diào)節(jié)性能變好，機(jī)組能在最優(yōu)工況下運(yùn)行，機(jī)組效率提高，能增加發(fā)電量。

3.4 減少維護(hù)維修費(fèi)用

改造后，老化的繼電器等元件退出運(yùn)行，這部分費(fèi)用將大大降低。

3.5 減少管理費(fèi)用

實(shí)行信息化改造后，生產(chǎn)人員和管理人員可減少?？捎涩F(xiàn)在的34人減少為26人，按人年平均4萬元計(jì)算，可減少開支32萬元。

3.6 減少電力系統(tǒng)自動(dòng)化考核罰款

自動(dòng)化不達(dá)標(biāo)，按每月扣除1萬kwh進(jìn)行處罰。達(dá)標(biāo)后，將免除考核費(fèi)用3.96萬元。

4 結(jié)論

對(duì)內(nèi)可提高本站設(shè)備利用率、水資源利用率。機(jī)組運(yùn)行效率和全站經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)安全管理，消除安全隱患和以及對(duì)單位生產(chǎn)管理等很大促進(jìn)作用；

株樹橋水電站是瀏陽東區(qū)的重要電源點(diǎn)，是社會(huì)公益項(xiàng)目。改造完成后穩(wěn)定東區(qū)電網(wǎng)電壓，防止用戶電壓低，使用效果差和電壓高，電氣設(shè)備損壞等故障風(fēng)險(xiǎn)，提供電網(wǎng)設(shè)備檢修時(shí)備用電源和承載單供負(fù)荷，減少用戶停電時(shí)間，提高人民生活水平，促進(jìn)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。特別是當(dāng)電網(wǎng)需要黑啟動(dòng)時(shí)，能迅速承擔(dān)啟動(dòng)任務(wù)，恢復(fù)電網(wǎng)的正常，為電網(wǎng)安全作出重要貢獻(xiàn)。

信息化改造后，有利于瀏陽河流域防汛工作的開展，有利于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)治安管理，有利于水資源保護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)：

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