金山水電站綜合自動化系統(tǒng)改造

楊永年（金山水電有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水電站綜合自動化系統(tǒng)改造

楊永年
（金山水電有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水電站于2014年進(jìn)行了水電站綜合自動化系統(tǒng)改造，在改造過程中，公司堅持科學(xué)管理理念，結(jié)合電站實際運(yùn)行情況，有效把握了技術(shù)改造設(shè)計、工程招投標(biāo)、工程施工進(jìn)度、產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量及人員技術(shù)培訓(xùn)等環(huán)節(jié)，順利完成了此次技術(shù)改造工作。圖1幅，表1個。

水電站；技術(shù)改造；自動化系統(tǒng)

1　概 述

金山水電站是福建省第三大河——汀江干流上杭境內(nèi)的1座梯級水電站，距上杭縣城20 km，壩址以上集水面積3 680 km2，多年平均流量為112 m3/s，多年平均徑流量為35.32億m3。電站總庫容0.55億m3，為徑流式日調(diào)節(jié)水庫，其中調(diào)洪庫容0.264億m3，調(diào)節(jié)庫容為0.18億m3，正常蓄水位為214 m，汛限水位為211.5 m。電站按50年一遇洪水設(shè)計，500年一遇洪水校核；最大壩高39.5 m，壩頂長度189 m，壩頂高程216.5 m，堰頂高程198.3 m，溢流壩全長71.5 m，設(shè)4個溢流孔，每孔設(shè)有1扇13 m×15.8 m弧形工作門；還有1扇沖沙孔門，孔口尺寸為3.5 m×6 m。大壩最大泄洪能力為7 858 m3/s；設(shè)計水頭19.2 m，設(shè)計發(fā)電流量為250 m3/s；裝機(jī)容量2×20 000 kW，設(shè)計年發(fā)電量1.456億kW·h，設(shè)計年利用小時3 640 h。樞紐主要建筑物由溢流壩、泄流沖沙孔壩段、河床式廠房、開關(guān)站和輸出工程等組成，是以發(fā)電為主的水利工程。

金山水電站1994年5月8日主體工程正式動工；1997年12月26日下閘蓄水，30日1號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；1998年7月1日2號機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。2000年5月進(jìn)行了工程初步竣工驗收；2003年12月30日福建省水利廳組織竣工驗收并同意金山水電站工程竣工驗收。

經(jīng)過十幾年的運(yùn)行，電站開始出現(xiàn)部分設(shè)備老化、故障頻發(fā)，維護(hù)與備件得不到保障，個別設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)落后，屬于淘汰產(chǎn)品等情況。近年來，電站已陸續(xù)對部分設(shè)備進(jìn)行了更新改造 ，其中包括：

（1）發(fā)電機(jī)、主變、廠變、110 kV金碧線保護(hù)設(shè)備改造。將原集成電路保護(hù)改造為微機(jī)保護(hù)。

（2）高壓開關(guān)改造。將原少油斷路器改造為真空 （10 kV）和六氟化硫 （110 kV）斷路器。

（3）機(jī)組調(diào)速器的改造。改造為 PLC控制系統(tǒng)。

（4）勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)柜的改造。將原集成電路系統(tǒng)改造為微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器。

（5）直流系統(tǒng)的改造。

此次金山水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造主要內(nèi)容為新增/更換二次部分軟硬件設(shè)備，增添計算機(jī)后臺監(jiān)控中心，更換現(xiàn)地控制單元，更換部分輔助設(shè)備控制柜 （箱）及自動化元件；從而升級實現(xiàn)電站綜合自動化運(yùn)行能力。

2　改造方案

金山水電站技術(shù)改造設(shè)計由電站原設(shè)計單位——華東勘測設(shè)計院設(shè)計完成。方案中，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式的全廠集中監(jiān)控方案 ，上位機(jī)與現(xiàn)地控制單元之間的通信聯(lián)系采用星型交換式1 000 Mbps光纖以太網(wǎng)的方式。設(shè)置1、2號機(jī)組、公用系統(tǒng)、溢洪門、溢洪底孔門現(xiàn)地控制單元（LCU），實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視和控制。中控室操作站采用西門子工控機(jī)；數(shù)據(jù)服務(wù)器采用惠普企業(yè)級服務(wù)器；現(xiàn)地控制單元 （LCU）采用國際知名施耐德品牌PLC及電參數(shù)儀表 （見圖1）。

圖1　金山水電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

鑒于此次改造工作專業(yè)性強(qiáng)，且設(shè)備供貨與安裝服務(wù)是一個標(biāo)段招標(biāo)，經(jīng)研究，公司最終采取了邀請招標(biāo)方式。通過前期考察與了解，選擇邀請了公司實力較強(qiáng)、改造施工經(jīng)驗豐富，并同時具優(yōu)質(zhì)備售后服務(wù)的廠家前來投標(biāo) ，從而減少了不必要的招投標(biāo)工作量，排除了其他一些不確定因素。最終水利部農(nóng)村電氣化研究所下屬全資公司 （100%國企）——杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司中標(biāo)，結(jié)合其多年來國內(nèi)外的水電站監(jiān)控系統(tǒng)集成及施工經(jīng)驗，針對金山水電站此次改造內(nèi)容及要求，提供了高效、可靠及優(yōu)良的工程服務(wù)。

3　改造施工管理

3.1 現(xiàn)場施工人員管理

設(shè)備服務(wù)供貨方派遣的項目經(jīng)理及其他技術(shù)人員是項目實施的核心，為考核人員技術(shù)水平及規(guī)范現(xiàn)場施工行為，公司在進(jìn)廠前對現(xiàn)場服務(wù)人員進(jìn)行了必要書面考核，確認(rèn)合格后再批準(zhǔn)進(jìn)入現(xiàn)場工作；另外，電站安全管理部門安排了有關(guān)人員，不定時對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行安全生產(chǎn)監(jiān)督，一是著裝，如安全帽、絕緣膠鞋及工作服等；二是施工作業(yè)行為，采取 “監(jiān)督提醒為主，通報處罰為輔”的手段，確?，F(xiàn)場施工 “文明、規(guī)范、安全、順利”進(jìn)行。

3.2工程進(jìn)度管理

工程進(jìn)度的管理，也是改造工程管理的核心環(huán)節(jié)。由于電站特性，工程進(jìn)度的快慢、順利與否，直接影響到電站的運(yùn)行收益。為減小電站改造對電站發(fā)電運(yùn)行的影響，改造設(shè)計初期電站就開會研究討論確定了一套方案，就是改造工作與電站機(jī)組大修結(jié)合起來，確保電站有1臺機(jī)組能正常發(fā)電。即在進(jìn)行1號機(jī)組大修時對1號機(jī)組的現(xiàn)地控制屏、控制箱及自動化元件等進(jìn)行改造，1號機(jī)組大修完畢后，馬上進(jìn)行機(jī)組并網(wǎng)調(diào)試工作；2號機(jī)組采取同樣方法。這樣在改造工作正常推進(jìn)情況下 ，不僅提高了工作效率，還保證了電站正常運(yùn)行。中控室部分改造穿插在第一臺機(jī)組與第二臺機(jī)組改造中間，在出線線路熱備用情況下進(jìn)行，減輕了電站跟地調(diào)間的協(xié)調(diào)審批工作，達(dá)到了快速恢復(fù)發(fā)電的目的。公共輔助設(shè)備，如高壓氣系統(tǒng)、低壓氣系統(tǒng)、廊道排水系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)等 ，在機(jī)組、中控室改造完畢后進(jìn)行。改造前對子系統(tǒng)停機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)備，保證機(jī)組在運(yùn)行情況下留有充足改造時間，避免改造工作對電站正常運(yùn)行的影響。閘門部分改造最后進(jìn)行，鑒于年底雨水有限，對閘門控制柜進(jìn)行了同時拆除更換，逐扇進(jìn)行調(diào)試，現(xiàn)地調(diào)試好一扇投運(yùn)一扇，然后在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程操控調(diào)試（見表1）。

表1　金山水電站綜合自動化系統(tǒng)改造施工進(jìn)度控制

3.3工程質(zhì)量控制

技改項目涉及新舊設(shè)備的匹配與整合 ，所以質(zhì)量控制較為復(fù)雜困難。改造中，金山電站采取了在改造過程中進(jìn)行質(zhì)量控制的手段。技術(shù)改造過程中，安排電站相關(guān)人員協(xié)助配合，有效推進(jìn)了設(shè)備改造進(jìn)程，全面落實了對新設(shè)備功能特性的要求，并加快了電站運(yùn)行人員對新設(shè)備的掌控了解 ，有機(jī)地把改造工作、質(zhì)量控制及人員培訓(xùn)結(jié)合起來，保證了工程改造地順利開展。另外，在涉及其他保留設(shè)備進(jìn)行匹配和系統(tǒng)整合時 ，信號采樣、處理及控制等環(huán)節(jié)，在改造過程中進(jìn)行了全面的檢查、完善及補(bǔ)充，并修正了個別原先設(shè)備存在的設(shè)計或施工缺陷，從而全面提升了電站技術(shù)改造成效。

4　運(yùn)行人員培訓(xùn)

水電站技術(shù)改造完成后 ，對于運(yùn)行人員來說需要一個適應(yīng)過程。如何讓運(yùn)行人員盡快適應(yīng)新的系統(tǒng)設(shè)備，習(xí)慣新的運(yùn)行模式，熟悉系統(tǒng)設(shè)備性能，并掌控其故障分析與排查能力，是水電站改造真正成功的關(guān)鍵問題之一；然而很多電站的改造都忽視了這一點(diǎn)。

此次改造工程，電站早早注意到了這點(diǎn)。在改造過程中，電站人員很好地參與到了系統(tǒng)設(shè)備改造的每個環(huán)節(jié)，在協(xié)助完善系統(tǒng)設(shè)備性能、技術(shù)參數(shù)、操作習(xí)慣的要求過程中，很好地學(xué)習(xí)了解了新系統(tǒng)和新設(shè)備。例如，在閘門調(diào)試中，電站派遣了不同班組的運(yùn)行人員協(xié)助進(jìn)行了全程開啟關(guān)閉的調(diào)試工作，對如何手動開/關(guān)閘門，自動開/關(guān)閘門，故障排查及恢復(fù)有了實踐操作經(jīng)驗，對今后的運(yùn)行操作起到了很大的幫助。另外，除操作性技術(shù)培訓(xùn)外，電站還舉辦了專項技術(shù)理論學(xué)習(xí)講座，由電站站長具體負(fù)責(zé)教學(xué)，主要介紹機(jī)組LCU屏PLC程序開停機(jī)控制流程等邏輯理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而幫助運(yùn)行人員更好地掌握監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)在的邏輯控制 ，對今后運(yùn)行管理、故障排查方面 ，有極大幫助。

5　項目驗收

工程項目驗收是水電站改造工程最后一環(huán)。此次改造，電站采取了分批驗收，再最終整體驗收的方式。在改造過程中，改造完一個子系統(tǒng)就驗收一個子系統(tǒng)，通過調(diào)試試驗合格后投入試運(yùn)行。在最終驗收前，大部分系統(tǒng)設(shè)備已投入運(yùn)行很長時間，通過了實踐考驗。采取此種辦法，一是減輕了最終驗收的工作量；二是保證了更新改造系統(tǒng)設(shè)備的可靠性、適用性。

6　結(jié) 語

在各方面通力合作協(xié)調(diào)下，金山水電站技術(shù)改

造工程取得了預(yù)期的成效。經(jīng)改造，大大提升了電站自動化運(yùn)行水平，減輕了值班人員工作負(fù)擔(dān)，提高了電站綜合管理水平，達(dá)到了預(yù)期的改造目標(biāo)。

電站技術(shù)改造工程是一項綜合性要求較高的工程管理對象，從初期的改造設(shè)計，項目招投標(biāo)，中期的項目施工管理，到后期的驗收及投運(yùn)，三階段都離不開科學(xué)的決策 ，精細(xì)的部署，嚴(yán)格的把關(guān)。金山水電站綜合自動化改造工程實踐中，很好地把握了各個方面，優(yōu)良的系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商，優(yōu)秀的現(xiàn)場服務(wù)隊，結(jié)合電站周密地組織協(xié)調(diào)能力，實現(xiàn)了對改造工程科學(xué)有效地管理，保障了改造工作的順利實施。

責(zé)任編輯 吳 昊

2016-05-26

楊永年 （1973-），男，工程師，主要從事水電站運(yùn)行管理工作。

E_mail：13860224289@163.com