淺談綜合自動化在水電站的應用

王 敏，陳德潤

(黔南布依族苗族自治州水利水電勘測設計研究院，貴州 都勻 558000)

1 工程概況

長順縣河邊、石板塘、擺東水電站增容改造工程，三個水電站位于長順縣南部的敦操鄉(xiāng)打招村坡里處，河邊電站距縣城72km，距威遠220kV變電站 57km，石板塘電站距河邊電站0.1 km，擺東電站距河邊電站5 km，交通較為便利，有公路直接相通。

2 工程現(xiàn)狀及存在的問題

三個水電站地處三縣交界的格凸河上，距縣城較遠。

河邊電站和擺東水電站工程自20世紀60、80年代興建以來先后裝機大大小小11臺總裝機規(guī)模13.2 MW，主要機電設備老化，設備損耗大，效率低下，電氣保護采用的是傳統(tǒng)的電磁式繼電器保護。由于建設標準低，水資源浪費嚴重，未采用綜合自動化技術，無法實現(xiàn)電站 “無人值班，少人值守”的運行管理模式。須對河邊電站和擺東水電站進行增容改造。

石板塘水電站工程自21世紀初興建。裝機4臺總裝機規(guī)模12.8 MW，主要機電設備還新，采用綜合自動化技術，實現(xiàn)了電站 “無人值班，少人值守”的運行管理模式。無須對石板塘水電站進行增容改造。

三個水電站通過二條35kV輸電線路向系統(tǒng)送電，采用LGJ-95線經52 km送入 長順110kV變電站；不能滿足線損和最大電流要求;故應對35kV線路進行升級改造成110kV輸電線路。

21世紀初上游黃花寨大型水庫建成蓄水，具有多年調節(jié)特性。根據水文水能及相關專業(yè)提供資料，對原河邊電站的9臺機組進行報廢處理(9.6 MW)，因不能滿足最大利用水能要求，須對電站進行增效擴容改造裝機規(guī)模至16 MW。同樣對原擺東水電站的2臺機組進行報廢處理(6.4 MW)，須對電站進行增效擴容改造裝機規(guī)模至11MW。

3 更新電站工藝，提升電站自動化水平

電站 “無人值班，少人值守”是一種運行管理模式，而采用微型計算機及先進的通信技術，與電站機電設備有機結合，使電站發(fā)電輸電流程發(fā)生變革，是“無人值班，少人值守”電站可靠的技術支持和物質基礎，電站發(fā)電設備(包括附屬設備)除了發(fā)電能力外，并且與計算機及通信系統(tǒng)相結合的功能，如此才能形成發(fā)電系統(tǒng)信息自動化體系。信息自動化體系是“無人值班，少人值守”電站安全可靠支行管理基本保證和發(fā)展方向[1]。

河邊電站增容后裝機容量為16MW；石板塘電站總裝機容量為12.8MW不變；擺東電站增容后裝機容量為11MW。110kV一條輸送容量39.8 MW；35kV一條輸送容量11 MW；6.3kV4條輸送容量12.8MW。

4 接入系統(tǒng)的方式

根據目前長順縣電網資料，結合三電的站裝機規(guī)模、地理位置和經濟等因素。

本次初擬接入電力系統(tǒng)的方案為：

1)擺東電站通過35kV線路5km進入河邊升壓站，輸送最大電能11 MW；根據計算采用LGJ-185架空線路才能滿足要求。

2)石板塘電站通邊6.3kV電纜0.1km進入河邊升壓站，輸送最大電能12.8 MW；(因為石板塘電站對岸是河邊電站)，采用4根型號為YJV22-8.7/15-3×300電力電纜架空跨河，不僅經濟還能滿足大電流要求。

3)河邊電站采用共箱封閉母線向河邊升壓站送電，輸送最大電能16MW；

4)河邊升壓站采用110kV、50 MVA三相三繞組變壓器，低壓側連接河邊電站和石板塘電站，中壓側連接擺東電站電站，高壓側連接經57km線路送入威遠220kV變電站進入系統(tǒng)。

5 提升發(fā)電系統(tǒng)綜合自動化水平，實現(xiàn)電站“無人值班，少人值守”運行

近年來，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術水平的不斷提高，水電站發(fā)電信息自動化技術快速發(fā)展。計算機監(jiān)控與通信網絡在電站中的應用，使電站信息自動化技術發(fā)生了根本性變化，采用信息自動化技術，可以改變傳統(tǒng)電站分散管理的方式，系統(tǒng)采用分層分布式的結構形式，將多處分散的電站集中到調度中心統(tǒng)一管理，實現(xiàn)全天候遠程監(jiān)控，各電站只設置每班2名運行人員，對發(fā)電設備(設施)進行維護，實現(xiàn)電站“無人值班，少人值守”的運行管理模式，

5.1 調度中心主控層(級)

調度中心主控層(級)作為電站監(jiān)控設在電站管理處，對N個電站實施全天候遠程監(jiān)控，信息匯集、分析處理統(tǒng)一調度。

調度中心主控層(級)配置工業(yè)控制計算機2套，存儲服務器1套、調度工作站2臺、交換機2臺、工程師工作站1臺大屏幕顯視系統(tǒng)1套、通信服務器2臺、打印機2臺、網絡柜1臺、硬盤錄像機1臺、路由器2臺、UPS電源1臺、語音報警系統(tǒng)1套。

5.2 電站監(jiān)控層(級)

電站監(jiān)控層(級)主要負責對電站及大壩(引水渠)現(xiàn)地單元實施監(jiān)控，完成調度中心主控層與現(xiàn)地控制單元信息傳遞，為定期巡檢、設備調試提供條件，確保電站級設施(設備)完好無故障。該層設備安裝在電站控制室內，配置工業(yè)控制計算機(兼操作員服務器)2臺、視頻服務器1臺、硬盤錄像機1臺、交換機1臺、路由器1臺、網絡柜1臺、UPS電源1臺、打印機2臺。

5.3 現(xiàn)地單元控制層(級)

現(xiàn)地單元控制層(級)以PLC為核心，對電站、變電站、及大壩(引水渠)自動化設施(設備及元器件)信息進行采集、分析和處理，為電站級傳遞信息，接受電站的指令[2]。該層配有下列設備：

PLC可編程控制器1臺，微機繼電保護單元；智能式電動閘門執(zhí)行器(與閘門配套)；溫度傳感器(發(fā)電機上)；壓力傳感器(在管道上)；液位傳感器(在前池、集水井、測水斷面上)瓦斯傳感器(在變壓器上)；位移傳感器(在閘門、閥門上)；煙霧傳感器(在發(fā)電機定子)；安防設備(根據需要確定數量)；高清紅外線球形攝像機(室內外)。

6 通信方式

該工程信息自動化系統(tǒng)由計算機監(jiān)控系統(tǒng)和網絡通信系統(tǒng)組成。網絡通信系統(tǒng)是設在各電站與調度中心的整體PDH光纖專用通信網絡，用于全計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、語音程控交換系統(tǒng)，以及其他方面的通信。電站系統(tǒng)與全區(qū)電力專網的通信，可租用當地電信公司提供的運營虛擬專網(VTN)為該系統(tǒng)構建安全的互聯(lián)網系統(tǒng)，滿足電站系統(tǒng)通信點多、面廣、分散的需求。

7 結 語

為了實現(xiàn)電站“無人值班，少人值守”的運行管理模式，改造現(xiàn)有電站設施(設備)，提升自動化(智能)水平，促進電站設施(設備)與信息自動化系統(tǒng)有機結合，以自動(智能)化代替人工作業(yè)，是降低電站成本、提高電站發(fā)電保證率，實現(xiàn)電站現(xiàn)代化管理、保障電站持續(xù)發(fā)展的唯一途徑。

[1]薛勤榮.淺談小型水電站設計及設備配置[J].機電信息，2011(24)：12-34.

[2]陳德新,殷豪.小水電站監(jiān)控系統(tǒng)的形式與系統(tǒng)設備的配置[J].中國農村水利水電，2005(01)：45-67