對大中型水電站無人值班的探索與研究

王殿君

(華能瀾滄江水電股份有限公司漫灣水電廠,云南 臨滄 677000)

對大中型水電站無人值班的探索與研究

王殿君

(華能瀾滄江水電股份有限公司漫灣水電廠,云南 臨滄 677000)

隨著電力系統(tǒng)和電力生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及水力發(fā)電自動化程度和安全運行水平的不斷提高，水電站的值班運行方式必將逐步向“無人值班、遠(yuǎn)程集控”的方式發(fā)展，這對于改變中國電廠以往投入大量人力資源，但管理效益和經(jīng)濟(jì)效益不高的運行值班方式，十分關(guān)鍵。因此，筆者針對漫灣水電廠如何實現(xiàn)無人值班的實際情況，重點對無人值班的工作方式進(jìn)行了探索與研究。

水電站；無人值班；探索與研究

漫灣水電廠隸屬于華能瀾滄江水電股份有限公司，是中國第一座由中央與地方共同建設(shè)的大型水電工程，也是云南省第一座百萬千瓦級的大型水電廠，被譽為“八五”期間國水電行業(yè)的“五朵金花”之一，為“一廠三站”式分布。所以，為適應(yīng)水電站無人值班發(fā)展形勢，提升水電站運行技術(shù)水平和管理水平，實行無人值班工作方式，本文基于遠(yuǎn)方集控中心集中控制模式，對無人值班的工作方式進(jìn)行了探索與研究。

1 水電廠無人值班的條件

要實現(xiàn)水電廠的無人值班必須具備以下條件[1-3]：

1) 具有遠(yuǎn)程控制中心(集控中心)。

2) 設(shè)置應(yīng)急待命點，并配備應(yīng)急備用人員。

3) 具有性能優(yōu)良的一次設(shè)備。

4) 設(shè)計合理運行可靠的二次設(shè)備。

5) 設(shè)有覆蓋全廠的具有自診斷的安保消防工業(yè)電視監(jiān)視報警系統(tǒng)。

2 遠(yuǎn)方運維中心的基本功能

遠(yuǎn)程控制中心應(yīng)至少具有以五遙(遙控、遙調(diào)、遙測、遙信、遙視)為基礎(chǔ)的功能完善的計算機監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、水調(diào)自動化(或水情信息)系統(tǒng)以及視頻監(jiān)視系統(tǒng)等，以滿足對電站(或電站群)實施遠(yuǎn)程監(jiān)視和運行控制的需求[4-5]。

3 實行無人值班對設(shè)備的要求

3.1 選擇性能優(yōu)良的一次設(shè)備

3.1.1 一次主設(shè)備

水輪機、發(fā)電機、主變壓器、斷路器及高壓配電裝置等設(shè)備應(yīng)具有以下條件：

1) 重要設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、狀態(tài)參數(shù)滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)定。

2) 重要設(shè)備應(yīng)配置完善的運行參數(shù)監(jiān)測設(shè)備。

3) 重要設(shè)備需配備保護(hù)裝置，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，能夠可靠正確動作。

4) 機組應(yīng)設(shè)置獨立與控制系統(tǒng)的備用緊急停機措施，實現(xiàn)發(fā)生水力機械事故時能夠緊急停機。

5) 機組應(yīng)設(shè)置防蠕動保護(hù)，防止發(fā)生蠕動時對機組軸承造成損壞。

6) 發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)出口斷路器。

7) 電氣主接線應(yīng)接線簡單、運行操作靈活、盡量少用或盡量不用隔離開關(guān)來改變運行方式。

8) 主要機電設(shè)備應(yīng)配備必要的離線或在線狀態(tài)檢測設(shè)備，及時掌握設(shè)備的健康狀況，防止設(shè)備事故的發(fā)生。

3.1.2 廠用電

廠用電應(yīng)具備以下條件：

1) 廠用電系統(tǒng)應(yīng)接線簡單、操作靈活、供電可靠。

2) 廠用電各段之間必須裝設(shè)安全可靠的備用電源自動投入裝置，避免重要用電設(shè)備因供電中斷而引起事故，要求備用自投裝置投入率100%。

3) 合理配置輔助電源系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，以防止高低壓電力設(shè)備因設(shè)備故障引起的跳閘和擴(kuò)大停電范圍。

4) 設(shè)置廠用電進(jìn)線斷路器、聯(lián)絡(luò)斷路器的跳閘回路完整性的監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)斷路器出現(xiàn)異常時報警。

5) 應(yīng)配備應(yīng)急柴油發(fā)電機，容量應(yīng)滿足全廠停電時泄洪閘門的啟閉、啟動廠房的排水泵以及電廠黑啟動的需要。

3.1.3 直流電源系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件：

1) 直流電源系統(tǒng)應(yīng)采用分散式設(shè)置方式。

2) 直流電源的電池容量應(yīng)滿足設(shè)備運行操作的要求，交流電源消失時，電池應(yīng)能保持正常供電1 h 以上。

3) 配有兩套機組和開關(guān)站相對獨立具有絕緣監(jiān)察功能的直流電源系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計合理的二次設(shè)備

3.2.1 計算機監(jiān)視系統(tǒng)

計算機監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件：

1)電廠應(yīng)配備獨立的計算機實時監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對發(fā)電廠的運行參數(shù)、設(shè)備故障報警和保護(hù)動作信號等信息進(jìn)行采集、存儲、傳輸，對發(fā)電機、斷路器以及閘門等設(shè)備進(jìn)行操縱與控制。

2)電廠監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)可靠接入遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

3)各部設(shè)備傳送進(jìn)入計算機監(jiān)控系統(tǒng)的故障報警信號應(yīng)具體、詳細(xì)、規(guī)范，故障報警信號不宜采用綜合信號報警方式。

4)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，機組級相關(guān)設(shè)備仍能保持故障前的狀態(tài)和參數(shù)，并能自動運行。當(dāng)現(xiàn)地控制單元失效、機組發(fā)生故障時，機組相關(guān)的保護(hù)和控制系統(tǒng)仍然能自動完成緊急停機流程。

3.2.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)應(yīng)具備以下條件：

1) 電廠與集控中心之間的通信，采用兩個或兩個以上的通道，通道之間在物理上是完全獨立的、不同的路線，彼此備用。

2) 電廠應(yīng)建立安全穩(wěn)定的電站移動報警通信系統(tǒng)，確保當(dāng)電站異常運行時，有關(guān)人員可以立即接收報警信息并及時做出響應(yīng)。通?？紤]兩套通信方式(移動和電信)作為移動報警通信通道[6]。

3.2.3 自動化系統(tǒng)

1)調(diào)速器及其油壓系統(tǒng)。調(diào)速器系統(tǒng)的測速和邏輯控制部分應(yīng)配備備用設(shè)備；調(diào)速器要具有故障自檢測和保護(hù)的功能，以及一定的自動處理能力，故障信號要發(fā)送到計算機監(jiān)控系統(tǒng)；調(diào)速器油壓裝置應(yīng)能實現(xiàn)自動補氣和補油功能，自動保持油壓、油位正常。

2)勵磁系統(tǒng)。自動勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)配備備用設(shè)備，這樣兩套勵磁調(diào)節(jié)器可以自動可靠地切換；勵磁系統(tǒng)應(yīng)具有完善的監(jiān)測報警功能，報警信息分項接入電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)；滅磁開關(guān)應(yīng)該有兩個獨立的跳閘線圈，控制電源要來自不同電池組的直流控制總線，并建立監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)控電路的完整性。

4 無人值班工作模式

4.1 無人值班水電廠運行人員正常工作模式

1)水電站現(xiàn)場不再全天24 h監(jiān)盤和輪班值守。機組按預(yù)先設(shè)定的程序自動運行或按集控中心運行值班員的操作指令運行。

2)水電廠運行人員定期到現(xiàn)場進(jìn)行巡視檢查。巡檢的線路、內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、處置，按照水電廠巡回檢查制度執(zhí)行。設(shè)備正常、條件允許的情況下，通常安排在白天進(jìn)行巡檢。

3) 配合現(xiàn)場設(shè)備的維護(hù)與檢修工作。按照“操作票”、“工作票”及相關(guān)規(guī)程制度，進(jìn)行設(shè)備隔離操作、安全措施實施，辦理工作票許可、終結(jié)手續(xù)，恢復(fù)設(shè)備運行或備用。

4) 進(jìn)行設(shè)備定期輪換試驗。根據(jù)電廠設(shè)備的定期輪換試驗制度，定期進(jìn)行試驗，及時發(fā)現(xiàn)和消除缺陷，保證設(shè)備狀況良好。通常情況下，安排在白天開展工作。

5) 應(yīng)急待命。承擔(dān)現(xiàn)場運行任務(wù)的班組，必須指定滿足現(xiàn)場應(yīng)急處理需要的應(yīng)急待命人員。

水電站運維部工作班組一般分運行班組和維護(hù)班組，無人值班水電站運維工作管理流程如圖1所示。

①—水電廠按照自身的條件、規(guī)模以及人員的配置等情況，對工作班組成員的工作進(jìn)行分工；②—應(yīng)急處理情況應(yīng)及時與集控中心聯(lián)系，并反饋相關(guān)信息。

4.2 集控中心運行人員的正常工作模式

1)每天24 h按值輪流值班。明確值長、值班員崗位及職責(zé)，對無人值班水電廠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和運行監(jiān)視。

2) 接受并執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度指令。確保無人值班水電廠按照調(diào)度下發(fā)的負(fù)荷曲線運行，與水電廠應(yīng)急待命人員保持聯(lián)系，安排落實調(diào)度要求的其它工作。

水電廠無人值班運行管理流程如圖2所示。

①—當(dāng)集控中心處于遠(yuǎn)程控制故障，電廠設(shè)備事故或設(shè)備維修、試驗時，發(fā)電廠負(fù)責(zé)運行的有關(guān)操作、監(jiān)測；②—涉網(wǎng)事故處理，按照電網(wǎng)調(diào)度規(guī)定程序和要求執(zhí)行；需停機、停電處理的異常、缺陷、故障按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；缺陷處理執(zhí)行電廠相關(guān)流程；③—電廠與集控中心根據(jù)職責(zé)劃分填寫運行記錄，并通過信息管理系統(tǒng)(SAP)相互交換或查閱，實現(xiàn)運行與維護(hù)信息共享。

圖2 水電廠無人值班運行管理流程圖

Fig.2 Operation management flow chart of unattended hydropower plant

4.3 應(yīng)急處置模式

1)遠(yuǎn)程監(jiān)控失效處置模式。當(dāng)集控中心運行值班員確認(rèn)水電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控失效時，立即通知水電廠應(yīng)急待命人員恢復(fù)現(xiàn)場監(jiān)盤模式，并報告相應(yīng)電力調(diào)度中心改為該水電廠接受調(diào)度指令。現(xiàn)場運行人員發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控失效時，恢復(fù)現(xiàn)場監(jiān)盤模式并與集控中心運行值班員確認(rèn)，報告相應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)。

2)現(xiàn)場設(shè)備異?；蚴鹿侍幹媚Ｊ健，F(xiàn)場運行人員接收到故障或事故報警信息時，若運行人員在廠房，則立即處理；若運行人員在應(yīng)急待命點，則立即趕赴廠房處理，如有必要，通知其他運行人員、維護(hù)班組人員及其他相關(guān)人員參與處理；處理情況及時報告集控中心運行值班員。集控中心運行值班人員發(fā)現(xiàn)故障或事故信息時，應(yīng)立即判斷保護(hù)、自動裝置動作情況，并確認(rèn)現(xiàn)場運行人員是否已經(jīng)采取應(yīng)急響應(yīng)措施，若未響應(yīng)，則應(yīng)立即通知現(xiàn)場應(yīng)急待命人員。

3) 快速響應(yīng)原則要求。設(shè)備異常報警信息傳送要自動、快速、可靠，確?，F(xiàn)場運行人員及時準(zhǔn)確接收報警信息?，F(xiàn)場運行人員收到報警信息時，自動立即響應(yīng)。應(yīng)急待命交通車輛定置停放，配備常用圖紙及工具，明顯標(biāo)示，優(yōu)先通行。應(yīng)急待命點到設(shè)備現(xiàn)場道路保持暢通，確保10 min內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。水電廠中控室與集控中心、電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)通信要安全可靠，方便聯(lián)系。

5 結(jié) 論

通過上述的介紹與闡述得知，實行無人值班模式的水電廠，還需對下面幾點進(jìn)行進(jìn)一步的探索與研究。

1)培養(yǎng)一只作風(fēng)優(yōu)良、責(zé)任心強、專業(yè)技術(shù)過硬的高素質(zhì)運行隊伍，保證水電廠經(jīng)濟(jì)安全穩(wěn)定運行。

2)淡化水電廠運行與維護(hù)工作的區(qū)分，運維管理采用“無人值守、運維合一”模式，對職工進(jìn)行培訓(xùn)，讓職工承擔(dān)更多的工作，真正實現(xiàn)職工的一專多能。

3)要優(yōu)化電站設(shè)計和選擇可靠穩(wěn)定的設(shè)備。

4)繼續(xù)探索水電站的無人值守模式和優(yōu)化管理，提高水電站的生產(chǎn)效率，以便為企業(yè)經(jīng)濟(jì)運行創(chuàng)造條件。

[1] 王明俊. 無人值班變電站的發(fā)展與綜合自動化系統(tǒng)[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2006,21(11):23-25.

WANG Mingjun. Development of non-attended substation and integrated automation system[J]. Power System Technology,2006,21(11):23-25.

[2] 黃文寶,盧任文. 中小型水電站完全無人值班運行模式[J]. 中國水能及電氣化,2012(3):34-39. HUANG Wenbao,LU Renwen.Discussion of completely unattended operation mode in small and medium-sized hydropower stations[J].China Water Power & Electrification,2012(3):34-39.

[3] 黎軍. 對新型水電廠無人值班(少人值守)的探索與研究[J]. 水電站機電技術(shù),2015,38(5):66-69. LI Jun.Unmanned unattended (less) of new hydropower station of exploration and research[J]. Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station,2015,38(5):66-69.

[4] 王勁夫,林峰. 中型梯級水電站實現(xiàn)“無人值班”集中監(jiān)控的技術(shù)探討[J]. 水電站設(shè)計,2006,22(2):54-60. WANG Jinfu,LIN Feng.Probing into centralized monitoring & control technology for“unmanned operation”of middle size cascade hydropower stations[J].Design of Hydroelectric Power Station,2006,22(2):54-60.

[5] 董鵬.水電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用與探討[J]. 地下水,2012,34(5):185-187. DONG Peng.Application of automation system of power station and discussed in this paper[J].Ground water,2012,34(5):185-187.

[6] 田啟榮,胡春林,萬元,等. 跨流域水電廠群遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)高級功能規(guī)劃與應(yīng)用[J]. 水電站機電技術(shù),2011,34(2):22-27. TIAN Qirong,HU Chunlin,WAN Yuan,et al.Planning and application of advanced functions of remote centralized control system for inter-basin hydropower stations[J].Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station,2011,34(2):22-27.

(編輯 郭金光)

Exploration and research on unattended operation of large and medium sized hydropower stations

WANG Dianjun

(Manwan Hydropower Plant of Huaneng Lancangjiang Hydropower Co., Ltd，Lincang 677000, China)

With the continuous development of our power system and related technology in power production, the levels of hydropower automation and safety operation are also rising. Therefore, the operation mode on duty of hydropower station will also gradually develop to the way of "unattended operation in remote control", which is the key to change our previous operation mode of more investment in manpower and resources but lower efficiency in management and the economic dimensions. Hence, the author put emphasis on exploration and research on unattended operation in terms of how to achieve unattended operation in the actual situation in Manwan hydropower plant.

hydropower station；unattended；exploration and research

2016-11-21。

王殿君(1990-)，男，碩士研究生，主要從事集控運行以及電廠設(shè)備維護(hù)、檢修工作。

TV737

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2095-6843(2017)02-0166-04