中小水電站集控系統(tǒng)建設(shè)改造探討

陳曉明，高純杰

(國電恩施水電開發(fā)有限公司，湖北 恩施 445000)

國電恩施水電開發(fā)有限公司(以下簡稱恩施水電公司)管理水電站44座，分布于恩施州8縣市，裝機(jī)115臺，總裝機(jī)容量63.6萬kW。其中，2萬kW以上的水電站11座，裝機(jī)31臺；2萬kW以下小水電站33座，裝機(jī)84臺，裝機(jī)容量16.3萬kW，除待處置的4座水電站外，最終保留29座小水電站，裝機(jī)75臺，裝機(jī)容量13.43萬kW。29座小水電站主要分布在7條流域上，包括：清江流域三渡峽、雪照河、大河片、龍王塘4座水電站；車壩河流域射渡河、一級、二級、三級、馬鞍槽5座水電站；四十二壩流域建始四十二壩一、二、三、四級4座水電站；伍家河流域建始竹園、伍家河六級、七級3座水電站；新峽河流域來鳳二龍山、新峽、排砂溝3座水電站；婁水河支流鶴峰兩河溪、白泉河2座水電站；貢水河流域支流宣恩龍頭溝二、三級2座水電站；另有小溪河、云龍河、馬尾溝、高橋壩、斷明峽5座不同流域水電站。自2019年以來，恩施水電公司啟動集控中心建設(shè)，初步規(guī)劃將公司具備通信接入條件的水電站，先期完成通信接入，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙視功能，2萬kW以上水電站分年逐步接入集控中心，實(shí)現(xiàn)遙控功能，電站實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”。而對于公司眾多2萬kW以下的小水電站，如何規(guī)劃好后期改造及管理模式，確定今后水電站自動化改造方向，是值得研究探討的課題。

1 小水電站現(xiàn)狀

恩施水電公司小水電站多建于上世紀(jì)，裝機(jī)規(guī)模從800～14 100 kW不等，由于建設(shè)時間跨度大、裝機(jī)規(guī)模、電壓等級、自動化水平、人員技術(shù)技能水平等存在很大差異，且有地調(diào)、縣調(diào)管轄的水電站，給管理帶來很大難度。設(shè)備基礎(chǔ)普遍較差，目前仍有白泉河、高橋壩等12座水電站采用老式繼電器、常規(guī)控制方式；流域梯級協(xié)調(diào)不夠，在7條流域水電站中，除車壩流域一級、二級、三級、馬鞍槽4座水電站實(shí)現(xiàn)了流域信息共享外，其它流域梯級水電站，信息傳遞基本還是采用電話、QQ或微信等方式，水情信息等傳遞及時性不夠，流域水電站運(yùn)行方式的配合還不夠精細(xì)，檢修技改計(jì)劃以本站為主，未能最大限度提高水能利用率；人員整體素質(zhì)不高，小水電站人員均是2012年恩施州電力體制改革，從原恩施州電力總公司轉(zhuǎn)入，其中很多員工屬于原電網(wǎng)農(nóng)電工，文化層次、業(yè)務(wù)技能不高，很多員工一直沿用常規(guī)監(jiān)盤及操作方式，對電站監(jiān)控系統(tǒng)及自動化不了解；現(xiàn)場生產(chǎn)管理規(guī)范性不夠，距行業(yè)、集團(tuán)現(xiàn)場規(guī)范管理要求存在較大差距。

2 小水電站改造思考

2.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，逐步實(shí)施水電站設(shè)備設(shè)施改造

恩施水電公司直接管理的28座小水電站，大部分設(shè)備設(shè)施已非常老舊，部分備品備件都已難以采購。該部分水電站，通過編制整體改造規(guī)劃，從增效可行性、設(shè)備可靠性入手，明確自動化改造方向。按照先主機(jī)、主設(shè)備，后輔機(jī)、輔助設(shè)備，再實(shí)施自動化改造的設(shè)備改造規(guī)劃，逐步達(dá)到“無人值班、少人值守”要求。在主機(jī)、輔機(jī)及自動化改造過程中，設(shè)備選型應(yīng)按“無人值班、少人值守”要求，完善主機(jī)、輔機(jī)監(jiān)測測點(diǎn)，對于單機(jī)容量1 000 kW以下小機(jī)組，若涉及主機(jī)改造，優(yōu)先考慮采用低壓機(jī)組，其它勵磁、保護(hù)、監(jiān)控等考慮采用一體化屏進(jìn)行改造，降低設(shè)備改造投入及現(xiàn)場施工難度。同時對現(xiàn)場水工設(shè)施、金屬結(jié)構(gòu)等設(shè)備設(shè)施排查，消除隱患，提高可靠性，為實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”做好基礎(chǔ)性工作。

2.2 合理布點(diǎn)，建設(shè)流域集控系統(tǒng)

恩施水電公司小水電站分布范圍廣，針對7條流域23座流域梯級水電站，考慮先建設(shè)流域集控系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)流域集控運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)向整體集控過渡。在7條流域選擇交通、生產(chǎn)生活設(shè)施等相對較好的水電站建設(shè)集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域水電站運(yùn)行監(jiān)視、機(jī)組集中監(jiān)控、流域防洪調(diào)度、生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集分析等功能，同時，通過梯級水電站上下游水情配合銜接、優(yōu)化水庫調(diào)度、統(tǒng)籌安排發(fā)電檢修計(jì)劃，合理利用好水能資源，提高流域水能利用率和綜合效益，提高安全可靠水平。在建設(shè)流域集控系統(tǒng)中，統(tǒng)籌考慮將各集控水電站生產(chǎn)信息傳送到公司集控中心，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙視，完善公司整體一體化數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)采集，便于公司了解、掌握整體生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)。根據(jù)各集控水電站運(yùn)行情況，逐步接入公司集控中心，最終實(shí)現(xiàn)遙調(diào)遙控。對于其余不同流域水電站，一站一策編制改造規(guī)劃，完成現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施改造后，逐步接入集控中心[1]。

2.3 不斷探索，規(guī)范小水電站現(xiàn)場管理

流域集控系統(tǒng)建設(shè)完成后，除流域集控水電站實(shí)行24 h值班外，流域其它水電站不安排24 h人員值班，機(jī)組開停機(jī)操作、負(fù)荷調(diào)整、機(jī)組運(yùn)行監(jiān)視等工作，由集控水電站值班人員完成，現(xiàn)場僅保留少數(shù)24 h值守人員，實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”，減輕現(xiàn)場值班人員勞動強(qiáng)度。現(xiàn)場值守人員，工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)為現(xiàn)場巡視、設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)、兩票、防汛、文明生產(chǎn)及安全保衛(wèi)等。通過人力資源整合，減少各站獨(dú)立值班運(yùn)行所需人員數(shù)量，降低運(yùn)行成本，員工向條件相對較好的水電站集中，進(jìn)一步改善勞動環(huán)境。統(tǒng)一規(guī)范現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)現(xiàn)場工作表單化，逐步實(shí)現(xiàn)信息化，提升現(xiàn)場規(guī)范化管理水平。

3 小水電站流域集控系統(tǒng)建設(shè)的思考

恩施水電公司小水電站在設(shè)備設(shè)施及自動化改造方面，需重點(diǎn)考慮設(shè)備改造投入、現(xiàn)場運(yùn)維人員能力和技能水平，在此基礎(chǔ)上充分考慮地理環(huán)境及電站運(yùn)行檢修便捷，以及流域內(nèi)水電站實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”運(yùn)行管理模式的需要和對設(shè)備可靠性的要求，進(jìn)行全面規(guī)劃。7條流域水電站裝機(jī)容量均較小，流域集控系統(tǒng)建設(shè)可優(yōu)先考慮采用擴(kuò)大廠站模式，即將流域內(nèi)小水電站自行架設(shè)光纖通道，在流域集控水電站建設(shè)流域集控系統(tǒng)，與流域其它水電站構(gòu)成星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。流域其它水電站只設(shè)置現(xiàn)地LCU單元，集控系統(tǒng)直接與各電站層現(xiàn)地LCU單元通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，流域其它水電站現(xiàn)場可不設(shè)置監(jiān)控上位機(jī)、操作員站、通信服務(wù)器等，避免每站配置網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)備，有效減少集控系統(tǒng)建設(shè)投入及后期維護(hù)費(fèi)用，減少后期設(shè)備維護(hù)量。同時，將有限的技

術(shù)人員相對集中到流域集控系統(tǒng)所在電站，距離流域其它水電站現(xiàn)場更近，便于現(xiàn)場缺陷、故障及緊急情況的處置。通過一段時間的運(yùn)行檢驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，根據(jù)各流域集控運(yùn)行情況，逐步考慮接入公司集控中心實(shí)現(xiàn)整體遠(yuǎn)程集控。采用擴(kuò)大廠站模式建設(shè)流域集控系統(tǒng)，需要對流域電站進(jìn)行整體規(guī)劃，按照先主機(jī)、輔機(jī)，待流域電站設(shè)備均滿足集控運(yùn)行要求后，對流域集控系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃建設(shè)，避免各站獨(dú)立建設(shè)自動化系統(tǒng)[2-3]。

4 結(jié)語

恩施水電公司電站點(diǎn)多面廣，特別是部分小水電站地處偏遠(yuǎn)，現(xiàn)場生產(chǎn)生活環(huán)境條件有限，交通不便。根據(jù)小水電特點(diǎn)，建設(shè)一個運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控是小水電站群管理的發(fā)展趨勢。同時，針對現(xiàn)場情況，在安全管理、生產(chǎn)管理、遠(yuǎn)程診斷、智能巡檢、員工培訓(xùn)等方面，開發(fā)一些適合現(xiàn)場的應(yīng)用系統(tǒng)，提升現(xiàn)場基礎(chǔ)管理，為中小水電集控系統(tǒng)建設(shè)以及智慧企業(yè)、智能電站建設(shè)探索出一條經(jīng)濟(jì)實(shí)用之路。