巨型水電站防誤操作分析與探討

薛鋒 周向東 張志強

摘要：隨著水電技術的不斷發(fā)展，水輪發(fā)電機組單機容量也在不斷增大，截止目前國內已投產(chǎn)的水輪發(fā)電機組單機容量已達到100萬千瓦。隨著單機容量的不斷增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性問題也進一步突出，如何確保巨型水電機組安全可靠運行對電力系統(tǒng)安全至關重要。本文主要從防范人為誤操作等方面進行分析，并提出運行建議及預控措施。

關鍵詞：可靠性;穩(wěn)定性;水電站;誤操作

引言

某巨型水電站是金沙江下游河段第一個梯級電站，該水電站分為左岸地下電站和右岸地下電站，各安裝 6 臺單機額定容量為85萬千瓦的混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量 1020 萬千瓦。該電站單機額定容量大，全廠裝機容量在云南電網(wǎng)占比高。云南電網(wǎng)和南方電網(wǎng)主網(wǎng)交直流解耦后頻率問題異常突出，若該電站機組出現(xiàn)故障甩負荷，會造成云南電網(wǎng)頻率大幅波動，因此確保機組安全可靠運行顯得至關重要[1-3]。

1 風險因素分析

1.1 啟停機、負荷調整頻繁

該電站作為西電東送的骨干電源點承擔著電網(wǎng)部分基礎性負荷。同時，由于云南電力資源的構成特性（水電裝機占比高、總量大）、南方電網(wǎng)峰谷負荷差距較大等客觀因素，該電站還承擔著大量的調峰調頻任務。根據(jù)設備操作統(tǒng)計顯示該電站2021年6月開停機達到636次，日均超過21次。2021年單個班次開停機最高達到了20次。如果一旦出現(xiàn)誤操作、開停機不及時或負荷偏差過大將造成電網(wǎng)頻率大幅波動，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成極大的影響。

1.2 新投產(chǎn)設備隱藏缺陷暴露不充分

新電站投運后在一定程度上均會面臨缺陷暴露不充分的問題。比如一次設備制造安裝缺陷、二次回路設計原理不當、施工接線錯誤等問題。此類問題在正式投運前若未徹底解決將極大的影響設備可靠性，嚴重影響電站的安全運行。

1.3 值班員思想狀態(tài)波動

水電站往往都坐落在遠離城市的偏遠山區(qū)，值班員長期脫離城市生活容易與社會脫節(jié)，逐步形成一種封閉向內的生活狀態(tài)，極易出現(xiàn)消極的思想情緒。該電站所在區(qū)域為典型的干熱河谷氣候，天氣炎熱、空氣干燥、植被稀少，自然環(huán)境相較于大部分水電站更加惡劣，這種極端環(huán)境極易給人員造成壓抑感。同時運行工作種類繁雜、工作量極大，在這種高壓、重復的工作狀態(tài)下值班員易產(chǎn)生麻痹、缺乏敬畏的思想，從而給安全生產(chǎn)埋下巨大的隱患。

1.4 倒閘操作頻繁

該電站電氣一次設備數(shù)量多、分布廣、檢修操作任務重。全年操作任務百余次，操作項數(shù)萬條，且倒閘操作時間主要集中在枯水期幾個月內。如果因組織管理不當、方式安排不合理、人力資源分配不滿足要求、值班員精神狀態(tài)不佳等原因造成電氣誤操作，可能造成電氣設備的嚴重損壞，影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

1.5 對新設備運行規(guī)律掌握不夠充分

新投產(chǎn)的發(fā)電設備雖然都會在正式并網(wǎng)發(fā)電前進行全面的試驗，以驗證設備的性能、指標是否符合相關要求，并根據(jù)試驗情況確定最優(yōu)的的參數(shù)。但這些通用的試驗并不能全面反映設備的運行特性或運行規(guī)律。值班員可能會因為對新設備的運行規(guī)律掌握不充分造成誤判，在出現(xiàn)異常、故障時做出不恰當?shù)臎Q策，造成故障范圍擴大并影響設備安全或電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

2 應對措施探索

2.1 優(yōu)化開機流程、提高開機成功率

通過對流域已投產(chǎn)電站的運行情況總結和分析，該電站對開機流程進行了適當?shù)膬?yōu)化，以確保更高的開機成功率。在開機流程中增加了開機至“輔助設備運行態(tài)”順控流程，在正式開機并網(wǎng)前可以將機組提前開機至輔助設備運行態(tài)，便于及時發(fā)現(xiàn)各輔助設備異常情況，為緊急消缺爭取時間，同時也可以在很大程度上提高開機成功率。

2.2 歲修期間開展計劃性功能驗證

通過運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)各類設計性缺陷在投運1年后基本能充分暴露出來?？梢酝ㄟ^對初期運行時暴露的各種問題進行分析，在歲修時開展各類有針對性的驗證試驗，以此縮短設計性、家族性缺陷的暴露周期，以保障電氣設備的運行安全。

2.3 關注值班員思想動態(tài)重視心理健康疏導

針對水電站運行值班員生活、工作環(huán)境的特點定期組織專業(yè)的心理輔導機構進行心理輔導，讓值班員能夠很好地管理自己的情緒與心理健康。成立各種業(yè)余協(xié)會，以協(xié)會為依托開展豐富多彩的業(yè)余活動，以此擴大值班員交友范圍為情緒的宣泄提供契機和途徑，以此確保能以積極平和的心態(tài)參與到工作中。積極探索運行倒班模式，選取恰當?shù)牡拱嘀芷?，避免值班員長期在高壓狀態(tài)下工作產(chǎn)生疲勞與麻痹從而增加人為誤操作的風險[4]。

2.4 加強新投產(chǎn)設備趨勢分析

現(xiàn)在水電站一般都配置了具有數(shù)據(jù)儲存、故障追憶、數(shù)據(jù)分析等功能的趨勢分析系統(tǒng)。對新投運設備的重要運行參數(shù)每日應進行趨勢分析，分析其趨勢變化，以此快速掌握新設備運行規(guī)律。

2.5 設置監(jiān)控系統(tǒng)操作口令

該電站結合流域其他電站運行經(jīng)驗，在監(jiān)控系統(tǒng)中設置了設備的操作口令。在監(jiān)控上對于不同的設備進行操作時必須輸入相應的操作口令，只有當輸入的口令與預設口令一致時指令才能下發(fā)，否則監(jiān)控系統(tǒng)拒絕執(zhí)行該條操作指令。該措施可以有效避免運行值班員在頻繁的監(jiān)控系統(tǒng)操作出現(xiàn)人為誤操作，為設備安全運行和電力系統(tǒng)穩(wěn)定提供了極大保障。

2.6 在生產(chǎn)現(xiàn)場張貼必要的操作提示標語

結合生產(chǎn)實際和運行值班員操作習慣，在生產(chǎn)現(xiàn)場的重要設備、關鍵設備處張貼簡要的操作注意事項、風險點，對值班員進行提示和警醒。以此降低值班員對設備操作風險把控不全面、不到位帶來的負面影響，切實保障操作的可靠性和合理性。

2.7 重要操作實行雙重監(jiān)護

遇到重要操作除了常規(guī)的操作監(jiān)護制，該站在一定程度上還實行了遠方監(jiān)護，即集控中心下達操作命令后在遠方的監(jiān)控系統(tǒng)上對電站的倒閘操作進行必要的監(jiān)護，遇到異常情況或出現(xiàn)不正常操作及時提醒。由此可以極大地減小人為電氣誤操作對系統(tǒng)的不利影響。

3 現(xiàn)狀與效果

一年多時間里該電站面對邊接機邊檢修、頻繁開停機和負荷調整、繁重的倒閘操作、值班員思想狀態(tài)波動等一系列難題，積極探索防范人為誤操作和提高設備可靠性的措施，至今未發(fā)生惡性人為誤操作事件，保持著零非停的優(yōu)良記錄。

4 結語

水電裝機容量在云南網(wǎng)比例較大，故水電站的安全穩(wěn)定運行是保障云南網(wǎng)安全穩(wěn)定的基石。本文以該水電站面臨的特殊自然、技術、人員因素為著手點進行風險分析，并以此為基礎制定防范措施，目前效果良好。水電站安全穩(wěn)定運行是水電運行人員一直不斷探索的問題，希望本文能夠為此提供思路、貢獻綿力。

參考文獻：

[1]賀曾良 . 流域梯級電站群集控防誤操作探索及實踐 [J]. 水電站機電技術，2020，43（4）：18-20.

[2]彭俊春，周懋文 . 異步聯(lián)網(wǎng)后電網(wǎng)頻率穩(wěn)定影響因素研究 [J]. 云南電力技術，2017，45（2）：107-109.

[3]張坤，王堅 . 基于云南異步聯(lián)網(wǎng)的大擾動下風電場脫網(wǎng)問題研究 [J]. 云南電力技術，2020，48（6）：1-6.

[4]張永勝，王艷東 . 發(fā)電廠電氣誤操作影響因素與安全管理思路解析 [J]. 科技創(chuàng)新與應用，2016，3：178.

作者簡介：薛鋒（1990-），男，重慶永川，大學本科，工程師，目前從事水電廠運行維護相關工作。