中小型水電站無人值班模式評價(jià)探討

●蔣亮

水電站無人值班模式從2002年9月28日國家電力公司印發(fā)《關(guān)于水電廠無人值班的若干規(guī)定的通知》（國電發(fā)【2002】685號文）后開始初步實(shí)施，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，各大水電站群遠(yuǎn)程集控中心相繼投入運(yùn)行，直接為無人值班模式的大規(guī)模推廣提供了技術(shù)保障。

大唐集團(tuán)部分大中型水力發(fā)電企業(yè)在前期各區(qū)域集控中心投入運(yùn)行的基礎(chǔ)上均開展了無人值班生產(chǎn)模式探索，如大唐廣西分公司下屬龍灘水電站、大唐重慶分公司下屬銀盤水電站等，通過全方位的考察、評定后，均在2019年正式開始實(shí)施無人值班模式。

一、背景簡介

大唐集團(tuán)水電站主要分布在我國云桂地區(qū)和川渝地區(qū)。區(qū)域內(nèi)的大唐重慶分公司集控中心已于2008年投入運(yùn)行，現(xiàn)調(diào)控烏江彭水、銀盤及芙蓉江角木塘、浩口4座電站，2019年開始立項(xiàng)技改，至2020年底已完成集控中心I區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)升級改造，并將重慶區(qū)域內(nèi)所轄小水電站陸續(xù)接入集控；大唐廣西分公司（紅水河）集控中心已于2016投入運(yùn)行，現(xiàn)調(diào)控紅水河平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘、左江山秀、右江金雞灘、桂江金牛坪、郁江西津共計(jì)10座電站。2019年開始立項(xiàng)籌建廣西區(qū)域內(nèi)小水電集控中心，當(dāng)前正在逐步接入集控；大唐云南公司和四川分公司集控中心2019年已建設(shè)完成，當(dāng)前正在逐步將區(qū)域內(nèi)中小水電納入。

大唐集團(tuán)為了加強(qiáng)中小水電站運(yùn)營管理水平，降低現(xiàn)場安全風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)無人值班生產(chǎn)管理模式，通過調(diào)研國家電投五凌公司并結(jié)合實(shí)際，于2019年初組織大唐水電科學(xué)研究院與云、桂、川、渝分子公司共同開展中小水電站無人值班現(xiàn)場技術(shù)評價(jià)。

二、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對單站總裝機(jī)300兆瓦以下中小水電站接入集控中心后開展無人值班驗(yàn)收評價(jià)，明確了以下評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

（一）水電站區(qū)域（流域）配置要求

電站設(shè)置有遠(yuǎn)程集控中心，具備調(diào)度通信功能并取得電網(wǎng)調(diào)度資格，能隨時(shí)接收電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)程集控中心指令，并配置有應(yīng)急保障通信設(shè)施。

1.水電站已接入遠(yuǎn)程集控中心，能接受集控中心控制調(diào)節(jié)指令。

2.遠(yuǎn)程集控中心與水電站獲得電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)及電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)許可，具備運(yùn)行條件。

3.遠(yuǎn)程集控中心與水電站均具備調(diào)度通信條件。

4.遠(yuǎn)程集控中心與水電站數(shù)據(jù)通信滿足兩條獨(dú)立鏈路通道要求，具備丟包處理機(jī)制及流量控制機(jī)制。集控中心與電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)之間應(yīng)滿足兩條獨(dú)立鏈路通道要求(不含衛(wèi)星通信方式），信息交換應(yīng)滿足電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求。

（二）遠(yuǎn)程集控中心功能要求

1.監(jiān)控電站全部數(shù)據(jù)要求具備遙調(diào)、遙控、遙信、遙測、遙視功能，監(jiān)控優(yōu)先權(quán)由高至低按現(xiàn)地控制級、電站控制級、集控控制級執(zhí)行。

2.具備事故追憶功能和操作記錄功能。

3.具備報(bào)警分類展示和智能報(bào)警功能。

4.具備自動(dòng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。

5.與電網(wǎng)調(diào)度相關(guān)的設(shè)備配置應(yīng)滿足調(diào)度機(jī)構(gòu)規(guī)程規(guī)范的要求，根據(jù)調(diào)度指令和工作任務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異?；蜻B續(xù)2次遠(yuǎn)程操作失敗時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警并禁止遠(yuǎn)程操作。

6.應(yīng)具備遠(yuǎn)程事故停機(jī)功能，因通信中斷導(dǎo)致監(jiān)控失效時(shí)能自動(dòng)切換至現(xiàn)地監(jiān)控。

7.主干網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)采用冗余、可熱插拔電源模塊，應(yīng)支持掉電保護(hù)自啟動(dòng)功能，應(yīng)留有備用接口和插槽。

8.系統(tǒng)實(shí)時(shí)性應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范要求。

（三）遠(yuǎn)程集控中心、電站監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)施等滿足網(wǎng)絡(luò)信息安全和電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)要求

1.電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)完善，業(yè)務(wù)系統(tǒng)分置于安全區(qū)并設(shè)置邊界防護(hù)措施；使用電力調(diào)度數(shù)字證書,實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全傳輸及可靠的行為審計(jì)；定期開展系統(tǒng)排查和漏洞修補(bǔ)，優(yōu)化操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全策略。

2.制定網(wǎng)絡(luò)信息安全管理制度，包括門禁、人員、權(quán)限、訪問控制、運(yùn)維、安全培訓(xùn)、數(shù)據(jù)備份、安全審計(jì)、密碼管理等內(nèi)容。

3.定期開展等保測評及安全風(fēng)險(xiǎn)評估，根據(jù)測評和評估結(jié)果制訂整改計(jì)劃，形成相關(guān)工作記錄，并完成整改。

4.建立生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)安全應(yīng)急處置預(yù)案，并建立安全防護(hù)事件通報(bào)制度。

（四）遠(yuǎn)程集控中心、集中運(yùn)維機(jī)構(gòu)、電站管理職責(zé)界面劃分明確，分別設(shè)立集控運(yùn)行及維護(hù)、電站運(yùn)維和現(xiàn)場值守組織

1.遠(yuǎn)程集控中心根據(jù)調(diào)度指令和工作任務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常，應(yīng)禁止遠(yuǎn)程操作，由集中運(yùn)維機(jī)構(gòu)人員對設(shè)備現(xiàn)場檢查。

2.遠(yuǎn)程集控中心和集中運(yùn)維機(jī)構(gòu)具體負(fù)責(zé)運(yùn)行操作隔離和檢修維護(hù)工作，集中運(yùn)維機(jī)構(gòu)人員在規(guī)定地點(diǎn)待命，滿足電站應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

3.遠(yuǎn)程集控中心負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程視頻巡視，定期開展壩區(qū)、取水口、廠區(qū)及邊坡、排水（洪）溝、渠道（管道）等部位遠(yuǎn)程視頻巡視。

4.集中運(yùn)維機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)備設(shè)施狀況和運(yùn)行條件，在確保安全的情況下，定期開展現(xiàn)場巡視。

5.緊急情況下集中運(yùn)維人員或現(xiàn)場值守人員能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)接管電站機(jī)組控制權(quán)、到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行處理。

（五）電站水工建筑物要求

1.電站大壩工作性態(tài)正常，按規(guī)定開展大壩安全鑒定或定檢工作,經(jīng)相關(guān)機(jī)構(gòu)鑒定為正常壩或一、二類壩并按規(guī)定開展注冊登記工作。

2.泄洪閘門及其啟閉系統(tǒng)完好，運(yùn)行安全可靠，控制系統(tǒng)為雙電源供電方式，遠(yuǎn)方/現(xiàn)地監(jiān)視、動(dòng)作功能正常。

（六）電站管理制度及應(yīng)急制度要求

1.電站建立健全完善的管理制度體系，包括水情水調(diào)、運(yùn)維、防汛、電力監(jiān)控系統(tǒng)安全管理、交接班、兩票、防誤、設(shè)備巡檢、定期工作、設(shè)備缺陷異常、事故處理、水工建筑物、應(yīng)急和防火防盜管理等制度。

2.電站建立健全完善的應(yīng)急管理體系，包括防止人身傷害、防止地質(zhì)災(zāi)害、防止垮（漫）壩、防止水淹廠房、防止全廠停電、防止火災(zāi)、防止生產(chǎn)調(diào)度通信中斷等預(yù)案。

3.電站明確現(xiàn)場值守人員緊急撤離條件、指揮序列、路線及緊急避難場所。

（七）應(yīng)急處理技術(shù)措施要求

1.遠(yuǎn)程集控中心應(yīng)具備遠(yuǎn)程事故停機(jī)功能，因通信中斷導(dǎo)致監(jiān)控失效時(shí)能自動(dòng)切換至現(xiàn)地監(jiān)控。

2.電站進(jìn)水閘（閥）門應(yīng)具備遠(yuǎn)控功能，并設(shè)置獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)閉回路，且具備防誤動(dòng)措施。

3.電站現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置緊急停機(jī)按鈕和用于事故停機(jī)的獨(dú)立跳閘回路，停電或故障會導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的輔助設(shè)備應(yīng)冗余配置，控制命令應(yīng)能自保持，短時(shí)失電時(shí)不會改變狀態(tài)。緊急停機(jī)硬接線回路應(yīng)包括機(jī)組過速、調(diào)速系統(tǒng)低油壓、進(jìn)水閘（閥）門系統(tǒng)低油壓、事故停機(jī)中導(dǎo)葉剪斷銷剪斷以及緊急停機(jī)按鈕。

4.電站正常停機(jī)由監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)地控制單元故障失效時(shí)應(yīng)通過硬接線回路實(shí)現(xiàn)停機(jī)，停機(jī)回路電源應(yīng)與現(xiàn)地控制單元主控制器電源分開。

5.電站現(xiàn)場具備緊急情況下快速停機(jī)功能，安裝有快速進(jìn)水閘（閥）門的，現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置一鍵關(guān)閉進(jìn)水閘（閥）門和緊急停機(jī)按鈕，控制回路為硬接線方式。

（八）電站備用電源配置要求

1.電站廠用電系統(tǒng)進(jìn)線及母聯(lián)斷路器應(yīng)具備遠(yuǎn)方分/合操作功能，系統(tǒng)配置備用電源自動(dòng)投入裝置且能遠(yuǎn)方監(jiān)視和投退切換，廠用電不同電源之間應(yīng)有防非同期合閘技術(shù)措施。

2.電站配備專用的柴油發(fā)電機(jī)，在應(yīng)急響應(yīng)時(shí)可迅速到達(dá)并操作泄洪設(shè)備和進(jìn)（尾）水閘（閥）門，其布置應(yīng)考慮抵御山洪、超標(biāo)洪水、泥石流和地震等自然災(zāi)害因素。

3.電站配置有完善的保護(hù)裝置和可靠電源，在緊急情況下能保證機(jī)組停機(jī)、停電、關(guān)閉進(jìn)水閘（閥）門。

4.防汛設(shè)備設(shè)施電源冗余配置，至少有一路外來電源或保安電源。

（九）電站機(jī)電設(shè)備技術(shù)措施要求

1.電站調(diào)速系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程和現(xiàn)地操作功能，設(shè)置主備通道，主用通道故障自動(dòng)切換至備用通道，滿足自動(dòng)和手動(dòng)方式啟機(jī)、停機(jī)和緊急停機(jī)；電站應(yīng)采用“失電動(dòng)作”規(guī)則，在水輪發(fā)電機(jī)組的保護(hù)和控制回路電壓消失時(shí)，使相關(guān)保護(hù)和控制裝置能夠自動(dòng)動(dòng)作關(guān)閉機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，事故配壓閥控制閥配置獨(dú)立電源，水機(jī)保護(hù)動(dòng)作應(yīng)直接啟動(dòng)緊急（事故）停機(jī)。

2.電站勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置主備通道，電壓采集回路應(yīng)相互獨(dú)立，主用通道故障自動(dòng)切換至備用通道；系統(tǒng)功率柜冷卻風(fēng)扇應(yīng)能自動(dòng)啟停、電源宜冗余配置，滅磁開關(guān)跳閘回路應(yīng)設(shè)置兩路電源。電站勵(lì)磁系統(tǒng)在自動(dòng)模式（AVR）下長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.遠(yuǎn)程集控中心和電站應(yīng)采取北斗系統(tǒng)時(shí)間同步裝置對各系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步校正。

4.電站監(jiān)控系統(tǒng)電壓突然失電后，能保證所有存儲數(shù)據(jù)不丟失，監(jiān)控系統(tǒng)投電或掉電過程不應(yīng)有誤出口。

5.電站電能量信息系統(tǒng)能通過監(jiān)控系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)等方式采集電能量數(shù)據(jù)，具備對電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)送功能，滿足數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程集控中心的要求。

6.電站應(yīng)配置在線監(jiān)測系統(tǒng)對機(jī)組的振動(dòng)、擺度、軸向位移等運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，且具備分析診斷功能，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的分析和人工輔助診斷。

7.電站根據(jù)所處環(huán)境制定防暴雨、滑坡、泥石流、地震和雨水倒灌、水淹廠房等安全技術(shù)措施。水淹廠房保護(hù)應(yīng)設(shè)兩級保護(hù)，第一級報(bào)警、第二級動(dòng)作觸發(fā)機(jī)組停機(jī)，并關(guān)閉機(jī)組進(jìn)（出）水閘（閥）門。電站廠房排水泵應(yīng)滿足極端情況下的最大排水需要并留有余量，集水井水位和排水泵狀態(tài)信號應(yīng)送監(jiān)控系統(tǒng)；廠房集水井、排水泵出口應(yīng)設(shè)置防止尾水倒灌的技術(shù)措施。

8.電站高壓斷路器、隔離開關(guān)應(yīng)具備遠(yuǎn)方操作功能，接地開關(guān)應(yīng)具備遠(yuǎn)方操作功能；斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)狀態(tài)應(yīng)使用分、合閘狀態(tài)雙接點(diǎn)信號并分別接入監(jiān)控系統(tǒng)；斷路器應(yīng)配置雙跳閘線圈,由兩路電源分別供電。

（十）電站消防技術(shù)措施要求

電站消防設(shè)施、逃生自救設(shè)施配置齊全，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號應(yīng)接入遠(yuǎn)程集控中心，系統(tǒng)應(yīng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

（十一）工業(yè)電視技術(shù)措施要求

工業(yè)電視應(yīng)保障集控中心開展遠(yuǎn)程視頻巡視，定期開展壩區(qū)、取水口、廠區(qū)及邊坡、排水（洪）溝、渠道（管道）等部位遠(yuǎn)程視頻巡視；汛期及連續(xù)降雨情況下應(yīng)加強(qiáng)對邊坡、排水（洪）溝、渠道（管道）、緊急避難場所等區(qū)域的監(jiān)視。

（十二）水文水情技術(shù)措施要求

1.電站按照防洪度汛及運(yùn)行調(diào)度要求配置水情和水調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水文、氣象、汛情等信息采集、傳輸、處理和預(yù)報(bào)，并為遠(yuǎn)程集控中心提供決策支持，具備與有關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲管理、信息檢索與監(jiān)視、水務(wù)計(jì)算、水文預(yù)報(bào)、調(diào)度計(jì)劃編制等功能。

2.電站上游水位及尾水水位應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)視，水位測量裝置應(yīng)冗余配置；泄水設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)地手動(dòng)操作，并具備遠(yuǎn)方控制功能。

三、電站現(xiàn)場評價(jià)情況

大唐集團(tuán)自2019年9月下發(fā)該評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以來已開展大唐廣西分公司下屬洛清江龍溪電站試評價(jià)、右江金雞灘及貴州荔波大七孔電站評價(jià)，大唐云南分公司下屬大春河電站、大唐重慶分公司木棕河電站、大唐四川分公司鄉(xiāng)城電站評價(jià)。從現(xiàn)場評價(jià)情況來看，中小水電站推進(jìn)無人值班管理模式主要存在以下相關(guān)問題：

一是生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)工控網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備配置及管理不到位，需對相關(guān)設(shè)備和管理方式進(jìn)行完善。

1.安全Ⅰ區(qū)與安全Ⅱ區(qū)間防火墻采用網(wǎng)絡(luò)通用防火墻，該防火墻僅能用于相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件防火墻隔離，無相關(guān)工業(yè)控制協(xié)議防火墻邏輯隔離、報(bào)文過濾、訪問控制等功能。

2.水情數(shù)據(jù)從生產(chǎn)控制大區(qū)外直接接入安全Ⅱ區(qū)，未經(jīng)正反向隔離裝置導(dǎo)致跨區(qū)互聯(lián)。

3.未定期開展等保測評及安全風(fēng)險(xiǎn)評估。

4.未定期開展工控網(wǎng)絡(luò)安全培訓(xùn)及應(yīng)急預(yù)案演練。

二是應(yīng)急技術(shù)措施主要考慮電站現(xiàn)地操作運(yùn)行方式，無人值班應(yīng)急技術(shù)措施需加強(qiáng)技改。

1.部分小型水電站采用蝸殼進(jìn)口蝶閥現(xiàn)地控制，無遠(yuǎn)方控制功能或僅有監(jiān)控系統(tǒng)控制功能，無獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)閉回路。

2.調(diào)速器無“失電動(dòng)作”功能，失電后仍保持發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。

3.部分小型水電站水淹廠房信號僅用于報(bào)警后由運(yùn)行人員手動(dòng)停機(jī)應(yīng)急，未直接按監(jiān)控系統(tǒng)水力機(jī)械事故停機(jī)流程動(dòng)作并關(guān)閉上游側(cè)事故閘門。

4.部分小型水電站火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)不完善，缺少開關(guān)站等響應(yīng)場所測點(diǎn)，其火災(zāi)報(bào)警信號未按監(jiān)控系統(tǒng)水力機(jī)械事故停機(jī)流程動(dòng)作。

三是部分設(shè)備冗余配置不足，無人值班技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較高，需冗余配置并將相關(guān)信號全部上送監(jiān)控系統(tǒng)。

1.調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)控制單元在《抽水蓄能電站無人值班技術(shù)規(guī)范》中是宜冗余配置，但考慮到機(jī)組調(diào)節(jié)控制主要由調(diào)速和勵(lì)磁決定，故評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求均為應(yīng)冗余配置?，F(xiàn)場評價(jià)發(fā)現(xiàn)多數(shù)水電站均未冗余配置，且調(diào)速和勵(lì)磁未將相關(guān)信號以通訊方式上送機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)。

2.機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在《小水電站群集中控制系統(tǒng)基本技術(shù)條件》是宜冗余配置，考慮到大部分小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元均未冗余配置、硬件可靠性較高且已考慮應(yīng)急硬接線水機(jī)保護(hù)回路，故評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機(jī)、路由器等應(yīng)冗余配置，防止數(shù)據(jù)通訊故障導(dǎo)致機(jī)組遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)異常。

四、結(jié)語

大唐集團(tuán)大中型水電站依托各分子公司區(qū)域集控中心，其無人值班方式已逐步走上正軌。當(dāng)前大唐集團(tuán)正在大力推進(jìn)中小水電站建設(shè)區(qū)域（流域）集控中心，并以此為依托，通過對各中小水電站設(shè)備改造及管理方式變革在集團(tuán)范圍內(nèi)推進(jìn)中小水電站無人值班管理方式的實(shí)現(xiàn)。

本文通過對大唐集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)中小水電站無人值班電站評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)措施、管理措施及現(xiàn)場評價(jià)中普遍存在的問題進(jìn)行探討，對正處于無人值班模式探索的中小水電站具有一定的參考價(jià)值。