張坑電站智慧化改造實(shí)踐

李慧娟

(金華市五百灘航運(yùn)開發(fā)有限公司，浙江 金華 321000)

0 引 言

截至2019年年底，我國農(nóng)村小水電站有4.5萬余座，占全國電力總裝機(jī)容量的4.1%。小水電廣泛分布在農(nóng)村及山區(qū)，對農(nóng)村和山區(qū)脫貧攻堅(jiān)、消薄扶貧、改善生態(tài)環(huán)境等方面起到了積極作用，提升了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)，解決了部分人員的就業(yè)，

這4.5萬余座農(nóng)村小水電站中，約占90%的是發(fā)電機(jī)電壓為400 V的低壓機(jī)組。這些電站因裝機(jī)容量較小，限于投資、運(yùn)維人員自身的技術(shù)能力、思維理念等方面的因素，在電站建設(shè)過程中，電站的設(shè)備相對較簡陋，與高壓機(jī)組相比較，自動化基本沒有，發(fā)電靠手動，更談不上智慧化。同時(shí)，農(nóng)村小水電站地處偏僻，電站運(yùn)行人員年齡普遍偏大，以當(dāng)?shù)氐拇迕駷橹鳎劜簧线\(yùn)行管理專業(yè)化，村里的年輕人均在外工作，農(nóng)村小水電站的運(yùn)行面臨后繼無人的困境。

要改變農(nóng)村小水電的現(xiàn)有局面，可以從兩個方面著手。一是技術(shù)方面。通過對主輔機(jī)設(shè)備的改造，提高電站的自動化和智慧化水平，電站實(shí)現(xiàn)無人值班有人值守。二是管理體制方面。電站可以由運(yùn)維公司收購或委托運(yùn)維，進(jìn)行集約化管理，組建專業(yè)的運(yùn)維隊(duì)伍，由專業(yè)的人員做專業(yè)的事。通過技術(shù)改進(jìn)與管理體制來保證小水電站安全可靠并長期穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)小水電綠色發(fā)展。

1 電站概況

浙江省金華市婺城區(qū)張坑電站裝機(jī)容量為1臺320 kW臥式機(jī)組，水輪機(jī)型號為斜擊式XJA—W—55/1×14.5，發(fā)電機(jī)型號為SFW—W320—10/850，電壓400 V，無刷勵磁。水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)均為2012年的產(chǎn)品，調(diào)速器為手電兩用，勵磁手動；主閥為手動閘閥，發(fā)電機(jī)開關(guān)柜無自動控制功能，電站運(yùn)行方式為全手動。

2 改造實(shí)踐

2021年初，自動化基礎(chǔ)薄弱的張坑電站由國有的婺城區(qū)五百灘綠能公司收購。為提高電站自動化控制與智慧化管理水平，公司隨即開始著手電站的智慧化改造，改造目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電站無人值班。

五百灘綠能公司的智慧化管理分為三個層次：第一層為電站的智慧化無人值班；第二層為公司的集控中心；第三層為公司的智慧化管理云平臺。張坑電站的智慧化改造為第一層的電站智慧化改造。

根據(jù)電站原有情況，電站要實(shí)現(xiàn)無人值班智慧化管理，發(fā)電機(jī)開關(guān)柜應(yīng)更換為發(fā)電機(jī)智慧管理控制系統(tǒng)、手電兩用調(diào)速器應(yīng)更換為液壓調(diào)速器、無刷勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)更換為自動調(diào)節(jié)器、機(jī)組主閥應(yīng)更換為液控球閥，確保電站機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動控制。

為使改造具有針對性，適合低壓機(jī)組的特點(diǎn)，機(jī)組智慧控制系統(tǒng)選用杭州國望科技有限公司的產(chǎn)品，與發(fā)電機(jī)的開關(guān)組成一個控制柜，在控制的觸摸屏上實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)控制、負(fù)荷調(diào)節(jié)，機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動同期并網(wǎng)，具有完善的電氣保護(hù)。調(diào)速器的電控部分也放在智慧控制系統(tǒng)中，在機(jī)旁只有液壓部分，體積小巧；無刷勵磁調(diào)節(jié)器也裝在智慧控制屏上。智慧控制屏具有集成度高，在電站現(xiàn)場具有外部接線少的特點(diǎn)，便于現(xiàn)場改造施工。

電站智慧控制系統(tǒng)具有高度自動控制功能，除在智慧控制柜上通過觸摸顯示屏控制機(jī)組外，還能通過另外3種方式對機(jī)組進(jìn)行控制。一是通過手機(jī)對機(jī)組進(jìn)行開停機(jī)控制與負(fù)荷調(diào)節(jié)控制；二是根據(jù)前池水位自動控制機(jī)組的開停機(jī)與負(fù)荷調(diào)節(jié)；三是在集控中心實(shí)現(xiàn)對機(jī)組的開停機(jī)控制與負(fù)荷調(diào)節(jié)控制。不同的控制方式可以應(yīng)對不同的管理要求、來水以及峰谷電價(jià)對控制的要求。

因豐水期，未能將機(jī)組主閥更換為液壓操作主閥，在枯水期再安排更換。

3 實(shí)施效果

張坑電站智慧化改造完成后，豐水期運(yùn)行已2個多月，達(dá)到電站“無人值班、自動運(yùn)行”的目標(biāo)。自動控制功能齊全、運(yùn)行可靠，電站值守人員主要負(fù)責(zé)周邊巡查和前池?cái)r污柵清污，減少了電站運(yùn)行人員。電站內(nèi)設(shè)備布置簡潔，設(shè)備改造完成后，電站對廠房環(huán)境進(jìn)行整治，形象面貌煥然一新。

4 結(jié) 語

從張坑電站的智慧化改造實(shí)踐看，從技術(shù)和管理方面著手，是可以提高電站運(yùn)行的可靠性、安全性，改變目前農(nóng)村小水電面臨的困境，解決農(nóng)村小水電的技術(shù)、人員等問題。小水電在節(jié)能減排方面的作用是毋庸質(zhì)疑的，智慧化改造是一條符合農(nóng)村小水電長期綠色發(fā)展的道路。