吳希華，寇立國(guó)，姚 遠(yuǎn)

（1.水利部松遼水利委員會(huì)，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 116000）

1 概況

尼爾基水利樞紐工程位于嫩江干流，具有防洪、工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、航運(yùn)、環(huán)境保護(hù)、魚葦養(yǎng)殖等綜合效益，是嫩江流域水資源開發(fā)利用、防治水旱災(zāi)害的控制性工程，也是實(shí)現(xiàn)“北水南調(diào)”的重要水源工程。樞紐主體工程于2001年開始動(dòng)工，2006年進(jìn)入驗(yàn)收階段。

尼爾基發(fā)電廠于2002年正式動(dòng)工，2006年7月16日首臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，同年底，4臺(tái)機(jī)組陸續(xù)投入生產(chǎn)。單機(jī)容量62.5 MW，總裝機(jī)250 MW。尼爾基發(fā)電廠采用220 kV出線直接送入拉東變電站。電廠設(shè)有2個(gè)運(yùn)行中控室，一個(gè)設(shè)在樞紐現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)蒙古莫力達(dá)瓦旗尼爾基鎮(zhèn)，另一個(gè)設(shè)在距現(xiàn)場(chǎng)130 km的黑龍江省齊齊哈爾市。

2 運(yùn)行值班保障系統(tǒng)

2.1 電廠安全運(yùn)行的首要條件

作為一個(gè)新興的水利發(fā)電廠，設(shè)備自動(dòng)化水平的提高必然帶來生產(chǎn)人員數(shù)量的減少，從而要求員工素質(zhì)的不斷提升。自2002籌建以來，尼爾基發(fā)電廠就按照“少而精、素質(zhì)高、事業(yè)心強(qiáng)、一專多能”的原則招聘和培養(yǎng)員工。就素質(zhì)而言，尼爾基發(fā)電廠的運(yùn)行人員已在全國(guó)率先跨越機(jī)械、電器專業(yè)界限而實(shí)現(xiàn)機(jī)電合一，并且正逐步向運(yùn)行維護(hù)全能值守員過渡，為下一步實(shí)現(xiàn) “無人值班（少人值守）”奠定了基礎(chǔ)。

2.2 電廠自動(dòng)化設(shè)備的配置及改造

在設(shè)計(jì)方面，尼爾基發(fā)電廠是按照“無人值班(少人職守)、遠(yuǎn)程遙控”設(shè)計(jì)的，現(xiàn)場(chǎng)除留少部分值班維護(hù)人員外，正常的機(jī)組啟、停，負(fù)荷切換、調(diào)整等工作均由齊齊哈爾的值班人員在主控大樓內(nèi)進(jìn)行，這就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的安全可靠性及自動(dòng)化程度提出了更高的要求。同時(shí)，要想實(shí)現(xiàn)“無人值班（少人職守）”這個(gè)目標(biāo)，就必須更加注重依靠科技進(jìn)步，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平。

2.2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是水電站自動(dòng)化的核心。完善、可靠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能有效地完成對(duì)機(jī)組和主設(shè)備的各項(xiàng)操作和控制，提高電站的運(yùn)行管理水平。目前尼爾基發(fā)電廠采用的是中國(guó)水利水電科學(xué)院研發(fā)的H9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。作為一款針對(duì)目前國(guó)內(nèi)“無人值班 (少人值守)”的發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)電力系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略而研發(fā)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

1）對(duì)輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的所有模擬量、數(shù)字量進(jìn)行快速巡查，實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警、事故順序記錄。

2）實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的起、停和各種工況轉(zhuǎn)換的控制，監(jiān)視和操作。

3）實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的有功、無功功率及電壓的調(diào)節(jié)。

4）對(duì)電站的機(jī)組、變壓器、開關(guān)等各種設(shè)備的異常情況迅速傳遞到控制中心或調(diào)度中心并報(bào)警，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)事故停機(jī)。

5）自動(dòng)平穩(wěn)切換和有效、方便的人機(jī)聯(lián)系。

6）與控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙訊、遙測(cè)功能。

7）對(duì)運(yùn)行機(jī)組、備用機(jī)組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢。

2.2.2 勵(lì)磁系統(tǒng)的雙重配置

尼爾基發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)采用廣科所研發(fā)的EXC9000可控硅勵(lì)磁裝置，配有兩套勵(lì)磁功率柜，正常情況下，兩套功率柜并列運(yùn)行，當(dāng)一套勵(lì)磁功率柜發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，另一套仍能滿足發(fā)電機(jī)在所有工況下的正常運(yùn)行。

2.2.3 機(jī)組狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)

尼爾基發(fā)電廠在建廠伊始就引入了北京華科同安公司自主研發(fā)的TN8000機(jī)組狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集站、上位機(jī)設(shè)備（服務(wù)器及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）、TN8000軟件等組成，每臺(tái)機(jī)組配一個(gè)數(shù)據(jù)采集站（內(nèi)置2個(gè)TN8000數(shù)據(jù)采集箱、液晶顯示器、傳感器電源、逆變電源等），4臺(tái)機(jī)組共用一套上位機(jī)設(shè)備。按照現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)分布情況，該系統(tǒng)又可分為空氣間隙狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、振動(dòng)擺度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過對(duì)水輪機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)聯(lián)合計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)信息，針對(duì)尼爾基發(fā)電廠機(jī)組特性建立起功能完備的監(jiān)測(cè)分析診斷系統(tǒng)，提供了報(bào)警、預(yù)警、狀態(tài)分析、性能評(píng)價(jià)、故障診斷等一系列工具和手段，并形成了機(jī)組穩(wěn)定性性能曲線、水力參數(shù)性能曲線、過渡過程性能曲線，為工作人員了解機(jī)組的運(yùn)行性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和故障、狀態(tài)檢修提供了系統(tǒng)的、直接的技術(shù)數(shù)據(jù)和報(bào)告，為機(jī)組的安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度和檢修指導(dǎo)提供了有力的技術(shù)支持。該系統(tǒng)自2006年開始運(yùn)行以來，運(yùn)行良好，為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

2.2.4 直流電源系統(tǒng)

傳統(tǒng)的直流系統(tǒng)方式現(xiàn)在己無法滿足新興水利發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)備的需要以及“無人值班（少人職守）”的設(shè)計(jì)要求。尼爾基發(fā)電廠在直流系統(tǒng)方面采用了2套220 V直流蓄電池系統(tǒng)、2套24 V直流蓄電池系統(tǒng)和2套硅整流供電直流系統(tǒng)。正常情況下，一套硅整流供電直流系統(tǒng)在向保護(hù)、自動(dòng)裝置等提供操作電源的同時(shí)，還向220，24 V蓄電池進(jìn)行浮充電，當(dāng)交流電失電或沖擊負(fù)荷時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)投入一組直流電池系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)行中的直流供電裝置發(fā)生故障或進(jìn)行操作時(shí)，監(jiān)控裝置自動(dòng)切換到另一套直流供電系統(tǒng)進(jìn)行供電。雙重配置的UPS電源系統(tǒng)分別利用2條獨(dú)立的電纜各自向一臺(tái)UPS供電，為監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的電源，保證監(jiān)控系統(tǒng)永不失電。2套電源可自動(dòng)切換，相互備用，滿足了在任何情況下監(jiān)控系統(tǒng)供電的需要。

2.2.5 消防系統(tǒng)

尼爾基發(fā)電廠為發(fā)電機(jī)組及廠房?jī)?nèi)各處配備計(jì)算機(jī)集中控制滅火裝置，它由報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成。在中控室與計(jì)算機(jī)室采用的是氣體滅火裝置，安裝了目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的七氟丙烷滅火劑。其它部位則安裝了煙感式、光感式、纜式報(bào)警裝置和水消防裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)迅速關(guān)閉火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)道，并在報(bào)警的同時(shí)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火。在水消防設(shè)備方面，除正常配備2臺(tái)臥式離心泵外，尼爾基發(fā)電廠還分別在中控室四樓及機(jī)組蝸殼層設(shè)置了2個(gè)玻璃鋼水箱，采用了較為先進(jìn)的增壓穩(wěn)壓技術(shù)，為突發(fā)性火災(zāi)的處理提供了保障。

2.2.6 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)只可以做到對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，但隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展，將傳統(tǒng)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)改造成計(jì)算機(jī)多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng)，再將計(jì)算機(jī)多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)組狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)等構(gòu)成一套計(jì)算機(jī)多媒體工業(yè)電視遙控系統(tǒng)。在發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)共設(shè)有近50個(gè)可360°旋轉(zhuǎn)的攝像頭，保證廠區(qū)及機(jī)組監(jiān)控沒有死角。在此基礎(chǔ)上針對(duì)尼爾基發(fā)電廠的特殊情況，在齊齊哈爾中控室設(shè)置了工業(yè)電視終端，便于遠(yuǎn)方職守人員隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組工作情況，同時(shí)采用24 h錄像監(jiān)控，為機(jī)組突發(fā)事件的處理保留了詳實(shí)的影像資料

2.2.7 通訊系統(tǒng)

尼爾基發(fā)電廠共配置了4套通訊系統(tǒng)：微波通訊系統(tǒng)、載波通訊系統(tǒng)、移動(dòng)通訊系統(tǒng)和固定電話通訊系統(tǒng)。微波和載波通訊系統(tǒng)主要被用做兩地中控室的值班人員與調(diào)度部門的聯(lián)系，電量、水情、保護(hù)信息的傳輸以及調(diào)度部門、防汛指揮部門實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)等。針對(duì)地下廠房的特點(diǎn)，每個(gè)班組都配備了移動(dòng)對(duì)講機(jī)和固定電話通訊系統(tǒng)使得每一位工作人員能夠在第一時(shí)間得到召喚，并且很快地投入工作，保證電廠安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

3 齊尼兩地運(yùn)行值班的方式

3.1 兩地輪換運(yùn)行值班

由于暫時(shí)不能實(shí)現(xiàn)“無人值班（少人職守）”的設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前采用的是齊尼兩地相互輪換的運(yùn)行值班方式。兩地各有3個(gè)職守班組，實(shí)行7 d輪倒的方式。尼爾基現(xiàn)場(chǎng)人員值班期間承擔(dān)值守和ON-CALL應(yīng)急職責(zé)，由值守長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，值守人員和ON-CALL人員進(jìn)行相互輪換。正常情況下，只留4人在中控室值守，主要負(fù)責(zé)與集控中心進(jìn)行聯(lián)系、辦票、監(jiān)盤等工作；其余人員作為ON-CALL人員，實(shí)行24 h待命，負(fù)責(zé)巡檢、定期試驗(yàn)及切換、通知維護(hù)人員處理缺陷、檢修隔離操作、事故處理等工作。

3.2 兩票的管理

尼爾基發(fā)電廠已配置了生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)，系統(tǒng)在中控室、檢修、生技處、發(fā)電處等相關(guān)部門實(shí)現(xiàn)全部聯(lián)網(wǎng)，可隨時(shí)查看辦票情況。兩票由發(fā)電處預(yù)先統(tǒng)一編號(hào)，按照編號(hào)順序使用（微機(jī)打印票滿足自動(dòng)編號(hào)要求），兩票在操作未完成之前沒有進(jìn)行確認(rèn)，電腦中可更改，設(shè)備操作結(jié)束電腦中輸入結(jié)束時(shí)間、署名后不能再進(jìn)行更改。遠(yuǎn)方職守人員也可查看實(shí)時(shí)的辦票情況。

3.3 業(yè)務(wù)培訓(xùn)

尼爾基發(fā)電廠從建廠起一直堅(jiān)持開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)，促進(jìn)一線員工的專業(yè)水平和實(shí)際操作技能的提高，增加員工的責(zé)任心，使安全生產(chǎn)深入人心。同時(shí)還結(jié)合春秋檢、大小修，配合檢修人員的工作，抓住時(shí)機(jī)提高對(duì)新設(shè)備、新技術(shù)的熟練和掌握，著力培育與企業(yè)科技發(fā)展同步的員工隊(duì)伍。并且不斷加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)管理，從獎(jiǎng)金分配、安全教育、技術(shù)培訓(xùn)等方面加強(qiáng)員工的安全生產(chǎn)意識(shí)。

4 運(yùn)行值班方式存在的問題及解決方法

1）監(jiān)控中心的操作監(jiān)護(hù)問題。規(guī)程規(guī)定運(yùn)行操作必須有二人進(jìn)行，一人操作，一人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)。其實(shí)，按照現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)智能水平足以保證不發(fā)生誤操作，“五防”功能和多次“確認(rèn)”機(jī)會(huì)為正確操作提供了保證。在無人值班的水電站是否可以考慮允許單人操作。

2）發(fā)生重大事故的處理。在水電站，一些如水淹廠房、設(shè)備爆炸等突發(fā)事件是無法預(yù)計(jì)的，一旦發(fā)生，如果沒有及時(shí)處理，事故就有可能擴(kuò)大，這也是一項(xiàng)值得研究的問題。因此需要建立起一套完整的事故預(yù)想體系，將以往發(fā)生的重特大事故及處理措施整理出來，并對(duì)可能發(fā)生的事故做出相應(yīng)的處理方案。

3）消防系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中暴露的問題。一是煙感式、光感式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)；二是水消防系統(tǒng)的雨淋閥組和電動(dòng)閥的誤動(dòng)、拒動(dòng)。針對(duì)上述問題尼爾基發(fā)電廠將煙感式、光感式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)要求廠家進(jìn)行了維護(hù)，雨淋閥組和電動(dòng)閥進(jìn)行了改造，目前已運(yùn)行良好。

5 結(jié)語

通過近3年來的運(yùn)行生產(chǎn)，尼爾基發(fā)電廠在借鑒以往成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成了一套適合自己的運(yùn)行值班模式，并且在實(shí)踐中逐步地摸索、改革。實(shí)現(xiàn)水電站無人值班是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)水電站無人值班提供了可靠的技術(shù)保障，但必須有較高的人員技術(shù)素質(zhì)、思想素質(zhì)、工作自覺性以及完善的組織措施和規(guī)章制度作保證，否則，再高的自動(dòng)化水平也是無法實(shí)現(xiàn)的。