陳江峰

（重慶大唐國(guó)際武隆水電開(kāi)發(fā)有限公司，重慶 武隆 408506）

銀盤(pán)水電站集控運(yùn)行無(wú)人值班的探索與實(shí)踐

陳江峰

（重慶大唐國(guó)際武隆水電開(kāi)發(fā)有限公司，重慶 武隆 408506）

摘要：從電站的運(yùn)行實(shí)際出發(fā)，主要介紹了電站自動(dòng)化設(shè)備的配置和運(yùn)行管理，以及在集控運(yùn)行和無(wú)人值班實(shí)踐中出現(xiàn)的一些問(wèn)題及其解決辦法。

關(guān)鍵詞：水電站；集控運(yùn)行；無(wú)人值班

0　引言

集控運(yùn)行是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，建立異地的機(jī)組安全監(jiān)控系統(tǒng)，集控中心統(tǒng)一接收并執(zhí)行調(diào)度指令，統(tǒng)一負(fù)責(zé)電站設(shè)備的監(jiān)控運(yùn)行和水庫(kù)調(diào)度等相關(guān)工作。將分散的控制調(diào)度行為集中起來(lái)管理，將多個(gè)水電站的發(fā)電運(yùn)行、水庫(kù)與大壩管理等業(yè)務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程或異地集中控制。

“無(wú)人值班（少人值守）”則是水電站不需要全天24 h內(nèi)都有人值班。機(jī)組開(kāi)、停、調(diào)相等工況轉(zhuǎn)換操作、有功、無(wú)功功率調(diào)整以及運(yùn)行監(jiān)視等工作，由上級(jí)調(diào)度所（包括梯調(diào)以及網(wǎng)、省、地調(diào)等）或集中控制的值班人員及有關(guān)自動(dòng)裝置完成。站內(nèi)僅留有少數(shù)全天24 h都在的值守人員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)看守和特殊處理以及上級(jí)臨時(shí)命令交辦的工作。

近年來(lái)，隨著水電站機(jī)電設(shè)備水平的不斷進(jìn)步,自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、遙感遙測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的提高，我國(guó)大、中型水電站和流域開(kāi)發(fā)的中小型水電站群，采用遠(yuǎn)方集控運(yùn)行以及現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班（少人值守）已得到廣泛的應(yīng)用。1996年電力工業(yè)部頒發(fā)了《水電廠“無(wú)人值班”（少人值守）若干規(guī)定》，2012年中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)牽頭編制《流域梯級(jí)水電站集中控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)一步規(guī)范我國(guó)流域梯級(jí)水電站集中控制的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理工作，提高流域梯級(jí)水電站集中控制的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理水平。

1　銀盤(pán)水電站的基本情況

銀盤(pán)水電站是烏江流域第十一個(gè)梯級(jí)電站，是一座以發(fā)電為主，其次為航運(yùn)的水力樞紐工程，電站于2008年8月開(kāi)工建設(shè)，2011年實(shí)現(xiàn)“一年四投”，投入商業(yè)運(yùn)行。

電站裝有4臺(tái)150MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，采用兩機(jī)一變的擴(kuò)大單元接線，其出線以四角形接線方式兩回220kV線路送入彭水縣城500 kV張家壩變電站。銀盤(pán)水電站在系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)功和事故備用，電站管理人員為80人，其中生產(chǎn)管理人員為40人。

2　水電站集控運(yùn)行和無(wú)人值班的保障

實(shí)現(xiàn)水電站集控運(yùn)行和無(wú)人值班（少人值守）的管理模式，設(shè)備是基礎(chǔ)，人員是關(guān)鍵，管理是保障。水電站主輔機(jī)電設(shè)備、自動(dòng)監(jiān)控保護(hù)設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量都應(yīng)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，性能應(yīng)該良好，能夠滿足實(shí)際需要，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并有必要的，適當(dāng)?shù)膫溆?。值守人員要少而精，素質(zhì)要求高，一工多藝，一專(zhuān)多能。建立健全電站無(wú)人值班制度體系、完善和規(guī)范安全管理長(zhǎng)效機(jī)制，達(dá)到有制度可依，有制度必依。

2.1設(shè)備保障

在正常運(yùn)行情況下，能夠保證對(duì)全廠的有效控制，不需要現(xiàn)場(chǎng)值守人員的干預(yù)；發(fā)生異常情況時(shí)能及時(shí)報(bào)警、自動(dòng)停機(jī)、跳閘并自動(dòng)采取必要的措施，避免事態(tài)擴(kuò)大，減少損失，確保設(shè)備安全。

（1）主設(shè)備

水輪機(jī)為立軸軸流轉(zhuǎn)槳式，混凝土蝸殼，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪槳葉采用具有良好抗空蝕、磨損性能的不銹鋼材料VOD精煉制造，五軸數(shù)控機(jī)床加工而成。發(fā)電機(jī)為具有上、下2個(gè)導(dǎo)軸承的立軸半傘式結(jié)構(gòu)，推力軸承采用彈性金屬塑料瓦，并設(shè)有完整的冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和頂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、粉塵收集系統(tǒng)。主變壓器以及高壓配電裝置等設(shè)備也均選用了當(dāng)前比較先進(jìn)的設(shè)備，采用封閉式安裝。

（2）金屬結(jié)構(gòu)和啟閉設(shè)備

銀盤(pán)電站金屬結(jié)構(gòu)由泄洪、電站、通航等三大建筑物組成。泄洪建筑物位于河床中部，布置10個(gè)泄洪表孔，表孔分別設(shè)置10扇弧形工作門(mén)和2扇定輪事故檢修門(mén),泄洪弧門(mén)設(shè)置一套集中控制裝置，10扇弧門(mén)參與集控，采用2臺(tái)工業(yè)控制機(jī)作為集中控制主機(jī)互為備用，并與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)信息上傳和接受遠(yuǎn)方控制調(diào)度指令；電站建筑物位于河床左側(cè)，每個(gè)機(jī)組段進(jìn)水口中間設(shè)隔墩分為3孔，布置有進(jìn)口攔污柵、進(jìn)口事故和尾水檢修門(mén)；通航建筑物位于右岸，設(shè)置一座船閘，設(shè)置一套集中控制系統(tǒng)，采用分散控制、集中管理的二層分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由1套集控站、4個(gè)現(xiàn)地控制站和相應(yīng)的通航指示信號(hào)裝置、工業(yè)電視、廣播系統(tǒng)及通訊設(shè)備組成，完成過(guò)船作業(yè)的集中自動(dòng)控制和監(jiān)視指揮。

（3）廠用電系統(tǒng)

廠用供電電壓采用10 kV及0.4 kV兩級(jí)電壓等級(jí)，廠用電源從每個(gè)擴(kuò)大單元的發(fā)電機(jī)電壓母線上接引，同時(shí)在泄洪壩段0.4 kV母線上接一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源，當(dāng)外來(lái)電源全部失去時(shí)，供大壩泄洪設(shè)施用電，確保大壩安全度汛，同時(shí)可給機(jī)組自用電，供機(jī)組黑啟動(dòng)用電。10 kV及0.4 kV電纜也選用了熱性能好、介損小的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套阻燃電力電纜。

（4）調(diào)速器及其系統(tǒng)

調(diào)速系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)，即雙微機(jī)交叉冗余容錯(cuò)系統(tǒng)加獨(dú)立電氣手動(dòng)操作系統(tǒng)，調(diào)速器為最新一代PID數(shù)字式電液調(diào)速器，保證在調(diào)速器內(nèi)部故障時(shí)，不造成水輪機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定和功率波動(dòng)，在外部系統(tǒng)故障時(shí)，保證機(jī)組安全停機(jī)。由于銀盤(pán)電站水輪機(jī)進(jìn)口未設(shè)置快速閘門(mén)，為防止機(jī)組發(fā)生飛逸事故，調(diào)速系統(tǒng)還設(shè)置了事故壓力油罐，并設(shè)置事故配壓閥和機(jī)械過(guò)速保護(hù)兩套裝置，通過(guò)保護(hù)裝置直接動(dòng)作作用接力器實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)。

（5）勵(lì)磁系統(tǒng)

勵(lì)磁系統(tǒng)采用兩套完全獨(dú)立的數(shù)字式微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，兩套系統(tǒng)采用熱備用運(yùn)行方式，每一套均可進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，并有最大勵(lì)磁電流限制、過(guò)勵(lì)/欠勵(lì)限制、電壓/頻率限制以及保護(hù)、邏輯控制功能及PSS等，而且設(shè)置有通訊接口，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊。

4臺(tái)機(jī)組及 220kV開(kāi)關(guān)站分別設(shè)有一套SJ-12D行自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置及一套常規(guī)手動(dòng)同期裝置，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)同期和手動(dòng)準(zhǔn)同期。

（6）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)，全開(kāi)放全分布式體系結(jié)構(gòu)，分成主控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)兩層，即電站集中控制和現(xiàn)地監(jiān)控單元均采用計(jì)算機(jī)控制，配置有兩臺(tái)信息管理工作站、2臺(tái)操作員站、2臺(tái)AGC通信機(jī)、2臺(tái)AVC通訊機(jī)、1臺(tái)廠內(nèi)通信機(jī)、2臺(tái)集控中心通信機(jī)，系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)全部接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)采用冗余交換式快速以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不低于100Mbps，采用TCP/IP協(xié)議，現(xiàn)場(chǎng)控制總線使用光纜。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成對(duì)電站主要機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理、實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)、安全運(yùn)行監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)制表和記錄、語(yǔ)音報(bào)警等功能。

（7）系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)電站自動(dòng)化設(shè)備與集控中心及電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)數(shù)據(jù)交換功能，以及電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）和數(shù)據(jù)監(jiān)視要求。設(shè)置調(diào)度通信服務(wù)器，與電網(wǎng)調(diào)度控制中心進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控及AGC、AVC通信；設(shè)置調(diào)功終端通信服務(wù)器，實(shí)時(shí)獲取重慶市調(diào)調(diào)功終端主站的調(diào)功數(shù)據(jù)；設(shè)置電能量數(shù)據(jù)采集終端，將電站電能計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至電網(wǎng)調(diào)度電能計(jì)量主站；設(shè)置水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，進(jìn)行水情自動(dòng)測(cè)報(bào)及流域水情數(shù)據(jù)共享；設(shè)置相量測(cè)量系統(tǒng)，采集電壓、電流等信號(hào)并對(duì)數(shù)據(jù)處理、分析后通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸至電網(wǎng)調(diào)度。

（8）通信系統(tǒng)

銀盤(pán)電站共配置了4種通信方式，即：光纖專(zhuān)線通訊系統(tǒng)、衛(wèi)星應(yīng)急通訊方式、移動(dòng)通訊方式和電信固定電話通訊系統(tǒng)。配置光纖專(zhuān)線通訊系統(tǒng)，用來(lái)與電網(wǎng)調(diào)度控制中心和流域集控中心的數(shù)據(jù)通信；配置程控調(diào)度交換機(jī)進(jìn)行電站內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度通信，同時(shí)接入中國(guó)電信系統(tǒng)和中國(guó)移動(dòng)公司，電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、OA辦公自動(dòng)化系統(tǒng)可通過(guò)短信平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)尋呼，當(dāng)電站發(fā)生故障時(shí)立即自動(dòng)向相關(guān)ON-CALL人員、維護(hù)人員和生產(chǎn)管理人員發(fā)出告警，通知立即到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理事敵。另外還配置海事衛(wèi)星電話，在災(zāi)難發(fā)生時(shí)進(jìn)行衛(wèi)星應(yīng)急通訊；配置視頻監(jiān)控和會(huì)議電視終端，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視以及召開(kāi)視頻會(huì)議。

（9）直流電源系統(tǒng)

直流系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備和地理位置不同進(jìn)行分別布置，設(shè)置有1號(hào)2號(hào)機(jī)組直流系統(tǒng)、3號(hào)4號(hào)機(jī)組直流系統(tǒng)和220 kV開(kāi)關(guān)站直流系統(tǒng)，接線采用單母線分段接線方式，每段母線上分別接有一組蓄電池和一套充電裝置，充電裝置采用了高頻開(kāi)關(guān)整流模塊，蓄電池采用了閥控式密封鉛酸膠體蓄電池。機(jī)組直流系統(tǒng)采用每2臺(tái)機(jī)組及公用系統(tǒng)設(shè)置一套，充電裝置采用了N+1冗余配置，開(kāi)關(guān)站直流系統(tǒng)充電裝置采用了N+2冗余配置。

（10）防止水淹廠房的措施

銀盤(pán)水電站為河床式廠房，因下游水位較高，廠房設(shè)計(jì)為封閉式廠房，廠內(nèi)排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水系統(tǒng)和廠房滲漏排水系統(tǒng)，兩系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置。機(jī)組檢修排水系統(tǒng)采用密閉間接排水方式，流道中的積水由盤(pán)形閥經(jīng)排水廊道排至集水井，再由水泵排至下游。廠內(nèi)的滲漏水經(jīng)排水管和排水溝引至集水井，由水泵排至下游。為排除集水井內(nèi)的泥沙及污物，檢修排水和滲漏排水系統(tǒng)各設(shè)置一臺(tái)潛水排污泵，安裝在集水井內(nèi)，定時(shí)清污。

滲漏排水泵采用冗余設(shè)計(jì)，1臺(tái)工作，2臺(tái)備用，因電站下游尾水位變幅很大，常規(guī)深井泵的揚(yáng)程不能滿足不同尾水位的排水要求，因此，配套設(shè)置了加壓泵，在洪水期下游高尾水位時(shí)投入使用，深井泵與加壓泵串聯(lián)運(yùn)行。

（11）防火措施

銀盤(pán)電站消防設(shè)置有消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，并和通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和排煙；設(shè)置有消防水系統(tǒng)，建設(shè)有專(zhuān)用消防水池，并在廠房?jī)?nèi)備用消防水泵作為備用消防水來(lái)源，廠房分布有室外消防栓箱和室內(nèi)消防栓箱，配置了消防水帶和消防槍?zhuān)辉O(shè)置有氣體滅火系統(tǒng)，在中控室和計(jì)算機(jī)房等精密重要部位由七氟丙烷氣體自動(dòng)進(jìn)行滅火；設(shè)置電纜防火封堵，對(duì)電纜通道、電纜埋管、槽盒等部位采用防火隔板、防火堵料、阻火包等方式進(jìn)行防火封堵，并涂覆有防火涂料，保障電纜防火安全；配置消防器材，在主廠房、副廠房和廊道、房間等配有推車(chē)式和手提式干粉滅火器以及二氧化碳滅火器和防毒面具。

2.2人員保障

銀盤(pán)電站生產(chǎn)人員都是專(zhuān)科以上畢業(yè)，其中研究生以上學(xué)歷占4.94%，大學(xué)本科學(xué)歷占71.60%。人員組成由少部分從其他電廠招聘的經(jīng)驗(yàn)豐富、能力強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參與電站設(shè)備制造、安裝、調(diào)試，大多數(shù)人員為2008、2009年大學(xué)院校招聘的專(zhuān)業(yè)應(yīng)屆畢業(yè)生，然后將他們送到自動(dòng)化程度較高的水電站進(jìn)行運(yùn)行、檢修培訓(xùn)，經(jīng)過(guò)2年多的培訓(xùn)，2011年順利完成接機(jī)任務(wù)。

2.3管理保障

生產(chǎn)管理上設(shè)置有發(fā)電部、設(shè)備部、安全環(huán)保部三個(gè)部門(mén)，按照運(yùn)行管理實(shí)行集控運(yùn)行制、設(shè)備管理實(shí)行點(diǎn)檢定修制、檢修管理實(shí)行項(xiàng)目管理制的總體要求進(jìn)行生產(chǎn)管理提升，現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)行ON-CALL管理。相繼制定完善了380個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化文件，制定發(fā)布了45個(gè)應(yīng)急預(yù)案，編制發(fā)布了《集控水庫(kù)調(diào)度管理制度》、《集控運(yùn)行管理制度》和《集控中心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等集控專(zhuān)項(xiàng)管理制度。銀盤(pán)電站于2012年進(jìn)行集控試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)一年試運(yùn)行，隨2013年5月集控試運(yùn)行驗(yàn)收通過(guò)，生產(chǎn)管理上正式實(shí)行集控運(yùn)行、無(wú)人值班（少人值守）管理模式。

3　存在問(wèn)題的思考

（1）銀盤(pán)電站雖然在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上具備設(shè)備故障時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信通知，但現(xiàn)在僅實(shí)現(xiàn)水調(diào)信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送，其他信息還在試驗(yàn)過(guò)程中，需要人為發(fā)送。集控運(yùn)行下應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)，同時(shí)還需細(xì)化，將故障信息進(jìn)行分類(lèi)，針對(duì)故障性質(zhì)相應(yīng)發(fā)給有關(guān)人員，不涉及的人員不會(huì)收的短信。

（2）集控運(yùn)行管理制度還需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行發(fā)展及時(shí)進(jìn)行修訂完善，現(xiàn)銀盤(pán)電站集控運(yùn)行僅有一年多時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班（少人值守）也只有半年時(shí)間，運(yùn)行管理過(guò)程中問(wèn)題還未完全體現(xiàn)，必須及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修訂完善管理制度，特別是細(xì)化明確在各種情況下安全管理責(zé)任的界定和銀盤(pán)電站、集控中心、電網(wǎng)調(diào)度三者的調(diào)度指揮關(guān)系，保障集控運(yùn)行模式順利發(fā)展。

（3）銀盤(pán)電站所處的烏江流域以上還有10級(jí)電站，分別屬于兩個(gè)責(zé)任主體單位，建設(shè)有兩個(gè)集控中心，涉及兩個(gè)電網(wǎng)調(diào)度管理，如何進(jìn)一步深化水庫(kù)集中調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)將水電這一綠色能源最大化利用，建立整體協(xié)調(diào)的長(zhǎng)效機(jī)制還需進(jìn)一步摸索探討。

4　結(jié)束語(yǔ)

水電站的集控運(yùn)行是水電發(fā)展的必然趨勢(shì)，科技進(jìn)步也為水電站現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班的實(shí)現(xiàn)提供了更多、更大的途徑和保障，水電流域一盤(pán)棋管理更是為做好防洪調(diào)度管理、水資源最大程度利用提供了新的視角。通過(guò)銀盤(pán)電站集控運(yùn)行、無(wú)人值班模式的實(shí)踐，能對(duì)其他水電站生產(chǎn)管理起到借鑒作用。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TV737

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）06-0064-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.06.018

收稿日期：2015-02-25

作者簡(jiǎn)介：陳江峰（1970-），男，工程師，從事發(fā)電生產(chǎn)管理工作。