楊永年（金山水電有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水電站綜合自動化系統(tǒng)改造

楊永年
（金山水電有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水電站于2014年進行了水電站綜合自動化系統(tǒng)改造，在改造過程中，公司堅持科學管理理念，結合電站實際運行情況，有效把握了技術改造設計、工程招投標、工程施工進度、產(chǎn)品技術質量及人員技術培訓等環(huán)節(jié)，順利完成了此次技術改造工作。圖1幅，表1個。

水電站；技術改造；自動化系統(tǒng)

1　概 述

金山水電站是福建省第三大河——汀江干流上杭境內的1座梯級水電站，距上杭縣城20 km，壩址以上集水面積3 680 km2，多年平均流量為112 m3/s，多年平均徑流量為35.32億m3。電站總庫容0.55億m3，為徑流式日調節(jié)水庫，其中調洪庫容0.264億m3，調節(jié)庫容為0.18億m3，正常蓄水位為214 m，汛限水位為211.5 m。電站按50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核；最大壩高39.5 m，壩頂長度189 m，壩頂高程216.5 m，堰頂高程198.3 m，溢流壩全長71.5 m，設4個溢流孔，每孔設有1扇13 m×15.8 m弧形工作門；還有1扇沖沙孔門，孔口尺寸為3.5 m×6 m。大壩最大泄洪能力為7 858 m3/s；設計水頭19.2 m，設計發(fā)電流量為250 m3/s；裝機容量2×20 000 kW，設計年發(fā)電量1.456億kW·h，設計年利用小時3 640 h。樞紐主要建筑物由溢流壩、泄流沖沙孔壩段、河床式廠房、開關站和輸出工程等組成，是以發(fā)電為主的水利工程。

金山水電站1994年5月8日主體工程正式動工；1997年12月26日下閘蓄水，30日1號機組并網(wǎng)發(fā)電；1998年7月1日2號機組投產(chǎn)發(fā)電。2000年5月進行了工程初步竣工驗收；2003年12月30日福建省水利廳組織竣工驗收并同意金山水電站工程竣工驗收。

經(jīng)過十幾年的運行，電站開始出現(xiàn)部分設備老化、故障頻發(fā)，維護與備件得不到保障，個別設備技術性能參數(shù)落后，屬于淘汰產(chǎn)品等情況。近年來，電站已陸續(xù)對部分設備進行了更新改造 ，其中包括：

（1）發(fā)電機、主變、廠變、110 kV金碧線保護設備改造。將原集成電路保護改造為微機保護。

（2）高壓開關改造。將原少油斷路器改造為真空 （10 kV）和六氟化硫 （110 kV）斷路器。

（3）機組調速器的改造。改造為 PLC控制系統(tǒng)。

（4）勵磁系統(tǒng)調節(jié)柜的改造。將原集成電路系統(tǒng)改造為微機勵磁調節(jié)器。

（5）直流系統(tǒng)的改造。

此次金山水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造主要內容為新增/更換二次部分軟硬件設備，增添計算機后臺監(jiān)控中心，更換現(xiàn)地控制單元，更換部分輔助設備控制柜 （箱）及自動化元件；從而升級實現(xiàn)電站綜合自動化運行能力。

2　改造方案

金山水電站技術改造設計由電站原設計單位——華東勘測設計院設計完成。方案中，計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式的全廠集中監(jiān)控方案 ，上位機與現(xiàn)地控制單元之間的通信聯(lián)系采用星型交換式1 000 Mbps光纖以太網(wǎng)的方式。設置1、2號機組、公用系統(tǒng)、溢洪門、溢洪底孔門現(xiàn)地控制單元（LCU），實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)視和控制。中控室操作站采用西門子工控機；數(shù)據(jù)服務器采用惠普企業(yè)級服務器；現(xiàn)地控制單元 （LCU）采用國際知名施耐德品牌PLC及電參數(shù)儀表 （見圖1）。

圖1　金山水電站監(jiān)控系統(tǒng)結構框圖

鑒于此次改造工作專業(yè)性強，且設備供貨與安裝服務是一個標段招標，經(jīng)研究，公司最終采取了邀請招標方式。通過前期考察與了解，選擇邀請了公司實力較強、改造施工經(jīng)驗豐富，并同時具優(yōu)質備售后服務的廠家前來投標 ，從而減少了不必要的招投標工作量，排除了其他一些不確定因素。最終水利部農村電氣化研究所下屬全資公司 （100%國企）——杭州亞太水電設備成套技術有限公司中標，結合其多年來國內外的水電站監(jiān)控系統(tǒng)集成及施工經(jīng)驗，針對金山水電站此次改造內容及要求，提供了高效、可靠及優(yōu)良的工程服務。

3　改造施工管理

3.1 現(xiàn)場施工人員管理

設備服務供貨方派遣的項目經(jīng)理及其他技術人員是項目實施的核心，為考核人員技術水平及規(guī)范現(xiàn)場施工行為，公司在進廠前對現(xiàn)場服務人員進行了必要書面考核，確認合格后再批準進入現(xiàn)場工作；另外，電站安全管理部門安排了有關人員，不定時對現(xiàn)場施工人員進行安全生產(chǎn)監(jiān)督，一是著裝，如安全帽、絕緣膠鞋及工作服等；二是施工作業(yè)行為，采取 “監(jiān)督提醒為主，通報處罰為輔”的手段，確保現(xiàn)場施工 “文明、規(guī)范、安全、順利”進行。

3.2工程進度管理

工程進度的管理，也是改造工程管理的核心環(huán)節(jié)。由于電站特性，工程進度的快慢、順利與否，直接影響到電站的運行收益。為減小電站改造對電站發(fā)電運行的影響，改造設計初期電站就開會研究討論確定了一套方案，就是改造工作與電站機組大修結合起來，確保電站有1臺機組能正常發(fā)電。即在進行1號機組大修時對1號機組的現(xiàn)地控制屏、控制箱及自動化元件等進行改造，1號機組大修完畢后，馬上進行機組并網(wǎng)調試工作；2號機組采取同樣方法。這樣在改造工作正常推進情況下 ，不僅提高了工作效率，還保證了電站正常運行。中控室部分改造穿插在第一臺機組與第二臺機組改造中間，在出線線路熱備用情況下進行，減輕了電站跟地調間的協(xié)調審批工作，達到了快速恢復發(fā)電的目的。公共輔助設備，如高壓氣系統(tǒng)、低壓氣系統(tǒng)、廊道排水系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)、排風系統(tǒng)等 ，在機組、中控室改造完畢后進行。改造前對子系統(tǒng)停機進行準備，保證機組在運行情況下留有充足改造時間，避免改造工作對電站正常運行的影響。閘門部分改造最后進行，鑒于年底雨水有限，對閘門控制柜進行了同時拆除更換，逐扇進行調試，現(xiàn)地調試好一扇投運一扇，然后在中控室進行遠程操控調試（見表1）。

表1　金山水電站綜合自動化系統(tǒng)改造施工進度控制

3.3工程質量控制

技改項目涉及新舊設備的匹配與整合 ，所以質量控制較為復雜困難。改造中，金山電站采取了在改造過程中進行質量控制的手段。技術改造過程中，安排電站相關人員協(xié)助配合，有效推進了設備改造進程，全面落實了對新設備功能特性的要求，并加快了電站運行人員對新設備的掌控了解 ，有機地把改造工作、質量控制及人員培訓結合起來，保證了工程改造地順利開展。另外，在涉及其他保留設備進行匹配和系統(tǒng)整合時 ，信號采樣、處理及控制等環(huán)節(jié)，在改造過程中進行了全面的檢查、完善及補充，并修正了個別原先設備存在的設計或施工缺陷，從而全面提升了電站技術改造成效。

4　運行人員培訓

水電站技術改造完成后 ，對于運行人員來說需要一個適應過程。如何讓運行人員盡快適應新的系統(tǒng)設備，習慣新的運行模式，熟悉系統(tǒng)設備性能，并掌控其故障分析與排查能力，是水電站改造真正成功的關鍵問題之一；然而很多電站的改造都忽視了這一點。

此次改造工程，電站早早注意到了這點。在改造過程中，電站人員很好地參與到了系統(tǒng)設備改造的每個環(huán)節(jié)，在協(xié)助完善系統(tǒng)設備性能、技術參數(shù)、操作習慣的要求過程中，很好地學習了解了新系統(tǒng)和新設備。例如，在閘門調試中，電站派遣了不同班組的運行人員協(xié)助進行了全程開啟關閉的調試工作，對如何手動開/關閘門，自動開/關閘門，故障排查及恢復有了實踐操作經(jīng)驗，對今后的運行操作起到了很大的幫助。另外，除操作性技術培訓外，電站還舉辦了專項技術理論學習講座，由電站站長具體負責教學，主要介紹機組LCU屏PLC程序開停機控制流程等邏輯理論學習內容，從而幫助運行人員更好地掌握監(jiān)控系統(tǒng)運行內在的邏輯控制 ，對今后運行管理、故障排查方面 ，有極大幫助。

5　項目驗收

工程項目驗收是水電站改造工程最后一環(huán)。此次改造，電站采取了分批驗收，再最終整體驗收的方式。在改造過程中，改造完一個子系統(tǒng)就驗收一個子系統(tǒng)，通過調試試驗合格后投入試運行。在最終驗收前，大部分系統(tǒng)設備已投入運行很長時間，通過了實踐考驗。采取此種辦法，一是減輕了最終驗收的工作量；二是保證了更新改造系統(tǒng)設備的可靠性、適用性。

6　結 語

在各方面通力合作協(xié)調下，金山水電站技術改

造工程取得了預期的成效。經(jīng)改造，大大提升了電站自動化運行水平，減輕了值班人員工作負擔，提高了電站綜合管理水平，達到了預期的改造目標。

電站技術改造工程是一項綜合性要求較高的工程管理對象，從初期的改造設計，項目招投標，中期的項目施工管理，到后期的驗收及投運，三階段都離不開科學的決策 ，精細的部署，嚴格的把關。金山水電站綜合自動化改造工程實踐中，很好地把握了各個方面，優(yōu)良的系統(tǒng)設備供應商，優(yōu)秀的現(xiàn)場服務隊，結合電站周密地組織協(xié)調能力，實現(xiàn)了對改造工程科學有效地管理，保障了改造工作的順利實施。

責任編輯 吳 昊

2016-05-26

楊永年 （1973-），男，工程師，主要從事水電站運行管理工作。

E_mail：13860224289@163.com