银盘水电站集控运行无人值班的探索与实践

2015-04-05陈江峰

水电站机电技术 2015年6期

关键词：集控运行水电站

陈江峰

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆武隆 408506）

银盘水电站集控运行无人值班的探索与实践

陈江峰

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆武隆 408506）

摘要：从电站的运行实际出发，主要介绍了电站自动化设备的配置和运行管理，以及在集控运行和无人值班实践中出现的一些问题及其解决办法。

关键词：水电站；集控运行；无人值班

0　引言

集控运行是利用现代计算机监控技术和网络通信技术，建立异地的机组安全监控系统，集控中心统一接收并执行调度指令，统一负责电站设备的监控运行和水库调度等相关工作。将分散的控制调度行为集中起来管理，将多个水电站的发电运行、水库与大坝管理等业务进行远程或异地集中控制。

“无人值班（少人值守）”则是水电站不需要全天24 h内都有人值班。机组开、停、调相等工况转换操作、有功、无功功率调整以及运行监视等工作，由上级调度所（包括梯调以及网、省、地调等）或集中控制的值班人员及有关自动装置完成。站内仅留有少数全天24 h都在的值守人员，负责现场看守和特殊处理以及上级临时命令交办的工作。

近年来，随着水电站机电设备水平的不断进步,自动化技术、网络通信技术、遥感遥测技术、计算机控制技术的提高，我国大、中型水电站和流域开发的中小型水电站群，采用远方集控运行以及现场无人值班（少人值守）已得到广泛的应用。1996年电力工业部颁发了《水电厂“无人值班”（少人值守）若干规定》，2012年中国水力发电工程学会牵头编制《流域梯级水电站集中控制技术标准》，进一步规范我国流域梯级水电站集中控制的规划、设计、建设和运行管理工作，提高流域梯级水电站集中控制的设计和运行管理水平。

1　银盘水电站的基本情况

银盘水电站是乌江流域第十一个梯级电站，是一座以发电为主，其次为航运的水力枢纽工程，电站于2008年8月开工建设，2011年实现“一年四投”，投入商业运行。

电站装有4台150MW的轴流转桨式水轮发电机组，采用两机一变的扩大单元接线，其出线以四角形接线方式两回220kV线路送入彭水县城500 kV张家坝变电站。银盘水电站在系统中的主要作用是调功和事故备用，电站管理人员为80人，其中生产管理人员为40人。

2　水电站集控运行和无人值班的保障

实现水电站集控运行和无人值班（少人值守）的管理模式，设备是基础，人员是关键，管理是保障。水电站主辅机电设备、自动监控保护设备，产品质量都应符合规定标准，性能应该良好，能够满足实际需要，运行稳定可靠，并有必要的，适当的备用。值守人员要少而精，素质要求高，一工多艺，一专多能。建立健全电站无人值班制度体系、完善和规范安全管理长效机制，达到有制度可依，有制度必依。

2.1设备保障

在正常运行情况下，能够保证对全厂的有效控制，不需要现场值守人员的干预；发生异常情况时能及时报警、自动停机、跳闸并自动采取必要的措施，避免事态扩大，减少损失，确保设备安全。

（1）主设备

水轮机为立轴轴流转桨式，混凝土蜗壳，水轮机转轮桨叶采用具有良好抗空蚀、磨损性能的不锈钢材料VOD精炼制造，五轴数控机床加工而成。发电机为具有上、下2个导轴承的立轴半伞式结构，推力轴承采用弹性金属塑料瓦，并设有完整的冷却系统、润滑系统、制动系统和顶转子系统、消防系统、粉尘收集系统。主变压器以及高压配电装置等设备也均选用了当前比较先进的设备，采用封闭式安装。

（2）金属结构和启闭设备

银盘电站金属结构由泄洪、电站、通航等三大建筑物组成。泄洪建筑物位于河床中部，布置10个泄洪表孔，表孔分别设置10扇弧形工作门和2扇定轮事故检修门,泄洪弧门设置一套集中控制装置，10扇弧门参与集控，采用2台工业控制机作为集中控制主机互为备用，并与电站计算机监控系统进行通讯，实现信息上传和接受远方控制调度指令；电站建筑物位于河床左侧，每个机组段进水口中间设隔墩分为3孔，布置有进口拦污栅、进口事故和尾水检修门；通航建筑物位于右岸，设置一座船闸，设置一套集中控制系统，采用分散控制、集中管理的二层分布式控制系统结构，由1套集控站、4个现地控制站和相应的通航指示信号装置、工业电视、广播系统及通讯设备组成，完成过船作业的集中自动控制和监视指挥。

（3）厂用电系统

厂用供电电压采用10 kV及0.4 kV两级电压等级，厂用电源从每个扩大单元的发电机电压母线上接引，同时在泄洪坝段0.4 kV母线上接一台柴油发电机作为保安电源，当外来电源全部失去时，供大坝泄洪设施用电，确保大坝安全度汛，同时可给机组自用电，供机组黑启动用电。10 kV及0.4 kV电缆也选用了热性能好、介损小的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃电力电缆。

（4）调速器及其系统

调速系统采用冗余结构，即双微机交叉冗余容错系统加独立电气手动操作系统，调速器为最新一代PID数字式电液调速器，保证在调速器内部故障时，不造成水轮机运行不稳定和功率波动，在外部系统故障时，保证机组安全停机。由于银盘电站水轮机进口未设置快速闸门，为防止机组发生飞逸事故，调速系统还设置了事故压力油罐，并设置事故配压阀和机械过速保护两套装置，通过保护装置直接动作作用接力器实现关机。

（5）励磁系统

励磁系统采用两套完全独立的数字式微机励磁调节器，两套系统采用热备用运行方式，每一套均可进行手动调节和自动调节，并有最大励磁电流限制、过励/欠励限制、电压/频率限制以及保护、逻辑控制功能及PSS等，而且设置有通讯接口，实现与计算机系统通讯。

4台机组及 220kV开关站分别设有一套SJ-12D行自动准同期装置及一套常规手动同期装置，可实现自动准同期和手动准同期。

（6）计算机监控系统

计算机监控系统采用分层分布式系统，全开放全分布式体系结构，分成主控级和现地控制级两层，即电站集中控制和现地监控单元均采用计算机控制，配置有两台信息管理工作站、2台操作员站、2台AGC通信机、2台AVC通讯机、1台厂内通信机、2台集控中心通信机，系统内各节点全部接入网络，网络采用冗余交换式快速以太网，网络传输速率不低于100Mbps，采用TCP/IP协议，现场控制总线使用光缆。计算机监控系统完成对电站主要机电设备的实时数据采集和处理、实时控制和调节、安全运行监视、统计制表和记录、语音报警等功能。

（7）系统调度自动化

电站调度自动化系统主要实现电站自动化设备与集控中心及电网调度自动化系统的遥测、遥信、遥控、遥调数据交换功能，以及电网调度自动化系统的自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）和数据监视要求。设置调度通信服务器，与电网调度控制中心进行遥测、遥信、遥调、遥控及AGC、AVC通信；设置调功终端通信服务器，实时获取重庆市调调功终端主站的调功数据；设置电能量数据采集终端，将电站电能计量数据实时发送至电网调度电能计量主站；设置水调自动化系统，进行水情自动测报及流域水情数据共享；设置相量测量系统，采集电压、电流等信号并对数据处理、分析后通过调度数据网实时传输至电网调度。

（8）通信系统

银盘电站共配置了4种通信方式，即：光纤专线通讯系统、卫星应急通讯方式、移动通讯方式和电信固定电话通讯系统。配置光纤专线通讯系统，用来与电网调度控制中心和流域集控中心的数据通信；配置程控调度交换机进行电站内部生产调度通信，同时接入中国电信系统和中国移动公司，电站的计算机监控系统、水库调度自动化系统、生产信息管理系统、OA办公自动化系统可通过短信平台进行自动寻呼，当电站发生故障时立即自动向相关ON-CALL人员、维护人员和生产管理人员发出告警，通知立即到达现场处理事敌。另外还配置海事卫星电话，在灾难发生时进行卫星应急通讯；配置视频监控和会议电视终端，进行远程实时视频监视以及召开视频会议。

（9）直流电源系统

直流系统根据设备和地理位置不同进行分别布置，设置有1号2号机组直流系统、3号4号机组直流系统和220 kV开关站直流系统，接线采用单母线分段接线方式，每段母线上分别接有一组蓄电池和一套充电装置，充电装置采用了高频开关整流模块，蓄电池采用了阀控式密封铅酸胶体蓄电池。机组直流系统采用每2台机组及公用系统设置一套，充电装置采用了N+1冗余配置，开关站直流系统充电装置采用了N+2冗余配置。

（10）防止水淹厂房的措施

银盘水电站为河床式厂房，因下游水位较高，厂房设计为封闭式厂房，厂内排水系统分为机组检修排水系统和厂房渗漏排水系统，两系统分开设置。机组检修排水系统采用密闭间接排水方式，流道中的积水由盘形阀经排水廊道排至集水井，再由水泵排至下游。厂内的渗漏水经排水管和排水沟引至集水井，由水泵排至下游。为排除集水井内的泥沙及污物，检修排水和渗漏排水系统各设置一台潜水排污泵，安装在集水井内，定时清污。

渗漏排水泵采用冗余设计，1台工作，2台备用，因电站下游尾水位变幅很大，常规深井泵的扬程不能满足不同尾水位的排水要求，因此，配套设置了加压泵，在洪水期下游高尾水位时投入使用，深井泵与加压泵串联运行。

（11）防火措施

银盘电站消防设置有消防报警及联动控制系统，并和通风系统实现联动，实现报警和排烟；设置有消防水系统，建设有专用消防水池，并在厂房内备用消防水泵作为备用消防水来源，厂房分布有室外消防栓箱和室内消防栓箱，配置了消防水带和消防枪；设置有气体灭火系统，在中控室和计算机房等精密重要部位由七氟丙烷气体自动进行灭火；设置电缆防火封堵，对电缆通道、电缆埋管、槽盒等部位采用防火隔板、防火堵料、阻火包等方式进行防火封堵，并涂覆有防火涂料，保障电缆防火安全；配置消防器材，在主厂房、副厂房和廊道、房间等配有推车式和手提式干粉灭火器以及二氧化碳灭火器和防毒面具。

2.2人员保障

银盘电站生产人员都是专科以上毕业，其中研究生以上学历占4.94%，大学本科学历占71.60%。人员组成由少部分从其他电厂招聘的经验丰富、能力强专业技术人员参与电站设备制造、安装、调试，大多数人员为2008、2009年大学院校招聘的专业应届毕业生，然后将他们送到自动化程度较高的水电站进行运行、检修培训，经过2年多的培训，2011年顺利完成接机任务。

2.3管理保障

生产管理上设置有发电部、设备部、安全环保部三个部门，按照运行管理实行集控运行制、设备管理实行点检定修制、检修管理实行项目管理制的总体要求进行生产管理提升，现场管理实行ON-CALL管理。相继制定完善了380个标准化文件，制定发布了45个应急预案，编制发布了《集控水库调度管理制度》、《集控运行管理制度》和《集控中心技术标准》等集控专项管理制度。银盘电站于2012年进行集控试运行，经过一年试运行，随2013年5月集控试运行验收通过，生产管理上正式实行集控运行、无人值班（少人值守）管理模式。

3　存在问题的思考

（1）银盘电站虽然在计算机监控系统上具备设备故障时自动发送短信通知，但现在仅实现水调信息实现自动发送，其他信息还在试验过程中，需要人为发送。集控运行下应尽快实现自动触发，同时还需细化，将故障信息进行分类，针对故障性质相应发给有关人员，不涉及的人员不会收的短信。

（2）集控运行管理制度还需要根据实际运行发展及时进行修订完善，现银盘电站集控运行仅有一年多时间，现场无人值班（少人值守）也只有半年时间，运行管理过程中问题还未完全体现，必须及时总结经验，修订完善管理制度，特别是细化明确在各种情况下安全管理责任的界定和银盘电站、集控中心、电网调度三者的调度指挥关系，保障集控运行模式顺利发展。

（3）银盘电站所处的乌江流域以上还有10级电站，分别属于两个责任主体单位，建设有两个集控中心，涉及两个电网调度管理，如何进一步深化水库集中调度管理，实现将水电这一绿色能源最大化利用，建立整体协调的长效机制还需进一步摸索探讨。