云南勐戛河流域梯級水電站集控可行性分析

韓春英（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

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云南勐戛河流域梯級水電站集控可行性分析

韓春英
（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南鄭州450000）

摘要：以云南勐戛河流域勐戛河四級、五級水電站設備配置、運行管理為例，從論述梯級電站實行"集控"方式的必要性和可行性入手，提出了包括安全生產標準化、技術管理標準化及現場管理標準化等先進管理方法在內的實現梯級水電站“集控”的可行性方案。

關鍵詞：梯級水電站；集控；可行性

1勐戛河流域概述

勐戛河流域屬熱帶、北熱帶濕潤季風氣候區，水系分布于云南省德宏州盈江縣縣境西北山區，以勐戛河為干流構成河網系統，主河道長39 km，河道平均坡降40.0 %，集水面積1 073.43 km2，產水量22.3 億m3。勐戛夏季主要受西南暖濕氣流影響，每年5月下旬至10月期間濕熱多雨。冬春季受東面高黎貢山山脈的屏障作用，無嚴寒但干燥少雨。多年平均氣溫19.3℃，最高為36.8℃，最低為-8℃。2003年9月由國家電力公司昆明勘測設計研究院和盈江縣水利水電勘測設計隊完成了《云南省盈江縣勐戛河水電規劃報告》。勐戛河水電規劃河段為蘇典壩子末端至河口長約30 km河段，推薦為5個梯級水電開發方案，總裝機容量5.45萬kW。

勐戛河四級電站系勐戛河規劃的5個梯級電站中的第四梯級電站，裝機容量2×2萬kW，勐戛河五級水電站位于勐戛河末端，裝機容量2×0.8萬kW，兩電站直線距離4.5 km，兩站距離盈江縣城75 km，距離最近的卡場鎮21 km，通勤路面均為經常面臨塌方、交通中斷的簡易山間公路，二者經營權歸屬云南合宇投資有限公司，運行方式為兩站獨立運行。

2勐戛河四級、五級電站介紹

2.1主要設備參數及控制方式（表1）

表1　勐戛河四級、五級電站主要設備參數及控制方式

2.2控制方式介紹

四級站、五級站自動控制系統均采用全計算機監控方式，即設置計算機站級集中控制設備和現地控制單元，除設備的現地操作外，不另設常規自動控制系統。

電站計算機監控系統采用開放式分層分布結構，分電站級和現地控制單元（LCU）級兩級。電站級包括2臺熱備用的操作員工作站和1套通訊工作站。現地級包括2套機組LCU、1套公用LCU。整套系統以單光纖以太網互連。

計算機監控系統主要具有以下功能：數據采集與處理、控制與調節、AGC/AVC功能、電站安全運行監視、運行指導、設備運行統計記錄及生產管理、數據通訊、人機聯系、遠動功能等。

電站的機組輔助設備和各種公用設備均設置完善的現場監控裝置，可獨立完成對所屬設備的監視和自動/手動控制，并能與計算機現地控制單元（LCU）連接。

3梯級水電站“集控”必要性

我國大中型水電站的計算機監控系統站已不同程度地實現了無人值班（少人值守），20世紀80年代以后由于施工技術的提高，先進的施工設備大量用在電站的施工中，新建梯級水電站緊密圍繞在水能指標較好的流域，梯級電站越來越多，選址日益偏僻，電站的自動化程度雖然有了很大的提高，但電站的管理模式并沒有突破梯級水電站老的管理模式，像勐戛河四級、五級電站一樣，仍然是各個電站現場獨立運管，人員隊伍龐大，生產效率偏低，通勤成本（經濟成本、安全成本）很高。合理利用資源、科學管理、提高效率迫切要求像勐戛河四級、五級電站一樣的梯級盡快實現“集控”方式。

4梯級水電站“集控”可行性

隨著大中型水電站全面進入計算機監控時代，“無人值班”(少人值守)這一成熟的運行管理模式廣泛應用在了大中型電廠的管理，其管理模式具有逐漸向梯級水電站管理模式中延伸的趨勢。

計算機監控系統作為實現水電站集控的基礎保障，配置性能可靠的微機綜合自動化系統是梯級水電站實現“集控”的前提，2001年以來計算機控制、電子信息技術研發水平迅猛提高的同時，價格也大大降低。大多數水電站控制邏輯像勐戛河四級、五級電站一樣廣泛地采用了自動化設備和先進的計算機技術，電站自動化控制水平的提高和先進管理模式的應用，使得梯級水電站“集控”成為可能。

5實現梯級水電站“集控”設想

結合梯級水電站的人員配置、管理模式、資金投入、設備自動化水平、裝機容量限制等實際狀況，為保證其在“集控”方式下安全、穩定、高效運行，建議采用現代化的技術管理模式，包括新技術的應用、構筑和建設公司點檢管理信息系統、推動運行、維護管理標準化、全面推行風險導控管理等幾個方面，現代化的技術管理可以進一步提升小水電的管理水平和組織能力，獲得較高的經濟效益。

5.1安全生產標準化管理

安全生產標準化管理，可以進一步落實公司安全生產主體責任，強化安全基礎管理，規范安全生產行為，為小水電站的運營提供安全保障，抓好安全生產，減少人身傷亡及設備損壞事故是確保電站成功實現“集控”的首要任務。

5.1.1樹立安全生產意識

樹立安全生產意識是保證電站實現“集控”的基礎。通過典型案例、先進典型、對法律法規的趣味解讀以及獎罰分明的措施等有效舉措，堅持“每班一學”的安全教育制度、形成嚴格遵守“兩票三制”的良好習慣、杜絕“三違”，以“四不放過”為契機，從“要我安全”轉變為“我要安全”，牢固樹立安全生產意識。

5.1.2強化“三級”培訓

通過“老帶新”、“傳、幫、帶”、簽訂“師徒協議”、“跟班學習”等形式多樣的培訓方式，對新進職工進行“值”、“電站”、“公司”三級培訓，使其掌握設備構造、原理、性能、技術狀況、操作技術要領、安全技術規程、規范等，經考試合格后，方可上崗。

5.1.3定期開展全員操作技能培訓

提高操作技能，避免誤操作和貿然操作，是實現“集控”的主要保證，梯級水電站具有規模小、電站分散、不設維護檢修人員等特點，人員結構主要由運行人員和管理人員構成，以“月”或“季”為單位，以固定的題目組織大家集中學習，時間安排在大班交接班時，集中培訓后，再以值為單位，在值內鞏固集中學習的內容。授課方式采取主管生產領導授課、業務骨干授課、大家相互點評等靈活多樣的方式進行，培訓效果與物質獎勵或者崗位調動，易崗易薪等措施相結合。

5.1.4生產設備管理標準化

現代的管理技術，維護好生產設備，提高設備健康水平是確保梯級水電站有效“集控”的基礎。

設備管理做到橫到邊，豎到底，管理涵蓋每件設備，并有專人負責，要求主要生產人員對設備的結構、性能、工作原理必須掌握，熟悉常見故障及處理，以值為單位，實行值長負責制，誰當值、誰負責，必須把設備健康狀態匯報主管生產領導。

建立設備技術檔案，明確記錄設備安裝時間、技術參數及安裝過程中出現的重大事件；運行中出現的異常、故障、事故以及造成原因及處理過程（包括處理人員、時間、更換部件、處理效果等）；設備檢修情況（檢修單位、檢修周期、檢修效果、試驗記錄）、備品備件儲備情況等。設備臺帳清晰、有效，能為生產人員及主管生產領導提供真實的分析和查詢數據。

5.2技術管理標準化

技術管理標準化集知識、智力、技術于一體，對電力生產中一切技術活動，進行科學管理和嚴密組織，使科技轉化為生產力，提高經濟效益，是一門密集型的專業，是梯級水電站實現“集控”的技術保障。受各種因素限制，梯級水電站內部經營管理粗放、生產人員文化程度低、大部分職工未受正規培訓，缺乏應有的專業技能知識，隨著社會進步和科學技術的發展，各種先進技術、設備在梯級水電站的廣泛應用，技術管理標準化可以有效的改變梯級水電站技術管理現狀。

5.2.1建立三級技術管理網絡

建立“值”、“電站”、“公司”的三級技術管理網絡，實行分級管理，采取值長、站長、生技部長負責制，形成技術信息收集網絡，搭建技術交流（公關）平臺，順暢合理化建議反饋通道。

5.2.2完善運行、維護（檢修）管理制度

好的規章制度是指導電站安全、穩定、高效運行的文件資料，除了國家、部門頒布實施的各類法律、法規外，各個電站應根據自己實際情況建立一套完整的涉及運行、維護、檢修等專業適用的規章制度，包括《運行規程》、《檢修規程》、《安全生產檢查辦法》《特種設備使用管理辦法》、《安全生產“一崗雙責”制度》等。

維護檢修工作堅持“預防為主”，“應修必修”，“修必修好”原則，做到防患于未然，盡量避免消防員似的搶修。新建電站在設備選型上盡量采用技術含量高、品牌廠家設備，已建梯級水電站，特別是20世紀80年代以前所建電站，要在“安全第一”，“質量第一”的前提下，積極推廣技術革新、技術改造工作，逐步把恢復設備性能變為改進設備性能，延長檢修周期，縮短檢修工期。

5.2.3加強技術監督與設備評級

技術監督是運用各種科學試驗方法，對各種設備進行定期或不定期的檢驗和檢測，了解掌握設備的技術狀況及在運用中的變化規律，保證設備具有良好的健康狀況，其中儀表、絕緣、金屬等三項監督是關鍵。設備評級是可以掌握和分析設備技術狀況，加強設備管理，有計劃地提高設備健康水平的一項有效措施，通過設備評級工作，對設備進行全面檢查，分析和監督及時消除缺陷，使設備保持無缺陷水平運行，為“三類”設備的改造和更新提供有力的依據。

5.3現場管理標準化

5.3.1定期召開安全、生產分析會

公司每月定期召開一次安全、生產分析會議，由主管安全、生產的公司領導、安全負責人、生產技術負責人、站長、值長、值班員代表參加，共同研究分析安全生產水平、問題的癥結所在以及設備缺陷原因，處理缺陷的方法等。

5.3.2現場巡檢要“七到”

高質量的巡視檢查是電站安全穩定經濟運行不可或缺的因素。巡檢必須做到“七到”：心到，認真負責，對設備狀況和性能及工作原理熟悉掌握；腳到，該到的地方要到，杜絕靠想象、推理來代替檢查；手到，有些需要用手觸摸的地方，不要怕手臟，并要認真記錄；眼到，要善于發現細微處變化，耳到，要了解機械設備運行時正常聲音，并能從聲音中聽出異常；鼻到，能聞到設備異味；嘴到，對發現的問題逐級上報，不得瞞報。

5.3.3督查、考核標準化

監督檢查，督查、考核標準化是確保電站實現“集控”的重要手段，規范適用的管理制度和措施在執行過程中必須進行嚴肅認真的監督檢查。公司每月組織由安全部長、生技部長帶隊、相關人員參加的檢查小組，從安全生產、操作規程、勞動質量、組織紀律、設備環境衛生等方面進行檢查，實行百分制考核，檢查考核記錄作為各值、電站評比、考核的重要依據。通過定期或不定期檢查及時發現不安全因素和設備缺陷，提高生產人員安全意識，保證安全生產。

5.4梯級水電站“集控”方案研究

對所屬電站實行集中控制，可以提高管理水平，改善技術狀況和整體面貌，減人增效成果顯著,具有經濟、安全、可靠的優點。

5.4.1“集控”方案構想

通過分析國內外大中型水電站計算機監控系統的發展,結合勐戛河四級、五級水電站的實際運行情況,計算機監控系統可以采用新型、高效、功能相對簡單、系統結構簡化的分布式控制結構。

5.4.2“集控”方案總體框架

“集控”水電站綜合自動化控制系統，采用分層、分布式，數字化、網絡化架構，整個系統分為基于互聯網遠程網絡監控中心（控制層）、現場網絡（現場控制層）等，主要是接收上級調度指令、控制現地控制單元和實現對電站設備及其運行狀況監視和控制，其中，硬件模塊和軟件平臺完成對水電站同期、測控、交流量采集、調速、勵磁、輸配電、保護、直流系

統、水位等現場監控操作、遠程網絡監控操作。主控制層采用交換機來組成快速以太網,通過組態軟件以及網絡適配器實現相互通信，現場控制單元層利用RS-485和CAN現場總線進行通訊,采用自由口協議或者Modbus協議實現PLC與監控層之間的通訊。

遠程監控中心（控制層）通過互聯網、現場網絡實時采集、監控各水電站的現場實控網（如發電機實控網、輸配電實控網、水位監控實控網、直流電源實控網）中的參數，并進行數據處理和保存，由監控中心進行動態監管，及時掌握各被監控水電站的各發電機組、輸配電設備情況。

5.4.3具備技術要求

（1）全數字化通信；

（2）監控中心將以太網、互聯網當通道，可直接訪問、操作現場實控網的內存和引腳；

（3）系統結構有高度分散性，現場環境的強適用性；

（4）系統具有極高的性價比；

（5）系統通信安全性高；

（6）系統可互訪，實時性強；

（7）開放性的網絡。

5.4.4主要功能

（1）可遠程或現場監控、采集發電機運行參數、輸配電設備狀態及其電參數和非電參數、直流電源系統參數，具有應急報警功能；后臺計算機可根據用戶需要將采集參數進行分析和存儲，對存儲數據可歷史查詢；

（2）對發電機組，可實現遠程或現場開、停機，按設定的有功、無功運行；可遠程或現場調節有功、無功；

（3）可遠程或現場監控、采集水位，根據水位智能調節發電機負荷，最大程度的有效利用水力資源，提高發電效益，并分析各小電站的各個機組發電效率；

（4）可遠程或現場設定發電機運行參數及其保護整定值，可設定主變、線路保護整定值；

（5）有遠程拍照、錄音功能，具有圖像、音頻存儲、回放等功能。

6結束語

隨著安全生產標準化廣泛開展、水電站生產標準化管理理念的深入以及生產人員專業技術、操作技能的提高，具有技術成熟、價格低廉、功能齊全特點的計算機監控系統及自動化設備在小水電的廣泛應用，水電站“集控”理念具有極其廣泛的推廣應用價值。

作者簡介：韓春英（1972-），女，工程師，從事電站技術管理工作。

收稿日期：2015-10-12

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.011

中圖分類號：TV736

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）03-0035-04