龍灘水電站“無人值班”運行模式可行性探討

張繼承

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電站“無人值班”運行模式可行性探討

張繼承

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

結(jié)合龍灘水電站現(xiàn)狀,從監(jiān)控方式、設備狀況、人員素質(zhì)狀況、管理制度建設情況等幾個方面,初步分析了電站實行“集中控制、無人值班”的可行性,指出了目前電站實行“無人值班”存在的不足,并提出了相應的改進措施,對擬實行“集中控制、無人值班”的水電站具有一定的指導意義。

運行模式；集中控制；無人值班；龍灘水力發(fā)電廠

0 引 言

“無人值班”是水電廠值班方式改革和發(fā)展的更高階段,對水電廠的設備狀態(tài)、自動化水平、人員素質(zhì)和管理水平都提出了更高要求,是水電廠一流設備、一流人才、一流管理的重要標志。

2016年底,隨著大唐集團廣西分公司水電廠群實行“集控運行”的日益臨近,龍灘水電站運行值班方式也將邁向高級階段,實行“無人值班”的運行管理模式也將提上議事日程。

1 國內(nèi)外水電站“無人值班”的發(fā)展與現(xiàn)狀

隨著水電站設計理念日益更新,發(fā)電設備性能和可靠性的大幅提高,以及計算機控制技術和通訊技術的高速發(fā)展,“無人值班”方式的水電站規(guī)模由中小型向大中型、由單站向流域和水電站群快速推廣,水電站“無人值班”的模式也逐步由初期的“夜間關門、遠方控制、少人值守”向“無人值班、夜間關門、遠方控制”和“集中控制、無人值班、少人值守”的模式快速發(fā)展。

20世紀60年代,日本的水電站開始探索“無人值班”模式；80年代,國外一些發(fā)達國家開始推廣水電站“無人值班”方式,日本有106座水電站實現(xiàn)了93%的無人操作比重；到上世紀末,法國的杜朗斯-維爾登水電站群實現(xiàn)了集中控制,各水電站實行“關門運行、遠方控制、定期巡檢”的值班方式。

我國于20世紀90年代開始探索水電站“無人值班”模式。1996年,原電力工業(yè)部頒布了《水電廠“無人值班(少人值守)”的若干規(guī)定(試行)》,水電站運行管理體制改革得以快速推進。截至1998年底,廣州抽水蓄能、遼寧太平灣、湖北葛洲壩和清江隔河巖等4座大中型水電站率先實行了“無人值班”(少人值守)運行方式。2002年9月28日,國家電力公司印發(fā)《關于水電廠無人值班的若干規(guī)定的通知》(國電發(fā)〔2002〕685號文)；隨后,國內(nèi)水電企業(yè)掀起了探索“集中控制、無人值班”等各種管理模式的高潮。目前,南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻公司旗下的廣州抽水蓄能電站、惠州抽水蓄能電站、清遠抽水蓄能電站、魯布革水電站等,均采取“關門運行、遠方控制”的值班方式；華能瀾滄江公司旗下的糯扎渡、小灣、漫灣、景洪等水電站,華電烏江公司旗下的構(gòu)皮灘、洪家渡、東風、烏江渡等水電站,國電大渡河公司旗下的瀑布溝、龔嘴、銅街子等水電站、湖北清江公司旗下的水布埡、隔河巖及高壩洲等水電站,均實現(xiàn)流域水電站“無人值班、集中控制”的值班方式。其中,火溪河流域的涪江公司4個梯級水電站在設計上就取消了廠房內(nèi)中控室,實行遠方集中控制。

2 龍灘水電站現(xiàn)狀與“無人值班”條件

龍灘水電站是紅水河梯級開發(fā)龍頭骨干控制性工程,是我國目前已建成投產(chǎn)發(fā)電的第5大水電工程。無論是電站的設計、施工,還是設備的安裝、技術改造、運行管理等均秉承科學嚴謹、實事求是的態(tài)度,本著循序漸進的原則,采取“全面規(guī)劃、先行試點、確保安全、因地制宜、講究實效”的方針,圍繞“無人值班(少人值守)”的運行模式,積極穩(wěn)妥地推進,以達到安全文明、優(yōu)質(zhì)高效的目標。

2.1 監(jiān)控方式

2.1.1 基本監(jiān)控方式

龍灘水電站投產(chǎn)運行已11年。隨著計算機監(jiān)控技術飛速發(fā)展,設備技術改造工作的深入推進,自動發(fā)電控制(AGC)、自動電壓控制(AVC)功能先后投入運行,電站機組能夠準確、可靠地依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令,自動進行機組的啟?？刂坪拓摵烧{(diào)節(jié)；500 kV 系統(tǒng)斷路器、隔離開關、接地開關,10 kV廠用電斷路器、400 V廠用電進線和母聯(lián)斷路器等一次設備已全部實現(xiàn)遠方操作功能；站內(nèi)主要附屬設備均實現(xiàn)獨立自動運行和遠方啟停控制。

2017年,隨著集控中心正式投入運行,龍灘水電站全部實時信息上送集控中心,并設置專席監(jiān)控。同時,自動經(jīng)濟調(diào)度(EDC)功能也將實現(xiàn)。至此,龍灘水電站從監(jiān)控方式上已完全滿足“無人值班”的要求。

2.1.2 調(diào)度信息傳遞

龍灘水電站屬南網(wǎng)電網(wǎng)直調(diào)廠站,電站與電網(wǎng)調(diào)度間的信息傳遞方式和內(nèi)容已非常可靠、完善；電站與遠在南寧的集控中心之間的生產(chǎn)調(diào)度信息借助南方電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)A、B和通信運營商的光纖網(wǎng)絡進行傳遞。

電站設有站內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度電話、電網(wǎng)調(diào)度電話各1套,并配備了2套衛(wèi)星應急電話(南方電網(wǎng)和大唐集團各1套)；廠區(qū)內(nèi)移動、電信、聯(lián)通信號全覆蓋,電站行政電話正常時采用電信通訊,同時運行值班室配備了2臺移動公司的電話,作為臨時應急備用通訊工具。從調(diào)度信息傳遞方面看,電站基本滿足“無人值班”對通訊調(diào)度高效性和可靠性的要求。

2.2 設備狀況

龍灘水電站一期7臺水輪機及其輔助設備由東方電機股份有限公司(DFEM)、伏伊特西門子水電公司(VSH)、上海希科水電設備有限公司(SHEC)聯(lián)合提供；1～4號、7號發(fā)電機組為哈爾濱電機廠制造,5、6號發(fā)電機組為東方電機股份有限公司制造；7臺500 kV組合式主變壓器由特變電工沈陽變壓器集團有限公司制造；7臺發(fā)電機出口開關為瑞士ABB整套進口；1～5號機組勵磁調(diào)節(jié)器由廣州電氣科學研究所聯(lián)合瑞士ABB研制,6、7號機組勵磁調(diào)節(jié)器已改造為廣州擎天電氣控制實業(yè)有限公司的EXC9000型勵磁調(diào)節(jié)器；調(diào)速器微機數(shù)字式控制器、系統(tǒng)軟件、主配壓閥由法國ALSTOM公司提供；電液轉(zhuǎn)換器采用德國BOSCH公司的伺服比例閥；4、6號機組調(diào)速器電氣控制柜改造為東方電機有限公司HGS-X20型調(diào)速器；500 kV GIS設備為河南平高東芝高壓開關有限公司制造；監(jiān)控系統(tǒng)為國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)；繼電保護裝置主要為南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)。經(jīng)過10年的更新改造和完善,全廠設備運行狀況良好。

全廠主設備完好率均為100%,主輔設備一類率自2012年起已連續(xù)4年達到100%。水輪發(fā)電機組、主變壓器、發(fā)電機出口斷路器、GIS、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護裝置運行穩(wěn)定,主設備缺陷率逐年下降,近2年均控制在每年每臺2項以內(nèi)。機組自動化裝置和元件配置齊全,運行穩(wěn)定可靠,近2年開機成功率均達到100%。機組現(xiàn)地LCU為雙CCU配置,每個CCU分別由交、直流雙路供電。主設備繼電保護均采用雙重化配置,運行穩(wěn)定,正確動作率100%。機組設有多重事故停機保護，過速時可通過監(jiān)控系統(tǒng)自動或遠方硬接線回路手動落進水口閘門。調(diào)速器采用“雙冗余微機數(shù)字控制器+雙冗余伺服比例閥電液隨動系統(tǒng)+純機械液壓手動”的結(jié)構(gòu)。機組勵磁調(diào)節(jié)器采用“雙CCU冗余控制+手動”控制方式。

機組保護裝置均采用雙路直流供電方式；控制電源均采用直流、逆變電源和廠用電交流多重供電方式；勵磁控制回路采用直流、廠用電交流和勵磁變自用電三重供電方式。500 kV斷路器、機組出口斷路器保護跳閘均采用雙重配置,動作可靠性100%。10 kV廠用電6段母線電源分別取自6臺主變低壓側(cè),且采用環(huán)形接線,相鄰段可互為備用,1路外來10 kV電源可分別向其中的3段母線直接供電；10 kV和400 V系統(tǒng)已全部實現(xiàn)備用電源自動投入功能(BZT),動作成功率100%。電氣設備具有可靠的防誤操作閉鎖系統(tǒng),除400 V負荷斷路器,所有交流斷路器、隔離開關、接地開關和臨時接地線均具有完善的閉鎖裝置和邏輯,并實現(xiàn)了監(jiān)控上位機操作須微機五防閉鎖裝置授權(quán)的功能。

地下廠房除設置有充足的常規(guī)檢修排水泵、滲漏排水泵和臨時應急排水泵外,在地下廠房入口段還設置了截水溝。同時,在地下廠房各機組段、各層均設置了水位告警裝置,告警信息可實時上送監(jiān)控系統(tǒng),具備較完善的防水淹廠房的設施。全廠所有設備間隔均采用甲級鋼制防火門,并配備門禁系統(tǒng)；電纜橋架、電纜廊道、電纜孔洞均采用嚴密的防火封堵；廠內(nèi)各設備區(qū)按設備特性設置了完善的噴淋、噴霧和氣體消防裝置,以及火災自動檢測報警系統(tǒng)；全廠各區(qū)域均裝設工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)和應急廣播系統(tǒng),并實現(xiàn)了遠控功能。

2.3 人員素質(zhì)狀況

自設計階段開始,龍灘水電站設計、施工、運行、技改、培訓等所有工作均圍繞著“無人值班(少人值守)”的生產(chǎn)運行模式開展。2007年5月,首臺機組投產(chǎn)發(fā)電；2008年12月,一期7臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電；2009年5月,值班人員全部撤出地下廠房,初步實現(xiàn)“夜間關門”的運行值班方式。隨著設備技術改造的不斷推進,設備運行可靠性逐步提高,以及運行值班人員綜合素質(zhì)的提升,運行值班人數(shù)逐漸減少。2014年7月開始實行大倒班,每值2人,從而實現(xiàn)了“夜間關門、少人值班”的運行模式,為電站投入集控運行后實行“無人值班”奠定了堅實的基礎。

2.4 管理制度建設情況

龍灘水電站在推進設備技術更新改造和提升人員綜合素質(zhì)的同時,在管理制度建設方面也緊緊圍繞著“無人值班”持續(xù)優(yōu)化、完善,并于2015年9月以高分通過中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織的標準化良好行為企業(yè)AAAA現(xiàn)場確認。

龍灘水電站制定了一系列的管理標準。其中,《運行管理標準》主要明確了運行管理工作的基本要求，以及運行方式、經(jīng)濟運行、設備維護與驗收、設備投運試驗、設備停服役、調(diào)度等方面的要求；《運行值班管理標準》主要明確了運行值班方式、值班人員配置要求、值班人員分工、值班工作內(nèi)容、值班紀律等方面的要求；《重要操作、重要作業(yè)管理標準》主要明確了重要操作和重要作業(yè)的分類、各級管理人員的到位分級及職責等方面的要求；《防止誤操作管理標準》主要明確了防止誤操作的總體要求,以及操作各系統(tǒng)、設備時具體防誤措施等方面的要求；《巡回檢查管理標準》和《運行巡檢標準》主要明確了巡回檢查的周期、路線、啟動特巡的條件以及巡回檢查的具體項目和內(nèi)容等方面的要求；《設備定期輪換與試驗管理標準》主要明確了設備定期工作的項目、內(nèi)容、周期和責任人等方面的要求；《在線尋呼系統(tǒng)管理標準》主要明確了ON-CALL人員的值班要求、ON-CALL信息分級和發(fā)布、ON-CALL響應等方面的具體要求。

3 實行“無人值班”存在的不足與改進措施

當前集控中心還處于籌備階段,集控中心與各水電廠之間的設備監(jiān)控界面還未明確。因此,龍灘水電站下一步應根據(jù)集控中心建設進度,及時與集控中心進行溝通、交流,盡快明確設備監(jiān)控界面,分清職責、明晰責任,按照“無人值班”的要求做好集控前的各項準備工作[1]。

現(xiàn)各項運行管理制度均未涉及“集控運行”和“無人值班”方面的內(nèi)容。故在實行“集控運行”和“無人值班”方式前,應對現(xiàn)行的《運行管理標準》、《運行值班管理標準》、《重要操作、重要作業(yè)管理標準》、《防止誤操作管理標準》、《在線尋呼系統(tǒng)管理標準》等規(guī)章制度進行補充、完善[2]。

當前,龍灘水電站的ON-CALL系統(tǒng)僅實現(xiàn)了發(fā)電機組、主變GIS故障和事故信息自動發(fā)送短信的功能,輔助系統(tǒng)故障信息還未納入ON-CALL系統(tǒng),且沒有音響提示,信息接收可靠性較低。為此,在實行“無人值班”前,應借助多組態(tài)數(shù)據(jù)分析平臺,進一步完善ON-CALL系統(tǒng),將主輔設備所有異常信息均納入ON-CALL系統(tǒng),借助現(xiàn)廠內(nèi)短信平臺分層分級發(fā)送異常事件信息[3]；同時,借助應急廣播系統(tǒng)在主要生產(chǎn)區(qū)域增加異常報警音響,在ON-CALL值班室增加故障、事故分類告警音響,確保ON-CALL人員第一時間接收到異常信息。因拉重值班區(qū)離中控樓距離較遠,遇到突發(fā)系統(tǒng)事故或通訊中斷,監(jiān)控權(quán)切回電廠側(cè)時,ON-CALL人員不可能在 3 min 內(nèi)趕赴中控室。為此,應在中控樓設置至少2間ON-CALL待令室,室內(nèi)應配備必要的日常起居、洗浴設施及通訊、警報器和辦公設備,以便值守人員24h值守待令；同時,中控樓應至少配備2名具有調(diào)令資格的值守人員(1人應具有值長資格)。

現(xiàn)推力軸承高壓油頂起裝置僅采用交流注油泵,未設置備用直流注油泵。應參考DL/T 1174—2012《抽水蓄能電站無人值班技術規(guī)范》的要求,設置備用直流注油泵[4]?，F(xiàn)水淹廠房保護僅設有報警功能。應參考DL/T 1174—2012和《水電廠無人值班的若干規(guī)定》的要求,水淹廠房保護設兩級,第一級報警,第二級為動作出口,啟動所有機組緊急停機流程[5]。現(xiàn)水輪機頂蓋水位過高報警未動作停機。應參考《水電廠無人值班的若干規(guī)定》的要求,對水機保護進行優(yōu)化、完善,增加水輪機頂蓋水位過高停機功能。

當前,龍灘水電站發(fā)電機保護、現(xiàn)地LCU、調(diào)速器均未設置失電動作停機保護。應參考DL/T 1174—2012和《水電廠無人值班的若干規(guī)定》的相關要求,當上述系統(tǒng)直流電源完全消失時,立即啟動機組停機流程?，F(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)在開機不成功時,僅推出開機失敗簡報信息,未設置自動返回停機狀態(tài)流程。應參考《水電廠無人值班的若干規(guī)定》,增加開機不成功則啟動停機流程,使機組自動返回到停機狀態(tài),并報警。

4 結(jié) 語

大型水電站“無人值班”在我國已處于推廣階段,有較多的經(jīng)驗可借鑒。同時,現(xiàn)代的監(jiān)控技術和設備已非常成熟。經(jīng)綜合分析,龍灘水電站已初步具備“集控運行”條件,若實現(xiàn)“無人值班”還需進一步完善一些技術問題。只要結(jié)合電站實際情況,轉(zhuǎn)變觀念,進一步優(yōu)化控制流程和管理規(guī)范,龍灘水電站實現(xiàn)“無人值班”指日可待。

[1]鄭威. 梯級水電廠集中控制運行模式探索[J]. 湖北水力發(fā)電, 2007, 71(4)： 49- 51．

[2]王勁夫, 林峰. 中型梯級水電站實現(xiàn)“無人值班”集中監(jiān)控的技術探討[J]. 水電廠自動化, 2005, 101(1)： 49- 52．

[3]楊金棟, 周志清, 方輝欽. 我國水電廠“無人值班”(少人值守)工作評述[J]. 水電自動化與大壩, 2002, 26(5)： 1- 3．

[4]DL/T 1174—2012 抽水蓄能電站無人值班技術規(guī)范[S]．

[5]劉曉波. 水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢探討[J]. 水電廠自動化, 2007, 114(4)： 25- 30．

(責任編輯 楊 健)

Discussion on the Feasibility of Unattended Operation of Longtan Hydropower Station

ZHANG Jicheng

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

Based on current situation of Longtan Hydropower Station, the feasibility of “Centralized Control and Unattended Operation” of station is analyzed from the aspects of monitoring mode, equipment condition, personnel ability and management system. Some problems which cannot meet the requirements of unattended operation are pointed out and corresponding improvements are also put forward. The experiences have certain guiding significance to hydropower stations which plan to implement centralized control and unattended operation．

operation mode; centralized control; unattended; Longtan Hydropower Plant

2017- 02- 14

張繼承(1972—),男,湖北?？等?工程師,主要從事水電廠運行管理工作．

TV736(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0011- 03