巨型水電站防誤操作分析與探討

薛鋒 周向東 張志強

摘要：隨著水電技術的不斷發展，水輪發電機組單機容量也在不斷增大，截止目前國內已投產的水輪發電機組單機容量已達到100萬千瓦。隨著單機容量的不斷增大，系統穩定性問題也進一步突出，如何確保巨型水電機組安全可靠運行對電力系統安全至關重要。本文主要從防范人為誤操作等方面進行分析，并提出運行建議及預控措施。

關鍵詞：可靠性;穩定性;水電站;誤操作

引言

某巨型水電站是金沙江下游河段第一個梯級電站，該水電站分為左岸地下電站和右岸地下電站，各安裝 6 臺單機額定容量為85萬千瓦的混流式水輪發電機組，總裝機容量 1020 萬千瓦。該電站單機額定容量大，全廠裝機容量在云南電網占比高。云南電網和南方電網主網交直流解耦后頻率問題異常突出，若該電站機組出現故障甩負荷，會造成云南電網頻率大幅波動，因此確保機組安全可靠運行顯得至關重要[1-3]。

1 風險因素分析

1.1 啟停機、負荷調整頻繁

該電站作為西電東送的骨干電源點承擔著電網部分基礎性負荷。同時，由于云南電力資源的構成特性（水電裝機占比高、總量大）、南方電網峰谷負荷差距較大等客觀因素，該電站還承擔著大量的調峰調頻任務。根據設備操作統計顯示該電站2021年6月開停機達到636次，日均超過21次。2021年單個班次開停機最高達到了20次。如果一旦出現誤操作、開停機不及時或負荷偏差過大將造成電網頻率大幅波動，對電力系統的穩定運行造成極大的影響。

1.2 新投產設備隱藏缺陷暴露不充分

新電站投運后在一定程度上均會面臨缺陷暴露不充分的問題。比如一次設備制造安裝缺陷、二次回路設計原理不當、施工接線錯誤等問題。此類問題在正式投運前若未徹底解決將極大的影響設備可靠性，嚴重影響電站的安全運行。

1.3 值班員思想狀態波動

水電站往往都坐落在遠離城市的偏遠山區，值班員長期脫離城市生活容易與社會脫節，逐步形成一種封閉向內的生活狀態，極易出現消極的思想情緒。該電站所在區域為典型的干熱河谷氣候，天氣炎熱、空氣干燥、植被稀少，自然環境相較于大部分水電站更加惡劣，這種極端環境極易給人員造成壓抑感。同時運行工作種類繁雜、工作量極大，在這種高壓、重復的工作狀態下值班員易產生麻痹、缺乏敬畏的思想，從而給安全生產埋下巨大的隱患。

1.4 倒閘操作頻繁

該電站電氣一次設備數量多、分布廣、檢修操作任務重。全年操作任務百余次，操作項數萬條，且倒閘操作時間主要集中在枯水期幾個月內。如果因組織管理不當、方式安排不合理、人力資源分配不滿足要求、值班員精神狀態不佳等原因造成電氣誤操作，可能造成電氣設備的嚴重損壞，影響電力系統安全穩定運行。

1.5 對新設備運行規律掌握不夠充分

新投產的發電設備雖然都會在正式并網發電前進行全面的試驗，以驗證設備的性能、指標是否符合相關要求，并根據試驗情況確定最優的的參數。但這些通用的試驗并不能全面反映設備的運行特性或運行規律。值班員可能會因為對新設備的運行規律掌握不充分造成誤判，在出現異常、故障時做出不恰當的決策，造成故障范圍擴大并影響設備安全或電網穩定運行。

2 應對措施探索

2.1 優化開機流程、提高開機成功率

通過對流域已投產電站的運行情況總結和分析，該電站對開機流程進行了適當的優化，以確保更高的開機成功率。在開機流程中增加了開機至“輔助設備運行態”順控流程，在正式開機并網前可以將機組提前開機至輔助設備運行態，便于及時發現各輔助設備異常情況，為緊急消缺爭取時間，同時也可以在很大程度上提高開機成功率。

2.2 歲修期間開展計劃性功能驗證

通過運行數據統計發現各類設計性缺陷在投運1年后基本能充分暴露出來。可以通過對初期運行時暴露的各種問題進行分析，在歲修時開展各類有針對性的驗證試驗，以此縮短設計性、家族性缺陷的暴露周期，以保障電氣設備的運行安全。

2.3 關注值班員思想動態重視心理健康疏導

針對水電站運行值班員生活、工作環境的特點定期組織專業的心理輔導機構進行心理輔導，讓值班員能夠很好地管理自己的情緒與心理健康。成立各種業余協會，以協會為依托開展豐富多彩的業余活動，以此擴大值班員交友范圍為情緒的宣泄提供契機和途徑，以此確保能以積極平和的心態參與到工作中。積極探索運行倒班模式，選取恰當的倒班周期，避免值班員長期在高壓狀態下工作產生疲勞與麻痹從而增加人為誤操作的風險[4]。

2.4 加強新投產設備趨勢分析

現在水電站一般都配置了具有數據儲存、故障追憶、數據分析等功能的趨勢分析系統。對新投運設備的重要運行參數每日應進行趨勢分析，分析其趨勢變化，以此快速掌握新設備運行規律。

2.5 設置監控系統操作口令

該電站結合流域其他電站運行經驗，在監控系統中設置了設備的操作口令。在監控上對于不同的設備進行操作時必須輸入相應的操作口令，只有當輸入的口令與預設口令一致時指令才能下發，否則監控系統拒絕執行該條操作指令。該措施可以有效避免運行值班員在頻繁的監控系統操作出現人為誤操作，為設備安全運行和電力系統穩定提供了極大保障。

2.6 在生產現場張貼必要的操作提示標語

結合生產實際和運行值班員操作習慣，在生產現場的重要設備、關鍵設備處張貼簡要的操作注意事項、風險點，對值班員進行提示和警醒。以此降低值班員對設備操作風險把控不全面、不到位帶來的負面影響，切實保障操作的可靠性和合理性。

2.7 重要操作實行雙重監護

遇到重要操作除了常規的操作監護制，該站在一定程度上還實行了遠方監護，即集控中心下達操作命令后在遠方的監控系統上對電站的倒閘操作進行必要的監護，遇到異常情況或出現不正常操作及時提醒。由此可以極大地減小人為電氣誤操作對系統的不利影響。

3 現狀與效果

一年多時間里該電站面對邊接機邊檢修、頻繁開停機和負荷調整、繁重的倒閘操作、值班員思想狀態波動等一系列難題，積極探索防范人為誤操作和提高設備可靠性的措施，至今未發生惡性人為誤操作事件，保持著零非停的優良記錄。

4 結語

水電裝機容量在云南網比例較大，故水電站的安全穩定運行是保障云南網安全穩定的基石。本文以該水電站面臨的特殊自然、技術、人員因素為著手點進行風險分析，并以此為基礎制定防范措施，目前效果良好。水電站安全穩定運行是水電運行人員一直不斷探索的問題，希望本文能夠為此提供思路、貢獻綿力。

參考文獻：

[1]賀曾良 . 流域梯級電站群集控防誤操作探索及實踐 [J]. 水電站機電技術，2020，43（4）：18-20.

[2]彭俊春，周懋文 . 異步聯網后電網頻率穩定影響因素研究 [J]. 云南電力技術，2017，45（2）：107-109.

[3]張坤，王堅 . 基于云南異步聯網的大擾動下風電場脫網問題研究 [J]. 云南電力技術，2020，48（6）：1-6.

[4]張永勝，王艷東 . 發電廠電氣誤操作影響因素與安全管理思路解析 [J]. 科技創新與應用，2016，3：178.

作者簡介：薛鋒（1990-），男，重慶永川，大學本科，工程師，目前從事水電廠運行維護相關工作。