張坑電站智慧化改造實踐

李慧娟

(金華市五百灘航運開發有限公司，浙江 金華 321000)

0 引 言

截至2019年年底，我國農村小水電站有4.5萬余座，占全國電力總裝機容量的4.1%。小水電廣泛分布在農村及山區，對農村和山區脫貧攻堅、消薄扶貧、改善生態環境等方面起到了積極作用，提升了當地的經濟，解決了部分人員的就業，

這4.5萬余座農村小水電站中，約占90%的是發電機電壓為400 V的低壓機組。這些電站因裝機容量較小，限于投資、運維人員自身的技術能力、思維理念等方面的因素，在電站建設過程中，電站的設備相對較簡陋，與高壓機組相比較，自動化基本沒有，發電靠手動，更談不上智慧化。同時，農村小水電站地處偏僻，電站運行人員年齡普遍偏大，以當地的村民為主，談不上運行管理專業化，村里的年輕人均在外工作，農村小水電站的運行面臨后繼無人的困境。

要改變農村小水電的現有局面，可以從兩個方面著手。一是技術方面。通過對主輔機設備的改造，提高電站的自動化和智慧化水平，電站實現無人值班有人值守。二是管理體制方面。電站可以由運維公司收購或委托運維，進行集約化管理，組建專業的運維隊伍，由專業的人員做專業的事。通過技術改進與管理體制來保證小水電站安全可靠并長期穩定運行，促進小水電綠色發展。

1 電站概況

浙江省金華市婺城區張坑電站裝機容量為1臺320 kW臥式機組，水輪機型號為斜擊式XJA—W—55/1×14.5，發電機型號為SFW—W320—10/850，電壓400 V，無刷勵磁。水輪機、發電機均為2012年的產品，調速器為手電兩用，勵磁手動；主閥為手動閘閥，發電機開關柜無自動控制功能，電站運行方式為全手動。

2 改造實踐

2021年初，自動化基礎薄弱的張坑電站由國有的婺城區五百灘綠能公司收購。為提高電站自動化控制與智慧化管理水平，公司隨即開始著手電站的智慧化改造，改造目標是實現電站無人值班。

五百灘綠能公司的智慧化管理分為三個層次：第一層為電站的智慧化無人值班；第二層為公司的集控中心；第三層為公司的智慧化管理云平臺。張坑電站的智慧化改造為第一層的電站智慧化改造。

根據電站原有情況，電站要實現無人值班智慧化管理，發電機開關柜應更換為發電機智慧管理控制系統、手電兩用調速器應更換為液壓調速器、無刷勵磁調節器應更換為自動調節器、機組主閥應更換為液控球閥，確保電站機組實現自動控制。

為使改造具有針對性，適合低壓機組的特點，機組智慧控制系統選用杭州國望科技有限公司的產品，與發電機的開關組成一個控制柜，在控制的觸摸屏上實現機組的開機、停機控制、負荷調節，機組實現自動同期并網，具有完善的電氣保護。調速器的電控部分也放在智慧控制系統中，在機旁只有液壓部分，體積小巧；無刷勵磁調節器也裝在智慧控制屏上。智慧控制屏具有集成度高，在電站現場具有外部接線少的特點，便于現場改造施工。

電站智慧控制系統具有高度自動控制功能，除在智慧控制柜上通過觸摸顯示屏控制機組外，還能通過另外3種方式對機組進行控制。一是通過手機對機組進行開停機控制與負荷調節控制；二是根據前池水位自動控制機組的開停機與負荷調節；三是在集控中心實現對機組的開停機控制與負荷調節控制。不同的控制方式可以應對不同的管理要求、來水以及峰谷電價對控制的要求。

因豐水期，未能將機組主閥更換為液壓操作主閥，在枯水期再安排更換。

3 實施效果

張坑電站智慧化改造完成后，豐水期運行已2個多月，達到電站“無人值班、自動運行”的目標。自動控制功能齊全、運行可靠，電站值守人員主要負責周邊巡查和前池攔污柵清污，減少了電站運行人員。電站內設備布置簡潔，設備改造完成后，電站對廠房環境進行整治，形象面貌煥然一新。

4 結 語

從張坑電站的智慧化改造實踐看，從技術和管理方面著手，是可以提高電站運行的可靠性、安全性，改變目前農村小水電面臨的困境，解決農村小水電的技術、人員等問題。小水電在節能減排方面的作用是毋庸質疑的，智慧化改造是一條符合農村小水電長期綠色發展的道路。