水電站遠程集控及運維模式探討

葉細紅

（紅河廣源馬堵山水電開發(fā)有限公司，云南 個舊 661199）

0 前言

水電站運維的關鍵體現(xiàn)在控制技術的選擇，目前常見的控制技術分別是電磁、PLC、遠程集控三種控制技術，通過常見遠程集控技術諸如遠程集控平臺，設備兼容技術，通訊模塊化技術，機電設備參數(shù)檢測趨勢分析技術，機組運行優(yōu)化技術，電站梯級調度及運行優(yōu)化技術，水工建筑物安全監(jiān)測、預警技術，生產(chǎn)管理技術，結合有關技術重點事項能夠最大化遠程控制效果。

1 水電站運維技術及管理發(fā)展

控制技術是水電站運維的重要方面，可以說控制技術的不同決定了水電站運維方式的差異，控制技術的發(fā)展歷經(jīng)了3 個階段[1]。

1）電磁控制的運維技術，電磁控制技術是比較低效落后的一種控制技術，由于開發(fā)較早機器迭代快，目前的設備缺乏維護，老化現(xiàn)象嚴重，并且由于技術人員相應培訓工作不到位，導致整體管理不善，比如水電站中一套完整設備輸出可達一萬千瓦，但水電站內部工作的人員只有最多幾百人，落后的控制能力導致電磁控制運維極有可能造成運維效率低，拖累水電站整體運行效果。

2）PLC 控制的運維技術，PLC 是一種更加先進的運維技術，可以實現(xiàn)在無人值班的情況下自動運維，由于其自動運行能力能為水電站運行降低很多的成本，其技術的先進可靠性也能避免許多電磁控制下的故障問題。但是這類設備升級換代比較快，不同機型的操作特點存在較大差距，導致電站維護管理人員難以跟上最新機型的操作要求，導致維護常常存在多方面的困難，嚴重拖累了效率。這類設備還存在兩類突出問題，一是缺乏對設備的故障檢測能力，即在故障即將發(fā)生前對于系統(tǒng)內相關參數(shù)查證不符后進行有關預報的能力差導致設備使用中常常突然停止，拖累運維效力。

3）遠程集控的運維技術，遠程集控技術是借助互聯(lián)網(wǎng)的控制能力在較遠的距離內控制電站內各類設備的正常運行，保證相關運轉在正常的范圍內。遠程集控技術需要專門的遠程集控控制中心配備相關的控制系統(tǒng)操作系統(tǒng)，通過信號傳輸方式將有關的控制信號傳達給各電站，再有各電站內部的分控裝置進行分管控制，這樣能在最大效率運作的前提下保證各個機組設備的正常運轉。是一項更加安全、操作更加只能可以由專人負責的控制系統(tǒng)。

2 水電站遠程集控必備技術

1）遠程集控平臺，遠程集控平臺是借助互聯(lián)網(wǎng)或者專網(wǎng)技術，在集控中心與水電站之間相互協(xié)作的信息化系統(tǒng)控制下，對水電站內部的機電實行遠程控制，機電內部的智能化系統(tǒng)與信息化系統(tǒng)間有良好接入，可以響應集中中心的操作命令，達到遙測、遙控、遙信、遙調、遙視的五遙操作。

2）設備兼容技術，集控中心計算機監(jiān)控設備能夠保證與PLC、儀表、保護裝置兼容，即能完全滿足智能監(jiān)控設備與水電站間交流監(jiān)控能力。

3）通訊模塊化技術，水電站的互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)技術需要有一定的網(wǎng)絡，包確保能在多種網(wǎng)絡條件下實現(xiàn)信息傳輸，集控中心與水電站內部要能互通4G 網(wǎng)、光纖公網(wǎng)、光纖局域網(wǎng)，實現(xiàn)系統(tǒng)對多種網(wǎng)絡的需求。

4）機電設備參數(shù)檢測趨勢分析設備，設備參數(shù)的變化的原因明確反映設備相關問題，為了提高水電站機組的運維能力要在對相關參數(shù)進行收集的前提下進行相應的預測，找出參數(shù)變化原因，提前發(fā)現(xiàn)智能機組存在的問題，避免故障的發(fā)生

5）機組運行優(yōu)化技術，由集控中心安排制定各電站發(fā)電計劃，調節(jié)控制各機組的水位，綜合計算出電站機電的開機臺數(shù)，對相應機電的工作負荷進行定量設置，保證機電在最低耗能前提下達到發(fā)電瓦數(shù)，避免多發(fā)電，盡量控制能耗。

6）電站梯級調度及運行優(yōu)化技術，通過設備的自動檢測上流水域，降雨導致的水庫水位上漲及水庫水源流出情況綜合分析，針對數(shù)據(jù)走勢判斷一定時段內水庫水位變化，提前預測及時調動機組，在最低能耗下綜合利用水資源發(fā)電。

7）水工建筑物安全監(jiān)測、預警系統(tǒng)，水工建筑安全檢測系統(tǒng)不只是針對電站內部建筑物情況如應力、變形、滲流等進行監(jiān)視，還要能夠涵蓋電站附近環(huán)境變化的數(shù)據(jù)，比如滑坡、泥石流，實現(xiàn)對建筑自然災害的快速監(jiān)測預報保證在最低時間內完成安全補救，疏散舉措。

8）數(shù)據(jù)反饋技術一些無人值班電站加固安全網(wǎng)需要研制專門的監(jiān)控平臺提供給電站機組人員，包括實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、相關預警預報，防止站內監(jiān)測防護設備失效導致的發(fā)電、安全事故。

9）生產(chǎn)管理系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)將電站內部各項參數(shù)，技術維護納入管理，通過將發(fā)電生產(chǎn)、設備運行維護、生產(chǎn)有關技術、物質保障納入平臺管理，收集核心設備的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過系統(tǒng)分析給電站人員決策提供參考依據(jù)，維護電站高效運轉運作。

3 遠程集控重點技術管理

考慮到集控中心對各電站內部管理的主要工作我們可以認為集控中心的調度工作主要包括調整負荷、監(jiān)控設備運行監(jiān)控、處理異常三個方面[2]。

1）設備操作監(jiān)控全面覆蓋，通過人機交互界面實現(xiàn)人機雙控，最大化避免操作錯誤，相關監(jiān)控畫面質量要求高，確保畫面無損流暢，高清能夠還原現(xiàn)場操作步驟，為后續(xù)監(jiān)修檢測提供依據(jù)。

2）信息上傳要經(jīng)過嚴格控制，呈現(xiàn)最有用的信息，確保給檢測人員提供最核心數(shù)據(jù)，篩選數(shù)據(jù)時候根據(jù)優(yōu)先性原則將最能反映事故，故障，運行情況的參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給中心，盡量削減信息量。或者可以設定發(fā)電機的定子線圈溫度，將溫度控制在一定值內根據(jù)排序的高低選擇最高的三點進行上傳，最直觀反映信息。為了過濾垃圾信息保證最大化有效信息量，可以設置相關信息數(shù)據(jù)挑選原則，在最有效率下選擇有效信息[3]。降低集控中心信息篩選量以確保對電組調節(jié)效率提高，爭取時間減少生產(chǎn)安全損失影響。

3）分類監(jiān)控，可以根據(jù)操作級別及監(jiān)控時間的差別分為安全監(jiān)控、過程監(jiān)控、經(jīng)常性監(jiān)控3 種，每種監(jiān)控都要對監(jiān)控管理到的故障等級進行劃分，安全監(jiān)控主要針對電站機電的運作能力進行監(jiān)測，監(jiān)測的內容劃分為兩類，一類是故障監(jiān)測即對機電內部相應故障發(fā)生進行監(jiān)測預警，二是非故障監(jiān)測，非故障監(jiān)測主要針對機組性能在常規(guī)范圍內的監(jiān)測，確保各項性能穩(wěn)定。過程監(jiān)控主要涵蓋調節(jié)過程、操作過程、設備操作規(guī)范過程，這類監(jiān)控主要將設備運行中給予的相關操作進行記錄，包括進行設備調節(jié)，維護、相關操作細則、操作規(guī)范設備的過程，將整個調節(jié)過程納入記錄，除了設備運行過程監(jiān)控還要將開關機納入監(jiān)控范圍，并對一個周期內所有操作過程實現(xiàn)全紀錄，在一個周期結束后才能停止，監(jiān)控設備除了記錄也要與相關的預警處理系統(tǒng)接通，在發(fā)現(xiàn)問題情況時上報系統(tǒng)，進行相應解決。經(jīng)常性管理要確保在計算機系統(tǒng)操作下實現(xiàn)對設備特定數(shù)值的全周期監(jiān)控，通常系統(tǒng)包括計算機操作系統(tǒng)、含電設備，通道，是指在每一項機電設備上通過接口與計算機相連，保證數(shù)據(jù)傳輸將相關運行情況反饋操作系統(tǒng)，實現(xiàn)設備與系統(tǒng)的常連接。

4 結束語

水電站遠程集控運行能夠確保在最大化滿足發(fā)電需求的同時，對資源進行調度優(yōu)化，并針對常見電廠建筑、環(huán)境的威脅進行災害預警。常用的集控技術是遠程集控平臺，設備兼容技術，通訊模塊化技術，機電設備參數(shù)檢測趨勢分析技術，機組運行優(yōu)化技術，電站梯級調度及運行優(yōu)化技術，水工建筑物安全監(jiān)測、預警系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)，對集控技術實現(xiàn)重點管理要確保下面：注意監(jiān)控全面覆蓋、信息上傳嚴格控制、分類監(jiān)控。