摘 要：本文從電站的運行實(shí)際出發(fā)主要介紹了電站自動(dòng)化設備的配置，自動(dòng)化沒(méi)備在運行實(shí)踐中出現的一些問(wèn)題及其解決辦法

　　關(guān)鍵詞：水電站 無(wú)人值班

　　1、引言

　　早在二十世紀六十年代我國就開(kāi)始提出提高水電站的自動(dòng)化水平逐步實(shí)現水電站的少人值守，然后過(guò)渡到無(wú)人值班。盡管?chē)�外己�?jīng)在水電站和變電站大量實(shí)現了少人值守和無(wú)人值班，但由于當時(shí)的自動(dòng)化技術(shù)不高和對我國人口眾多須解決就業(yè)問(wèn)題等歷史現實(shí)，在當時(shí)對水電站無(wú)人值班還是一個(gè)頗有爭議的間題。

　　直到二十世紀九十年代，隨著(zhù)改革開(kāi)放的不斷深入，計算機技術(shù)及其應用的不斷發(fā)展，在我國水電站特別是大、中和流域開(kāi)發(fā)的中小型水電站群采用計算機監控技術(shù)等技術(shù)來(lái)實(shí)現水電站的無(wú)人值班條件完全成熟。目前無(wú)人值班（少人值守）已在我國的水電站得到廣泛的應用。

　　2、江埡水電站的基本情況

　　江埡水利樞紐工程位于澧水流域一級支流溇水，是一座以防洪為主的大型水利工程，是一座完全年調節的水庫。它1994年開(kāi)始動(dòng)工，2001年1月工程通過(guò)國家建設部和水利部組織的驗收。

　　江埡水電站為樞紐工程的一部分，裝有三臺10萬(wàn)千瓦的發(fā)電機組，采用發(fā)變組接線(xiàn)方式三回220KV線(xiàn)路分別送常德市的500KV樞紐變電站崗市變電站、津市市變電站和張家界市的胡家坪變電站，一條110KV線(xiàn)路與江埡水電站的反調節電站—關(guān)門(mén)巖水電站連接，將關(guān)門(mén)巖水電站的電能送入主網(wǎng)。江埡水電站在系統中主要作用是調頻和事故備用。整個(gè)樞紐工程的管理人員在開(kāi)始建設時(shí)定編為600人，經(jīng)過(guò)300人、150人，目前為60人的編制。主要負責水電站的運行、水庫防洪及調度、水庫管理和水事執法。

　　3、水電站無(wú)人值班的保障系統

　　要實(shí)現水電站無(wú)人值班（少人值守）必須具有下面幾個(gè)完善、可靠的保障系統。

　　3.1 人員的高素質(zhì)是實(shí)現水電站無(wú)人值班（少人值守〕的首要條件

　　電站1995年籌建開(kāi)始時(shí)，我們就按照堅持少而精、素質(zhì)高、事業(yè)心強、敢于負責；具有與其工作相適應的文化程度；做到一工多藝、一專(zhuān)多能的原則，招聘和培養員工。首先是從大、中專(zhuān)學(xué)校招聘學(xué)生，1996、97年分別招聘了大、中專(zhuān)生，然后將他們送到常規控制的水電站和自動(dòng)化程度較高的水電站進(jìn)行運行、檢修培訓。經(jīng)過(guò)兩年多的培訓，1999年順利完成接機任務(wù)。

　　3.2 我站自動(dòng)化設備的配置及改造

　　實(shí)現水電站無(wú)人值班，那么水電站應有“可靠、自動(dòng)的控制系統，完善的保護系統和可靠的電源，能在最不利的惰況下保證發(fā)電機組的斷路器跳開(kāi)、運行的機組正常停運，導葉前的進(jìn)水閥或快速閘門(mén)關(guān)閉�！痹鯓硬拍芩阃晟�、可靠呢，因為我國至今還沒(méi)有制定一部完整的有關(guān)無(wú)人值班（少人值守）的規范性文件或標準，也就只有通過(guò)設計和運行實(shí)踐的不斷總結、完善來(lái)實(shí)現無(wú)人值班。

　�。�1）計算機監控系統

　　計算機監控系統是水電站自動(dòng)化的核心。完善、可靠的計算機監控系統能有效地完成對機組和主設備的各項操作和控制，提高電站的運行管理水平。我站計算機監控系統采用的是雙重配置，也就是將上位機、前置機和下位機RTU采用嚴格要求的雙重配置。運行中他們能自動(dòng)切換，保證機組安全可靠運行。

　�、賹�輸入計算機監控系統的所有模擬量、數字量進(jìn)行快速巡查，實(shí)現越限報警、事故順序記錄。

　�、趯�(shí)現對機組的起、停和各種工況轉換的控制，監視和操作。

　�、蹖�(shí)現對機組的有功功率和電壓的調節。

　�、軐﹄娬镜臋C組、變壓器、開(kāi)關(guān)等各種設備的異常情況迅速傳遞到控制中心或調度中心并報警，同時(shí)能實(shí)現事故停機。

　�、葑詣�(dòng)平穩切換和有效、方便的人機聯(lián)系。

　�、夼c控制中心計算機系統實(shí)現遙控、遙調、遙訊、遙測功能。

　　運行中發(fā)現，計算機監控系統還存在下列問(wèn)題：不能與中心調度所實(shí)現遙控、遙調、遙迅、遙測功能；ACC，AVC 不能投入等。針對這些問(wèn)題，我們和制造廠(chǎng)家一起通過(guò)采用分部處理技術(shù)和冗余技術(shù)，對LCU參數配置重新定義，井進(jìn)行了程序修改、變動(dòng)接線(xiàn)、現場(chǎng)和遠方試驗�，F在我站實(shí)現了電站與中調在遠方的所有操作，完成遙控、遙調、遙訊、遙測功能和AGC，AVC可靠投入運行的電站，也滿(mǎn)足了計算機監控系統開(kāi)機不成功自動(dòng)返回停機狀態(tài)的工況。

　�。�2）繼電保護裝置的雙重配置

　　220KV、1lOKV出線(xiàn)的繼電保護均采用了微機雙重配置，在每一套微機配置中的主保護或后備保護又由單獨的CPU控制。發(fā)電機、變壓器組保護的每一個(gè)主保護采用一個(gè)CPU控制，一個(gè)出口回路的方式，在設計和配置上保證了保護在任何情況下都能可靠動(dòng)作。自投運以來(lái)電站的各種主保護運行一直是正常的。

　�。�3）勵磁系統的雙重配置

　　我站勵磁系統采用ABB公司的雙微機可控硅勵磁裝置，它有“微機1”、“微機2”和“手動(dòng)”三種工作方式。每個(gè)微機調節器有兩種運行方式，即：恒轉子電壓運行方式（AVR）和恒轉子電流運行方式（FCR）。正常情況下為恒轉子電壓運行方式（AVR），只有在電壓采集系統失壓時(shí)，計算機自動(dòng)將調節器運行方式由AVR方式切自FCR方式運行。當一臺微機發(fā)生故障時(shí)，裝置自動(dòng)切換至另一微機運行。這套裝置投運以來(lái)，除二號發(fā)電機組的勵磁裝置微機發(fā)生一次故障以外，一直運行良好，在任何失壓的情況下都能保證機組可靠運行。

　�。�4）計算機自動(dòng)巡檢系統

　　水電站實(shí)現無(wú)人值班，在自動(dòng)裝置能及時(shí)、準確地提供各種運行信息外，還要保證在正常情況下定期對設備的巡視檢查。2000年我們通過(guò)招標采用艾因泰克公司提供的計算機自動(dòng)巡檢系統，系統包括工作計算機和手持計算機兩部分，工作計算機與電站MIS系統連接。電氣和水工巡檢人員巡檢時(shí)必須按照規定的路線(xiàn)、設備進(jìn)行，利用手持機與設備上的計算機條形碼進(jìn)行對話(huà)，當發(fā)現設備缺陷在現場(chǎng)直接輸入手持機，巡檢完畢后，將手持機與工作計算機連接后，巡檢信息進(jìn)入工作計算機并自動(dòng)形成表格和缺陷紀錄。表格和缺陷紀錄分級別查看與審閱，只有在經(jīng)過(guò)值長(cháng)審閱，檢修維護人員將缺陷消除或確認后才形成統計表格。目前我站計算機自動(dòng)巡檢系統具備巡檢管理、缺陷管理，檢修管理和維護管理四大功能。

　�。�5）計算機在線(xiàn)檢測系統一PSTA系統

　　我站在線(xiàn)檢測裝置在電站投產(chǎn)時(shí)一直處于癱瘓狀態(tài)，很不適應電站少人職守〔無(wú)人值班）的需要，2004年開(kāi)始進(jìn)行改造，去年全部完成，目前運行良好。該系統由數據服務(wù)器、WEB服務(wù)器。下位機柜、數據采集和處理系統的相關(guān)硬件與軟件等組成，在線(xiàn)檢測系統的監測對象是機組的振動(dòng)、擺動(dòng)、壓力及脈動(dòng)。渦殼差壓、定轉子間氣隙和機組有功、無(wú)功等工況參數。系統的功能包括：

　�、龠^(guò)濾過(guò)程、穩定過(guò)程、故障數據、工況參數發(fā)生變化時(shí)等各種數據記錄。

　�、跈C組狀態(tài)變化的檢查即狀態(tài)突變的發(fā)現。

　�、酃收虾腿毕莸姆治雠c判斷。

　�、軝C組性能分析。對機組甩負荷、變勵磁、變負荷、變轉速和導葉摩擦力矩試驗，相對、絕對效率試驗等的分析。

　�、輽C組的精細檢修。通過(guò)大量的現場(chǎng)數據和一些精確調整，可以找到機組的最優(yōu)運行工況或明顯改善機組的運行狀況，有效延長(cháng)機組運行壽命，降低事故率。⑥檢修效果的評價(jià)和網(wǎng)絡(luò )化遠程診斷。

　�、咧笇щ娬緳C組的優(yōu)化運行。

　�、酄顟B(tài)報告的定期制作。在線(xiàn)檢測的各項信息和曲線(xiàn)通過(guò)電站的MIS系統傳輸與分析使用。

　�。�6）水電站群控制中心的通訊接口方式

　　目前在水電站的設計、運行中與上級調度中心的通訊接口方式通常采用RTU方式或通訊工作站方式。RTU方式一般采用高壓出線(xiàn)保護裝置的信號接點(diǎn)，這樣要滿(mǎn)足計算機監控系統和AGC、AVC的運行要求，因保護裝置的信號接點(diǎn)引出量不夠而需要擴張，在現場(chǎng)就有一定的困難，而目可靠性不夠。所以推薦在實(shí)現無(wú)人值班的中、小水電站群的控制中心采用通訊工作站方式。在設計或改造設計前提出按照規約由計算機監控系統開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)轉換軟件，這種方式就可以保證水電站群或單個(gè)水電站的控制的靈活性。

　�。�7）直流電源系統

　　傳統的直流系統方式現在己無(wú)法滿(mǎn)足水電站的自動(dòng)化設備和無(wú)人值班的要求。我站在直流系統考慮了兩套220伏直流蓄電池系統、兩套24伏直流蓄電池系統和兩套硅整流供電直流系統。正常情況下，一套硅整流供電直流系統在向保護、自動(dòng)裝置等提供操作電源的同時(shí)，還向220伏、24伏蓄電池進(jìn)行浮充電，當交流電失電或沖擊負荷時(shí)監控系統自動(dòng)投入一組直流電池系統，當運行中的直流供電裝置發(fā)生故障或進(jìn)行操作時(shí)，監控裝置自動(dòng)切換到另一套直流供電系統供電。雙重配置的UPS電源系統，兩條獨立的電纜各自向一臺UPS供電，它主要是為監控系統提供電源，兩套電源可自動(dòng)切換。在投產(chǎn)后的檢修中發(fā)現發(fā)電機保護的操作電源是單電源供電方式，一經(jīng)操作保護裝置的電源全部中斷，后我們將直流系統供電方式改造為雙電纜供電方式，滿(mǎn)足了在任何情況下都能可靠供電。直流電源系統的雙重配置和雙電纜供電方式保證了供電的可靠性。

　�。�8）消防系統

　　如何實(shí)現消防系統的自動(dòng)化操作與控制一直是水電站真正實(shí)現無(wú)人值班的一大難題。我站配備的是計算機集中控制滅火裝置，它有報警系統和火災聯(lián)動(dòng)系統兩部分組成，在中控室與計算機室采用的是氣體滅火裝置，其它則安裝了煙感式、纜式報警裝置和水消防裝置。當發(fā)生火災時(shí)火災聯(lián)動(dòng)系統迅速關(guān)閉火災現場(chǎng)的風(fēng)道。在報警的同時(shí)并啟動(dòng)滅火系統滅火。但在實(shí)際運行中也暴露了以下幾個(gè)問(wèn)題：一是煙感式或纜式火災報警系統的誤報：二是水消防系統的雨淋閥和電動(dòng)閥的誤動(dòng)、拒動(dòng)。針對上述問(wèn)題我們將煙感式和纜式火災報警系統承包給廠(chǎng)家進(jìn)行維護，雨淋閥和電動(dòng)閥進(jìn)行改造，目前運行良好。不過(guò)從根本上還沒(méi)有解決消防系統的自動(dòng)化問(wèn)題。

　�。�9）基礎自動(dòng)化元件

　　水電站的基礎自動(dòng)化元件是指各種類(lèi)型的電量、非電量傳感器、反映設備狀態(tài)的行程開(kāi)關(guān)、輔助接點(diǎn)，執行命令的電磁閥、伺服電機、各種開(kāi)關(guān)操作機構和獨立的調節裝置、自動(dòng)裝置等。通過(guò)它們將生產(chǎn)現場(chǎng)的各種數據、狀態(tài)、信息輸入計算機，然后由計算機將各種命令作用于被控制設備。

　　我站在運行初期，這部分是最傷腦筋的事，也是出現問(wèn)題最多的部分。我們投入近百萬(wàn)元資金對所有的電磁閥、水位、油位計、水系統的所有控制閥門(mén)、排水系統的調節裝置進(jìn)行了更換，采用目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的自動(dòng)化元件，保證了運行的可靠性。

　�。�10）電視監控系統

　　無(wú)人值班的水電站要時(shí)刻了解現場(chǎng)和設備外部情況，電視監控系統是必不可少的。傳統的工業(yè)電視監控系統可以做到對周?chē)�的環(huán)境進(jìn)行監控，但隨著(zhù)計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展，可以將傳統的工業(yè)電視監控系統改造成計算機多媒體電視監控系統，將計算機多媒體電視監控系統、在線(xiàn)檢測系統和消防報警系統等構成一套計算機多媒體電視遙控系統。

　�。�11）泄洪閘門(mén)的控制

　　我站目前采用的是遠方集中控制方式，由集控室對三孔中孔閘門(mén)和四孔表控閘門(mén)進(jìn)行計算機操作。為了集中和減少人員，我們對泄洪閘門(mén)的操作進(jìn)行了改造與試驗，通過(guò)監控系統將泄洪閘門(mén)的操作與電站機組的操作集中在同一控制室進(jìn)行和模擬在公司總部操作已獲得成功，實(shí)驗效果良好。

　　3.3 可靠的通訊系統

　　無(wú)人值班的水電站在管理模式上與常規控制的水電站有很大的不同，每一個(gè)電站的人員不論值班還是在休假都必須處在隨時(shí)召喚伏態(tài)，電站發(fā)生任何需要立即處理的事件應迅速到達現場(chǎng)參加事故處理。所以，可靠的通訊系統是保證電站安全運行的重要手段。為了做到這點(diǎn)，我站共配置了四套通訊系統，即：微波通訊系統、載波通訊系統、移動(dòng)通訊系統和固定電話(huà)通訊系統。微波和載波通訊系統主要用來(lái)與調度部門(mén)的聯(lián)系，電量、水情，保護信息傳輸以及調度部門(mén)、防汛指揮部門(mén)實(shí)現遙控、遙調、遙信、遙測等，針對地下廠(chǎng)房的特點(diǎn)，由我們投資，移動(dòng)電話(huà)公司協(xié)建的移動(dòng)通訊系統和固定電話(huà)通訊系統用于對電站員工的隨時(shí)召喚，員工在得到召喚的信息后立即返回電站，接受工作安排，使得每一位工作人員能很快地投入工作。運行實(shí)踐告訴我們，這是不夠的。通過(guò)人工進(jìn)行呼喚，有一定的時(shí)間誤差，建議采用自動(dòng)電話(huà)報警系統。將自動(dòng)電話(huà)報警系統與電站的監控裝置的報警系統連接，當電站發(fā)生故障時(shí)立即自動(dòng)向每一個(gè)電站運行維護人員發(fā)出告警，通知立即到達現場(chǎng)處理事敵。

　　4、幾個(gè)問(wèn)題的思考

　　水電站無(wú)人值班在滿(mǎn)足了站內機電設備可靠并有完善可靠的監控系統、保護裝置、勵磁系統和其他自動(dòng)化裝置外，下列幾個(gè)問(wèn)題也是值得思考的。

　　4.1 安全考核問(wèn)題 規程和有關(guān)考核辦法規定，在電站發(fā)生故障時(shí)必須在多長(cháng)時(shí)間內恢復送電或開(kāi)出機組。那么，當無(wú)人值班的水電站，機組或設備發(fā)生故障，電站自動(dòng)化設備將按照設計所要求的程序將故障設備切除，有時(shí)就會(huì )發(fā)生對外少送電。因為無(wú)人值班，設備的恢復時(shí)間也相應的長(cháng)一些。所有這一些在規程上都沒(méi)有明確規定，調度部門(mén)和電站主管部門(mén)對電站的安全考核就有一些不協(xié)調的地方。怎樣協(xié)調安全考核或修改有關(guān)規程是值得研究的。

　　4.2 無(wú)人值班水電站的安全問(wèn)題

　�。�1）監控中心的操作監護。規程規定運行操作必須有二人進(jìn)行，一人操作，一人負責監護。其實(shí)，按照現在的計算機智能水平足以保證不發(fā)生誤操作，“五防”功能和多次“確認”機會(huì )提供了保證。在無(wú)人值班的水電站是否可以允許單人操作也應該提出研究。

　�。�2）防火、防盜問(wèn)題。盡管有了煙感、溫感和防盜報警系統、工業(yè)電視系統，但還是有一些不可避免的事件發(fā)生，如果不能及時(shí)處理，損失也是很大的。

　�。�3）水電站發(fā)生重大事故的處理。在電站一些如水淹廠(chǎng)房、設備爆炸等的突發(fā)事件，這些事故是無(wú)法預計的，一且發(fā)生事故，如果沒(méi)有及時(shí)處理，事故就有可能擴大，這也是一項研究的問(wèn)題。

　　實(shí)現水電站無(wú)人值班是一個(gè)相當復雜的過(guò)程，計算機技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現水電站無(wú)人值班提供了可靠的技術(shù)保障，但必須有較高的人員技術(shù)素質(zhì)、思想素質(zhì)、工作自覺(jué)性以及完善的組織措施和規章制度作保證，否則，再高的自動(dòng)化水平也是無(wú)法實(shí)現水電站無(wú)人值班。