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(yùn)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(shè)備狀況、人員素質(zhì)狀況、管理制度建設(shè)情況等幾個(gè)方面,初步分析了電站實(shí)行“集中控制、無人值班”的可行性,指出了目前電站實(shí)行“無人值班”存在的不足,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,對(duì)擬實(shí)行“集中控制、無人值班”的水電站具有一定的指導(dǎo)意義。

運(yùn)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(duì)水電廠的設(shè)備狀態(tài)、自動(dòng)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(shè)備、一流人才、一流管理的重要標(biāo)志。

2016年底,隨著大唐集團(tuán)廣西分公司水電廠群實(shí)行“集控運(yùn)行”的日益臨近,龍灘水電站運(yùn)行值班方式也將邁向高級(jí)階段,實(shí)行“無人值班”的運(yùn)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(shè)計(jì)理念日益更新,發(fā)電設(shè)備性能和可靠性的大幅提高,以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通訊技術(shù)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(guān)門、遠(yuǎn)方控制、少人值守”向“無人值班、夜間關(guān)門、遠(yuǎn)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(jì)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(dá)國家開始推廣水電站“無人值班”方式,日本有106座水電站實(shí)現(xiàn)了93%的無人操作比重；到上世紀(jì)末,法國的杜朗斯-維爾登水電站群實(shí)現(xiàn)了集中控制,各水電站實(shí)行“關(guān)門運(yùn)行、遠(yuǎn)方控制、定期巡檢”的值班方式。

我國于20世紀(jì)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(yùn)行管理體制改革得以快速推進(jìn)。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(shí)行了“無人值班”(少人值守)運(yùn)行方式。2002年9月28日,國家電力公司印發(fā)《關(guān)于水電廠無人值班的若干規(guī)定的通知》(國電發(fā)〔2002〕685號(hào)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(yuǎn)抽水蓄能電站、魯布革水電站等,均采取“關(guān)門運(yùn)行、遠(yuǎn)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(fēng)、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(shí)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(gè)梯級(jí)水電站在設(shè)計(jì)上就取消了廠房內(nèi)中控室,實(shí)行遠(yuǎn)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(jí)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(shè)計(jì)、施工,還是設(shè)備的安裝、技術(shù)改造、運(yùn)行管理等均秉承科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的態(tài)度,本著循序漸進(jìn)的原則,采取“全面規(guī)劃、先行試點(diǎn)、確保安全、因地制宜、講究實(shí)效”的方針,圍繞“無人值班(少人值守)”的運(yùn)行模式,積極穩(wěn)妥地推進(jìn),以達(dá)到安全文明、優(yōu)質(zhì)高效的目標(biāo)。

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(yùn)行已11年。隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)飛速發(fā)展,設(shè)備技術(shù)改造工作的深入推進(jìn),自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)功能先后投入運(yùn)行,電站機(jī)組能夠準(zhǔn)確、可靠地依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令,自動(dòng)進(jìn)行機(jī)組的啟停控制和負(fù)荷調(diào)節(jié)；500 kV 系統(tǒng)斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān),10 kV廠用電斷路器、400 V廠用電進(jìn)線和母聯(lián)斷路器等一次設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作功能；站內(nèi)主要附屬設(shè)備均實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)方啟?？刂?。

2017年,隨著集控中心正式投入運(yùn)行,龍灘水電站全部實(shí)時(shí)信息上送集控中心,并設(shè)置專席監(jiān)控。同時(shí),自動(dòng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度(EDC)功能也將實(shí)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(yuǎn)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(yùn)營商的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞。

電站設(shè)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(yīng)急電話(南方電網(wǎng)和大唐集團(tuán)各1套)；廠區(qū)內(nèi)移動(dòng)、電信、聯(lián)通信號(hào)全覆蓋,電站行政電話正常時(shí)采用電信通訊,同時(shí)運(yùn)行值班室配備了2臺(tái)移動(dòng)公司的電話,作為臨時(shí)應(yīng)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(duì)通訊調(diào)度高效性和可靠性的要求。

2.2 設(shè)備狀況

龍灘水電站一期7臺(tái)水輪機(jī)及其輔助設(shè)備由東方電機(jī)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(shè)備有限公司(SHEC)聯(lián)合提供；1～4號(hào)、7號(hào)發(fā)電機(jī)組為哈爾濱電機(jī)廠制造,5、6號(hào)發(fā)電機(jī)組為東方電機(jī)股份有限公司制造；7臺(tái)500 kV組合式主變壓器由特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司制造；7臺(tái)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)為瑞士ABB整套進(jìn)口；1～5號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由廣州電氣科學(xué)研究所聯(lián)合瑞士ABB研制,6、7號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器已改造為廣州擎天電氣控制實(shí)業(yè)有限公司的EXC9000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；調(diào)速器微機(jī)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(hào)機(jī)組調(diào)速器電氣控制柜改造為東方電機(jī)有限公司HGS-X20型調(diào)速器；500 kV GIS設(shè)備為河南平高東芝高壓開關(guān)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(hù)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(shè)備運(yùn)行狀況良好。

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

機(jī)組保護(hù)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(lì)磁控制回路采用直流、廠用電交流和勵(lì)磁變自用電三重供電方式。500 kV斷路器、機(jī)組出口斷路器保護(hù)跳閘均采用雙重配置,動(dòng)作可靠性100%。10 kV廠用電6段母線電源分別取自6臺(tái)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(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入功能(BZT),動(dòng)作成功率100%。電氣設(shè)備具有可靠的防誤操作閉鎖系統(tǒng),除400 V負(fù)荷斷路器,所有交流斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)和臨時(shí)接地線均具有完善的閉鎖裝置和邏輯,并實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控上位機(jī)操作須微機(jī)五防閉鎖裝置授權(quán)的功能。

地下廠房除設(shè)置有充足的常規(guī)檢修排水泵、滲漏排水泵和臨時(shí)應(yīng)急排水泵外,在地下廠房入口段還設(shè)置了截水溝。同時(shí),在地下廠房各機(jī)組段、各層均設(shè)置了水位告警裝置,告警信息可實(shí)時(shí)上送監(jiān)控系統(tǒng),具備較完善的防水淹廠房的設(shè)施。全廠所有設(shè)備間隔均采用甲級(jí)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(yán)密的防火封堵；廠內(nèi)各設(shè)備區(qū)按設(shè)備特性設(shè)置了完善的噴淋、噴霧和氣體消防裝置,以及火災(zāi)自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)；全廠各區(qū)域均裝設(shè)工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)和應(yīng)急廣播系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)控功能。

2.3 人員素質(zhì)狀況

自設(shè)計(jì)階段開始,龍灘水電站設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、技改、培訓(xùn)等所有工作均圍繞著“無人值班(少人值守)”的生產(chǎn)運(yùn)行模式開展。2007年5月,首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電；2008年12月,一期7臺(tái)機(jī)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(shí)現(xiàn)“夜間關(guān)門”的運(yùn)行值班方式。隨著設(shè)備技術(shù)改造的不斷推進(jìn),設(shè)備運(yùn)行可靠性逐步提高,以及運(yùn)行值班人員綜合素質(zhì)的提升,運(yùn)行值班人數(shù)逐漸減少。2014年7月開始實(shí)行大倒班,每值2人,從而實(shí)現(xiàn)了“夜間關(guān)門、少人值班”的運(yùn)行模式,為電站投入集控運(yùn)行后實(shí)行“無人值班”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 管理制度建設(shè)情況

龍灘水電站在推進(jìn)設(shè)備技術(shù)更新改造和提升人員綜合素質(zhì)的同時(shí),在管理制度建設(shè)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(huì)組織的標(biāo)準(zhǔn)化良好行為企業(yè)AAAA現(xiàn)場確認(rèn)。

龍灘水電站制定了一系列的管理標(biāo)準(zhǔn)。其中,《運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了運(yùn)行管理工作的基本要求，以及運(yùn)行方式、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)與驗(yàn)收、設(shè)備投運(yùn)試驗(yàn)、設(shè)備停服役、調(diào)度等方面的要求；《運(yùn)行值班管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了運(yùn)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(jì)律等方面的要求；《重要操作、重要作業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了重要操作和重要作業(yè)的分類、各級(jí)管理人員的到位分級(jí)及職責(zé)等方面的要求；《防止誤操作管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了防止誤操作的總體要求,以及操作各系統(tǒng)、設(shè)備時(shí)具體防誤措施等方面的要求；《巡回檢查管理標(biāo)準(zhǔn)》和《運(yùn)行巡檢標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了巡回檢查的周期、路線、啟動(dòng)特巡的條件以及巡回檢查的具體項(xiàng)目和內(nèi)容等方面的要求；《設(shè)備定期輪換與試驗(yàn)管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了設(shè)備定期工作的項(xiàng)目、內(nèi)容、周期和責(zé)任人等方面的要求；《在線尋呼系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)》主要明確了ON-CALL人員的值班要求、ON-CALL信息分級(jí)和發(fā)布、ON-CALL響應(yīng)等方面的具體要求。

3 實(shí)行“無人值班”存在的不足與改進(jìn)措施

當(dāng)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(shè)備監(jiān)控界面還未明確。因此,龍灘水電站下一步應(yīng)根據(jù)集控中心建設(shè)進(jìn)度,及時(shí)與集控中心進(jìn)行溝通、交流,盡快明確設(shè)備監(jiān)控界面,分清職責(zé)、明晰責(zé)任,按照“無人值班”的要求做好集控前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作[1]。

現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)行管理制度均未涉及“集控運(yùn)行”和“無人值班”方面的內(nèi)容。故在實(shí)行“集控運(yùn)行”和“無人值班”方式前,應(yīng)對(duì)現(xiàn)行的《運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》、《運(yùn)行值班管理標(biāo)準(zhǔn)》、《重要操作、重要作業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)》、《防止誤操作管理標(biāo)準(zhǔn)》、《在線尋呼系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)章制度進(jìn)行補(bǔ)充、完善[2]。

當(dāng)前,龍灘水電站的ON-CALL系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組、主變GIS故障和事故信息自動(dòng)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(shí)行“無人值班”前,應(yīng)借助多組態(tài)數(shù)據(jù)分析平臺(tái),進(jìn)一步完善ON-CALL系統(tǒng),將主輔設(shè)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(tái)分層分級(jí)發(fā)送異常事件信息[3]；同時(shí),借助應(yīng)急廣播系統(tǒng)在主要生產(chǎn)區(qū)域增加異常報(bào)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(shí)間接收到異常信息。因拉重值班區(qū)離中控樓距離較遠(yuǎn),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(shí),ON-CALL人員不可能在 3 min 內(nèi)趕赴中控室。為此,應(yīng)在中控樓設(shè)置至少2間ON-CALL待令室,室內(nèi)應(yīng)配備必要的日常起居、洗浴設(shè)施及通訊、警報(bào)器和辦公設(shè)備,以便值守人員24h值守待令；同時(shí),中控樓應(yīng)至少配備2名具有調(diào)令資格的值守人員(1人應(yīng)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(shè)置備用直流注油泵。應(yīng)參考DL/T 1174—2012《抽水蓄能電站無人值班技術(shù)規(guī)范》的要求,設(shè)置備用直流注油泵[4]?，F(xiàn)水淹廠房保護(hù)僅設(shè)有報(bào)警功能。應(yīng)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(hù)設(shè)兩級(jí),第一級(jí)報(bào)警,第二級(jí)為動(dòng)作出口,啟動(dòng)所有機(jī)組緊急停機(jī)流程[5]?，F(xiàn)水輪機(jī)頂蓋水位過高報(bào)警未動(dòng)作停機(jī)。應(yīng)參考《水電廠無人值班的若干規(guī)定》的要求,對(duì)水機(jī)保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化、完善,增加水輪機(jī)頂蓋水位過高停機(jī)功能。

當(dāng)前,龍灘水電站發(fā)電機(jī)保護(hù)、現(xiàn)地LCU、調(diào)速器均未設(shè)置失電動(dòng)作停機(jī)保護(hù)。應(yīng)參考DL/T 1174—2012和《水電廠無人值班的若干規(guī)定》的相關(guān)要求,當(dāng)上述系統(tǒng)直流電源完全消失時(shí),立即啟動(dòng)機(jī)組停機(jī)流程?，F(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在開機(jī)不成功時(shí),僅推出開機(jī)失敗簡報(bào)信息,未設(shè)置自動(dòng)返回停機(jī)狀態(tài)流程。應(yīng)參考《水電廠無人值班的若干規(guī)定》,增加開機(jī)不成功則啟動(dòng)停機(jī)流程,使機(jī)組自動(dòng)返回到停機(jī)狀態(tài),并報(bào)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(yàn)可借鑒。同時(shí),現(xiàn)代的監(jiān)控技術(shù)和設(shè)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(yùn)行”條件,若實(shí)現(xiàn)“無人值班”還需進(jìn)一步完善一些技術(shù)問題。只要結(jié)合電站實(shí)際情況,轉(zhuǎn)變觀念,進(jìn)一步優(yōu)化控制流程和管理規(guī)范,龍灘水電站實(shí)現(xiàn)“無人值班”指日可待。

[1]鄭威. 梯級(jí)水電廠集中控制運(yùn)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(jí)水電站實(shí)現(xiàn)“無人值班”集中監(jiān)控的技術(shù)探討[J]. 水電廠自動(dòng)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(píng)述[J]. 水電自動(dòng)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(shù)規(guī)范[S]．

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

(責(zé)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(yùn)行管理工作．

TV736(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0011- 03