鄧東，陳云明，姚磊

（1.中廣核新能源美亞電力控股有限公司成都分公司，四川成都610091；2.中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

基于全員值守跨區(qū)域跨流域的中小型水電站群綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探索與實(shí)踐

鄧東1，陳云明2，姚磊2

（1.中廣核新能源美亞電力控股有限公司成都分公司，四川成都610091；2.中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

提高四川省中小型水電站群安全管理及經(jīng)濟(jì)效益，減少中小型水電站群安全事故，是中小型水電站群運(yùn)營(yíng)的主要目的。本文通過(guò)中小型水站群綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施，探索跨區(qū)域、跨流域的中小型水電站群的全員發(fā)電運(yùn)行和安全管理，通過(guò)技術(shù)措施加強(qiáng)跨區(qū)域、跨流域電站安全管理，同時(shí)提高中小型水電站群經(jīng)濟(jì)效益。

全員值守；中小型水電站群；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；探索；實(shí)踐

1 前言

中廣核能源公司成都分公司下轄百花灘、高鳳山、腳基坪、玉田、三江5個(gè)水電站。

其中，百花灘水電站位于四川省洪雅縣青衣江干流上，是青衣江流域干流洪雅縣境內(nèi)河段開(kāi)發(fā)的第3個(gè)梯級(jí)水電站。電站水庫(kù)正常蓄水位483.5 m，水庫(kù)總庫(kù)容2618萬(wàn)m3，正常蓄水位庫(kù)容2127萬(wàn)m3，電站總裝機(jī)120 MW（3×40MW），機(jī)組形式為軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組，電站設(shè)計(jì)水頭21.5 m，電站發(fā)電引用流量630.6 m3/s。電廠所發(fā)電能經(jīng)220 kV線路送至天井坎變電站并入國(guó)家電網(wǎng)。

高鳳山水電站位于四川省洪雅縣青衣江干流上，為青衣江干流洪雅縣境內(nèi)第2個(gè)梯級(jí)水電站，上游與已建成的槽漁灘水電廠尾水銜接，工程開(kāi)發(fā)任務(wù)發(fā)電為主，兼顧灌溉。水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位502.00 m，相應(yīng)庫(kù)容2 580萬(wàn)m3，水庫(kù)具有日調(diào)節(jié)性能，日調(diào)節(jié)庫(kù)容330萬(wàn)m3。電廠裝機(jī)容量75 MW（3×25 MW）,電廠保證出力16.7 MW，電廠所發(fā)電能經(jīng)110 kV線路送至天井坎變電站并入國(guó)家電網(wǎng)。

腳基坪水電站位于雅安天全縣境內(nèi)，是天全河兩河口至干溪坡河段規(guī)劃3級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第2級(jí)，其上一梯級(jí)為鍋浪蹺電站，下一梯級(jí)為干溪坡電站。電站采用低閘引水式，工程以發(fā)電為主，兼顧下游生態(tài)用水，總裝機(jī)容量72 MW（3×24 MW），多年平均年發(fā)電量3.384億kW·h，年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)4 701 h，電站水庫(kù)正常蓄水位988.0 m，相應(yīng)庫(kù)容23.6萬(wàn)m3，電站發(fā)電流量94 m3/s，設(shè)計(jì)水頭88 m。電廠通過(guò)220 kV腳全線至天全縣變電站并入四川電網(wǎng)。

玉田水電站位于涼山州越西和甘洛兩縣境內(nèi)，為四川玉田能源發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)的尼日河流域梯級(jí)規(guī)劃的第4級(jí)水電站，廠房距甘洛縣約13 km，距成都約320 km，為低閘高水頭引水式電站，電站正常蓄水位為1279.0 m，總庫(kù)容49.8萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)水頭177 m，總裝機(jī)容量93 MW（3×31MW），設(shè)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)5 113 h，年發(fā)電量4.755億kW·h。電站于2006年9月11日開(kāi)工建設(shè)，2013年1月3臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。

三江水電站位于綿陽(yáng)市涪江中游，涪江、安昌河、芙蓉溪三江匯合口下游7.5 km塘汛鎮(zhèn)李家渡處，是涪江干流規(guī)劃開(kāi)發(fā)梯級(jí)之一。工程具有發(fā)電、土地開(kāi)發(fā)、防洪、交通、旅游及改善城市生態(tài)環(huán)境等綜合利用效益?？刂屏饔蛎娣e13 627 km2，占涪江全流域面積的37.4%，多年平均流量306m3/s。電站為河床式開(kāi)發(fā)，總裝機(jī)容量45 MW，安裝3臺(tái)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)水頭15 m，設(shè)計(jì)引用流量338.7m3/s。電站采用閘壩擋水，最大閘壩高度29.5m，工程設(shè)計(jì)正常蓄水位448 m，相應(yīng)總庫(kù)容2590萬(wàn)m3。

成都分公司水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的是：實(shí)現(xiàn)百花灘、高鳳山、腳基坪、玉田、三江5個(gè)跨區(qū)域、跨流域中小型電站群的遠(yuǎn)程統(tǒng)一調(diào)控，監(jiān)控各電站的主要機(jī)電設(shè)備，采集、分析電站水情。通過(guò)水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，達(dá)到提升管理、優(yōu)化人員配置、提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

2 實(shí)施背景

中廣核能源公司成都分公司下轄百花灘、高鳳山、腳基坪、玉田、三江5個(gè)電站。5個(gè)電站分布于四川省“三市一自治州”，分屬于不同區(qū)域、不同流域，且電站裝機(jī)容量偏小，電站人員崗位配置重復(fù)，人工效率低，為分公司安全生產(chǎn)管理帶來(lái)很大難度。為實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)5個(gè)中小型電站管理，優(yōu)化人員配置，提高經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)，需引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)管理，通過(guò)不斷地探索和實(shí)踐實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。成都分公司管轄水電站分布情況如圖1。

圖1

為了適應(yīng)企業(yè)快速發(fā)展的形勢(shì)，整合成都分公司管轄各電廠優(yōu)勢(shì)資源，通過(guò)科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、跨流域集中管理模式，加強(qiáng)成都分公司所轄在運(yùn)電站的管理，提高水電站運(yùn)營(yíng)的業(yè)務(wù)管理能力和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，成立一個(gè)中廣核能源公司成都分公司跨區(qū)域、跨流域中小型水電站群集控中心，以?xún)?yōu)化各電站發(fā)電、水庫(kù)防洪、人員配置等。因此提出建設(shè)成都分公司水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的方案。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和管理方式的創(chuàng)新，跨區(qū)域、跨流域中小型電站群集中控制方式，成為降低發(fā)電成本，提高效益的發(fā)展趨勢(shì)之一。為了提高成都分公司所轄水電站機(jī)組的安全可靠運(yùn)行水平，增強(qiáng)員工的安全運(yùn)行、快速響應(yīng)能力，改善電站崗位配置重復(fù)，同時(shí)減少各電站的運(yùn)行、維護(hù)和管理等運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)省人力物力，統(tǒng)一管理和維護(hù)，提高各電站的安全運(yùn)營(yíng)和管理水平，擴(kuò)大運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，中廣核能源公司成都分公司提出了在眉山市洪雅縣高鳳山電站建設(shè)成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的任務(wù)。

該綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制的主要設(shè)備包括：

（1）成都分公司所屬電站機(jī)組、開(kāi)關(guān)站、公用系統(tǒng)、泄洪沖砂閘系統(tǒng)，集中在高鳳山電站集控中心進(jìn)行控制。

（2）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集、分析各電站水情信息，并將水情信息送至集控中心，作為集控中心人員進(jìn)行發(fā)電、防洪調(diào)度的依據(jù)。通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將水情管理與發(fā)電管理進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在同一系統(tǒng)中“水電合一”的技術(shù)創(chuàng)新。

3 基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的探索與實(shí)踐

為了實(shí)現(xiàn)成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)和目標(biāo)，通過(guò)組織工作小組開(kāi)展大量細(xì)致周密的調(diào)研、實(shí)地考察，對(duì)各電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真分析，制定了總體設(shè)計(jì)規(guī)劃和分步實(shí)施計(jì)劃。在2012年7月開(kāi)始進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，2013年3月開(kāi)始建設(shè)，2013年7月完成建設(shè)，并投入運(yùn)行。

3.1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探索與實(shí)踐支撐基礎(chǔ)

（1）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院最新研究項(xiàng)目H9000 5.0版為核心，在高鳳山電站建設(shè)中小型電站群集控中心。

（2）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與各電站不同監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接，充分體現(xiàn)了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)新兼容性。成都分公司所轄電站監(jiān)控系統(tǒng)種類(lèi)較多，其中高鳳山、三江電站采用南瑞EC200系統(tǒng)，腳基坪采用南自監(jiān)控系統(tǒng)，玉田采用許繼監(jiān)控系統(tǒng)，百花灘采用水科院監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控，自動(dòng)控制各電站發(fā)電設(shè)備，并按電力系統(tǒng)調(diào)度要求對(duì)各電站的相關(guān)設(shè)備，確保各電站所有機(jī)電設(shè)備安全、可靠運(yùn)行。

（3）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集控中心對(duì)各電站閘門(mén)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，對(duì)各電站的閘門(mén)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，確保各電站所有機(jī)電設(shè)備安全、可靠運(yùn)行。

（4）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集、分析各電站水情信息，并將水情信息送至集控中心，作為集控中心人員進(jìn)行發(fā)電、防洪調(diào)度的依據(jù)。

（5）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集控中心保持與有關(guān)部門(mén)進(jìn)行通信，傳送有關(guān)信息，接收對(duì)各電站調(diào)度的要求。

（6）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集控中心與本系統(tǒng)內(nèi)、外相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行通信，準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的收集各電站調(diào)度管理所需的各種信息。

（7）以綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)創(chuàng)建ON-CALL系統(tǒng)，提高成都分公司與各電站應(yīng)急處理能力。

3.2 中小型水電站群綜合自動(dòng)化系統(tǒng)探索

成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建成后，為實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)五個(gè)中小型電站提升管理，優(yōu)化人員配置，提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，做了以下幾項(xiàng)探索：

（1）基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，提升管理水平

以集控中心集中控制取代原各電站自主控制模式，實(shí)現(xiàn)分公司與各電站信息透明化，從而加強(qiáng)和提升分公司對(duì)各電站發(fā)電、防洪、設(shè)備管理能力。

（2）基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化人員配置

原各電站發(fā)電部運(yùn)行人員發(fā)電、防洪等工作，全部由集控中心值班人員負(fù)責(zé)。發(fā)電部原運(yùn)行人員，一部分分流至維護(hù)部充實(shí)維護(hù)部檢修力量，一部分組建電站發(fā)電部ON-CALL班組，負(fù)責(zé)全廠設(shè)備巡視、操作。通過(guò)人員優(yōu)化配置組建ON-CALL班組加強(qiáng)了各電站設(shè)備巡視能力，提高了設(shè)備安全運(yùn)行可靠性。

（3）基于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水情、監(jiān)控一體化

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、分析各電站水情信息，并將水情信息送至集控中心。水情信息采集主要有：實(shí)時(shí)的上下游水位、入庫(kù)流量、出庫(kù)流量、水庫(kù)庫(kù)容、機(jī)組發(fā)電流量、機(jī)組實(shí)時(shí)水頭、機(jī)組水耗、閘門(mén)下泄流量。水情信息分析主要有：根據(jù)各電站出入庫(kù)流量計(jì)算水庫(kù)增長(zhǎng)或降低趨勢(shì)，在汛期時(shí)根據(jù)防洪部門(mén)要求的汛限水位，向集控中心提供各電站相應(yīng)的閘門(mén)開(kāi)度，在發(fā)電方面根據(jù)出入庫(kù)流量、機(jī)組水頭、機(jī)組水耗向集控中心提供各電站最優(yōu)發(fā)電負(fù)荷。通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將水情系統(tǒng)與發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水情服務(wù)與發(fā)電目標(biāo)，真正的做到“水電合一”。

（4）全員值守提高應(yīng)急響應(yīng)能力和事故處理能力

以綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為平臺(tái)，建立成都分公司ON-CALL系統(tǒng)，解決了單個(gè)電站人員少的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)分公司全員值守目標(biāo)，提高各電站應(yīng)急響應(yīng)能力和事故處理能力。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將各電站事故與缺陷按重要性劃分為三級(jí)，當(dāng)事故或缺陷發(fā)生時(shí)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)觸發(fā)ON-CALL系統(tǒng)，并由ON-CALL系統(tǒng)將缺陷內(nèi)容通過(guò)短信發(fā)送至相應(yīng)等級(jí)的ON-CALL人員。當(dāng)發(fā)生三級(jí)事故或缺陷時(shí)由各電站部門(mén)組織處理，發(fā)生二級(jí)缺陷時(shí)由電站廠長(zhǎng)組織電廠人員進(jìn)行處理，當(dāng)發(fā)生一級(jí)缺陷時(shí)由成都分公司總經(jīng)理組織人員進(jìn)行處理。ON-CALL系統(tǒng)可以有效的、及時(shí)的將缺陷發(fā)送至相應(yīng)人員，提高了電站應(yīng)急響應(yīng)能力，同時(shí)通過(guò)不同等級(jí)的發(fā)送，出現(xiàn)重大缺陷故障時(shí)可以有效合理的調(diào)配成都分公司各電站人力、物力資源，從而縮短缺陷故障處理時(shí)間，提高電站經(jīng)濟(jì)效益。ON-CALL系統(tǒng)自動(dòng)缺陷信息發(fā)送可以杜絕各電站事故、故障隱報(bào)或瞞報(bào)現(xiàn)象，提高了各電站安全運(yùn)行透明度，加強(qiáng)了成都分公司對(duì)各電站的管理能力。成都分公司ON-CALL全員值守圖，如圖2：

圖2

3.3 中小型水電站群綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)踐

（1）成都分公司利用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)各電站運(yùn)行、檢修、消缺等進(jìn)行監(jiān)督和檢查，加強(qiáng)對(duì)各電站的集中管理力度，提高管理能力，增強(qiáng)員工責(zé)任心。實(shí)時(shí)抽查各電站設(shè)備運(yùn)行工況，了解設(shè)備狀態(tài)，監(jiān)督檢查各電站巡視檢查工作是否到位，設(shè)備消缺、檢修工作是否按時(shí)開(kāi)工、完工。

（2）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的投運(yùn)，減少了各電站發(fā)電部人員工作，對(duì)各電站人員進(jìn)行重新配置，將發(fā)電部人員分流部分至維護(hù)部，再由成都分公司組織各電站維護(hù)部相應(yīng)專(zhuān)業(yè)人才成立成都分公司檢修部，施行機(jī)組自主檢修。成都分公司檢修部人員在非檢修期各自在本電站負(fù)責(zé)電站日常消缺工作，檢修期時(shí)人員集中對(duì)每個(gè)電站實(shí)施檢修。成立成都分公司檢修部，有效、合理的利用了各電站人力資源，同時(shí)減少了各電站外委檢修項(xiàng)目，達(dá)到降本增效目的，提高了各電站經(jīng)濟(jì)效益。

（3）設(shè)立綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集中控制中心，集控中心人員根據(jù)各電站水情信息，合理利用各電站水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容，實(shí)時(shí)調(diào)整各電站機(jī)組出力，在枯水期時(shí)保證機(jī)組高水頭運(yùn)行，減小機(jī)組耗水率，使各電站機(jī)組處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。在汛期時(shí)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)各電站水情信息，提供建議閘門(mén)開(kāi)度，為集控中心運(yùn)行人員提供了防洪指導(dǎo)，確保了汛期防洪指令準(zhǔn)確率100%。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將水情系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，將電調(diào)、水調(diào)合二為一，實(shí)現(xiàn)了中小型電站群的“水電合一”。

4 實(shí)施效果

成都分公司自動(dòng)化系統(tǒng)于2013年7月完工并投入運(yùn)行，通過(guò)1年半的運(yùn)行主要取得了以下效果。

（1）提高管理水平，強(qiáng)化安全能力

通過(guò)成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用，提高成都分公司對(duì)跨區(qū)域、跨流域中小型電站群的監(jiān)管力度，及時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，整體提高了成都分公司各職能部門(mén)對(duì)各電站的管理水平。通過(guò)運(yùn)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在各電站人員數(shù)量不變的情況下，優(yōu)化人員配置，強(qiáng)化了各電站安全能力。實(shí)施綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的安全強(qiáng)化主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：建立專(zhuān)業(yè)巡視ON-CALL組，加強(qiáng)電站日常巡視力度和頻次，提高巡視質(zhì)量，確保設(shè)備缺陷及時(shí)發(fā)現(xiàn)，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行；充實(shí)維護(hù)部檢修、消缺力量，保證設(shè)備檢修、消缺質(zhì)量可靠，工作及時(shí)開(kāi)展、完成；通過(guò)ON-CALL系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全員值守，提高了成都分公司及各電站應(yīng)急相應(yīng)能力和重大缺陷處理能力。

（2）集中管理，出效益

成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建立與運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域、跨流域的中小型電站群的集中化管理。通過(guò)集中化管理模式，充分降低了各電站發(fā)電部工作量，重新優(yōu)化發(fā)電部人員配置，將部分人員充實(shí)到維護(hù)部參與檢修消缺工作，剩余人員建立專(zhuān)業(yè)巡視組，并通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的ON-CALL系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全分公司所轄電站的全員值守目標(biāo)。通過(guò)此系統(tǒng)五個(gè)電站各減少5名值長(zhǎng)，共25人，每年按10萬(wàn)/人，效益250萬(wàn)元。

（3）優(yōu)化人員配置，降低成本增效益

通過(guò)成都分公司綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)各電站發(fā)電部人員進(jìn)行優(yōu)化配置，充實(shí)各電站維護(hù)部，再由分公司組織各電站維護(hù)部具有相應(yīng)專(zhuān)業(yè)能力人員成立成都分公司檢修部，由檢修部每年完成各電站機(jī)電設(shè)備檢修，實(shí)現(xiàn)檢修自主化。通過(guò)自主檢修每個(gè)電站每年節(jié)約檢修費(fèi)用150萬(wàn)元，合計(jì)750萬(wàn)元。

成都分公司通過(guò)運(yùn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，每年產(chǎn)生固定經(jīng)濟(jì)效益約1 000萬(wàn)元。

TV736

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1672-5387（2017）02-0044-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.017

2015-08-26

鄧東（1965-），男，高級(jí)工程師，從事企業(yè)管理工作。