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

　　關(guān)鍵詞：水電站 無人值班

　　1、引言

　　早在二十世紀六十年代我國就開始提出提高水電站的自動化水平逐步實現(xiàn)水電站的少人值守，然后過渡到無人值班。盡管國外己經(jīng)在水電站和變電站大量實現(xiàn)了少人值守和無人值班，但由于當時的自動化技術(shù)不高和對我國人口眾多須解決就業(yè)問題等歷史現(xiàn)實，在當時對水電站無人值班還是一個頗有爭議的間題。

　　直到二十世紀九十年代，隨著改革開放的不斷深入，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、中和流域開發(fā)的中小型水電站群采用計算機監(jiān)控技術(shù)等技術(shù)來實現(xiàn)水電站的無人值班條件完全成熟。目前無人值班（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(diào)節(jié)的水庫。它1994年開始動工，2001年1月工程通過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10萬千瓦的發(fā)電機組，采用發(fā)變組接線方式三回220KV線路分別送常德市的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線路與江埡水電站的反調(diào)節(jié)電站—關(guān)門巖水電站連接，將關(guān)門巖水電站的電能送入主網(wǎng)。江埡水電站在系統(tǒng)中主要作用是調(diào)頻和事故備用。整個樞紐工程的管理人員在開始建設時定編為600人，經(jīng)過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(diào)度、水庫管理和水事執(zhí)法。

　　3、水電站無人值班的保障系統(tǒng)

　　要實現(xiàn)水電站無人值班（少人值守）必須具有下面幾個完善、可靠的保障系統(tǒng)。

　　3.1 人員的高素質(zhì)是實現(xiàn)水電站無人值班（少人值守〕的首要條件

　　電站1995年籌建開始時，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、一專多能的原則，招聘和培養(yǎng)員工。首先是從大、中專學校招聘學生，1996、97年分別招聘了大、中專生，然后將他們送到常規(guī)控制的水電站和自動化程度較高的水電站進行運行、檢修培訓。經(jīng)過兩年多的培訓，1999年順利完成接機任務。

　　3.2 我站自動化設備的配置及改造

　　實現(xiàn)水電站無人值班，那么水電站應有“可靠、自動的控制系統(tǒng)，完善的保護系統(tǒng)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、運行的機組正常停運，導葉前的進水閥或快速閘門關(guān)閉�！痹鯓硬拍芩阃晟�、可靠呢，因為我國至今還沒有制定一部完整的有關(guān)無人值班（少人值守）的規(guī)范性文件或標準，也就只有通過設計和運行實踐的不斷總結(jié)、完善來實現(xiàn)無人值班。

　　（1）計算機監(jiān)控系統(tǒng)

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)是水電站自動化的核心。完善、可靠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)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。運行中他們能自動切換，保證機組安全可靠運行。

　　①對輸入計算機監(jiān)控系統(tǒng)的所有模擬量、數(shù)字量進行快速巡查，實現(xiàn)越限報警、事故順序記錄。

　　②實現(xiàn)對機組的起、停和各種工況轉(zhuǎn)換的控制，監(jiān)視和操作。

　�、蹖崿F(xiàn)對機組的有功功率和電壓的調(diào)節(jié)。

　　④對電站的機組、變壓器、開關(guān)等各種設備的異常情況迅速傳遞到控制中心或調(diào)度中心并報警，同時能實現(xiàn)事故停機。

　�、葑詣悠椒�(wěn)切換和有效、方便的人機聯(lián)系。

　�、夼c控制中心計算機系統(tǒng)實現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙訊、遙測功能。

　　運行中發(fā)現(xiàn)，計算機監(jiān)控系統(tǒng)還存在下列問題：不能與中心調(diào)度所實現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙迅、遙測功能；ACC，AVC 不能投入等。針對這些問題，我們和制造廠家一起通過采用分部處理技術(shù)和冗余技術(shù)，對LCU參數(shù)配置重新定義，井進行了程序修改、變動接線、現(xiàn)場和遠方試驗�，F(xiàn)在我站實現(xiàn)了電站與中調(diào)在遠方的所有操作，完成遙控、遙調(diào)、遙訊、遙測功能和AGC，AVC可靠投入運行的電站，也滿足了計算機監(jiān)控系統(tǒng)開機不成功自動返回停機狀態(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主保護采用一個CPU控制，一個出口回路的方式，在設計和配置上保證了保護在任何情況下都能可靠動作。自投運以來電站的各種主保護運行一直是正常的。

　�。�3）勵磁系統(tǒng)的雙重配置

　　我站勵磁系統(tǒng)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”三種工作方式。每個微機調(diào)節(jié)器有兩種運行方式，即：恒轉(zhuǎn)子電壓運行方式（AVR）和恒轉(zhuǎn)子電流運行方式（FCR）。正常情況下為恒轉(zhuǎn)子電壓運行方式（AVR），只有在電壓采集系統(tǒng)失壓時，計算機自動將調(diào)節(jié)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，裝置自動切換至另一微機運行。這套裝置投運以來，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）計算機自動巡檢系統(tǒng)

　　水電站實現(xiàn)無人值班，在自動裝置能及時、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年我們通過招標采用艾因泰克公司提供的計算機自動巡檢系統(tǒng)，系統(tǒng)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(tǒng)連接。電氣和水工巡檢人員巡檢時必須按照規(guī)定的路線、設備進行，利用手持機與設備上的計算機條形碼進行對話，當發(fā)現(xiàn)設備缺陷在現(xiàn)場直接輸入手持機，巡檢完畢后，將手持機與工作計算機連接后，巡檢信息進入工作計算機并自動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)過值長審閱，檢修維護人員將缺陷消除或確認后才形成統(tǒng)計表格。目前我站計算機自動巡檢系統(tǒng)具備巡檢管理、缺陷管理，檢修管理和維護管理四大功能。

　　（5）計算機在線檢測系統(tǒng)一PSTA系統(tǒng)

　　我站在線檢測裝置在電站投產(chǎn)時一直處于癱瘓狀態(tài)，很不適應電站少人職守〔無人值班）的需要，2004年開始進行改造，去年全部完成，目前運行良好。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務器、WEB服務器。下位機柜、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的相關(guān)硬件與軟件等組成，在線檢測系統(tǒng)的監(jiān)測對象是機組的振動、擺動、壓力及脈動。渦殼差壓、定轉(zhuǎn)子間氣隙和機組有功、無功等工況參數(shù)。系統(tǒng)的功能包括：

　�、龠^濾過程、穩(wěn)定過程、故障數(shù)據(jù)、工況參數(shù)發(fā)生變化時等各種數(shù)據(jù)記錄。

　�、跈C組狀態(tài)變化的檢查即狀態(tài)突變的發(fā)現(xiàn)。

　�、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(zhuǎn)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。通過大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和一些精確調(diào)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，有效延長機組運行壽命，降低事故率。⑥檢修效果的評價和網(wǎng)絡化遠程診斷。

　�、咧笇щ娬緳C組的優(yōu)化運行。

　　⑧狀態(tài)報告的定期制作。在線檢測的各項信息和曲線通過電站的MIS系統(tǒng)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(diào)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保護裝置的信號接點，這樣要滿足計算機監(jiān)控系統(tǒng)和AGC、AVC的運行要求，因保護裝置的信號接點引出量不夠而需要擴張，在現(xiàn)場就有一定的困難，而目可靠性不夠。所以推薦在實現(xiàn)無人值班的中、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(guī)約由計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)商開發(fā)轉(zhuǎn)換軟件，這種方式就可以保證水電站群或單個水電站的控制的靈活性。

　�。�7）直流電源系統(tǒng)

　　傳統(tǒng)的直流系統(tǒng)方式現(xiàn)在己無法滿足水電站的自動化設備和無人值班的要求。我站在直流系統(tǒng)考慮了兩套220伏直流蓄電池系統(tǒng)、兩套24伏直流蓄電池系統(tǒng)和兩套硅整流供電直流系統(tǒng)。正常情況下，一套硅整流供電直流系統(tǒng)在向保護、自動裝置等提供操作電源的同時，還向220伏、24伏蓄電池進行浮充電，當交流電失電或沖擊負荷時監(jiān)控系統(tǒng)自動投入一組直流電池系統(tǒng)，當運行中的直流供電裝置發(fā)生故障或進行操作時，監(jiān)控裝置自動切換到另一套直流供電系統(tǒng)供電。雙重配置的UPS電源系統(tǒng)，兩條獨立的電纜各自向一臺UPS供電，它主要是為監(jiān)控系統(tǒng)提供電源，兩套電源可自動切換。在投產(chǎn)后的檢修中發(fā)現(xiàn)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(tǒng)供電方式改造為雙電纜供電方式，滿足了在任何情況下都能可靠供電。直流電源系統(tǒng)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(tǒng)

　　如何實現(xiàn)消防系統(tǒng)的自動化操作與控制一直是水電站真正實現(xiàn)無人值班的一大難題。我站配備的是計算機集中控制滅火裝置，它有報警系統(tǒng)和火災聯(lián)動系統(tǒng)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)生火災時火災聯(lián)動系統(tǒng)迅速關(guān)閉火災現(xiàn)場的風道。在報警的同時并啟動滅火系統(tǒng)滅火。但在實際運行中也暴露了以下幾個問題：一是煙感式或纜式火災報警系統(tǒng)的誤報：二是水消防系統(tǒng)的雨淋閥和電動閥的誤動、拒動。針對上述問題我們將煙感式和纜式火災報警系統(tǒng)承包給廠家進行維護，雨淋閥和電動閥進行改造，目前運行良好。不過從根本上還沒有解決消防系統(tǒng)的自動化問題。

　　（9）基礎(chǔ)自動化元件

　　水電站的基礎(chǔ)自動化元件是指各種類型的電量、非電量傳感器、反映設備狀態(tài)的行程開關(guān)、輔助接點，執(zhí)行命令的電磁閥、伺服電機、各種開關(guān)操作機構(gòu)和獨立的調(diào)節(jié)裝置、自動裝置等。通過它們將生產(chǎn)現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)、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(xiàn)問題最多的部分。我們投入近百萬元資金對所有的電磁閥、水位、油位計、水系統(tǒng)的所有控制閥門、排水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)裝置進行了更換，采用目前市場上最先進的自動化元件，保證了運行的可靠性。

　�。�10）電視監(jiān)控系統(tǒng)

　　無人值班的水電站要時刻了解現(xiàn)場和設備外部情況，電視監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的。傳統(tǒng)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)可以做到對周圍的環(huán)境進行監(jiān)控，但隨著計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展，可以將傳統(tǒng)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)改造成計算機多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng)，將計算機多媒體電視監(jiān)控系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)和消防報警系統(tǒng)等構(gòu)成一套計算機多媒體電視遙控系統(tǒng)。

　　（11）泄洪閘門的控制

　　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和四孔表控閘門進行計算機操作。為了集中和減少人員，我們對泄洪閘門的操作進行了改造與試驗，通過監(jiān)控系統(tǒng)將泄洪閘門的操作與電站機組的操作集中在同一控制室進行和模擬在公司總部操作已獲得成功，實驗效果良好。

　　3.3 可靠的通訊系統(tǒng)

　　無人值班的水電站在管理模式上與常規(guī)控制的水電站有很大的不同，每一個電站的人員不論值班還是在休假都必須處在隨時召喚伏態(tài)，電站發(fā)生任何需要立即處理的事件應迅速到達現(xiàn)場參加事故處理。所以，可靠的通訊系統(tǒng)是保證電站安全運行的重要手段。為了做到這點，我站共配置了四套通訊系統(tǒng)，即：微波通訊系統(tǒng)、載波通訊系統(tǒng)、移動通訊系統(tǒng)和固定電話通訊系統(tǒng)。微波和載波通訊系統(tǒng)主要用來與調(diào)度部門的聯(lián)系，電量、水情，保護信息傳輸以及調(diào)度部門、防汛指揮部門實現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙信、遙測等，針對地下廠房的特點，由我們投資，移動電話公司協(xié)建的移動通訊系統(tǒng)和固定電話通訊系統(tǒng)用于對電站員工的隨時召喚，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。運行實踐告訴我們，這是不夠的。通過人工進行呼喚，有一定的時間誤差，建議采用自動電話報警系統(tǒng)。將自動電話報警系統(tǒng)與電站的監(jiān)控裝置的報警系統(tǒng)連接，當電站發(fā)生故障時立即自動向每一個電站運行維護人員發(fā)出告警，通知立即到達現(xiàn)場處理事敵。

　　4、幾個問題的思考

　　水電站無人值班在滿足了站內(nèi)機電設備可靠并有完善可靠的監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置、勵磁系統(tǒng)和其他自動化裝置外，下列幾個問題也是值得思考的。

　　4.1 安全考核問題 規(guī)程和有關(guān)考核辦法規(guī)定，在電站發(fā)生故障時必須在多長時間內(nèi)恢復送電或開出機組。那么，當無人值班的水電站，機組或設備發(fā)生故障，電站自動化設備將按照設計所要求的程序?qū)⒐收显O備切除，有時就會發(fā)生對外少送電。因為無人值班，設備的恢復時間也相應的長一些。所有這一些在規(guī)程上都沒有明確規(guī)定，調(diào)度部門和電站主管部門對電站的安全考核就有一些不協(xié)調(diào)的地方。怎樣協(xié)調(diào)安全考核或修改有關(guān)規(guī)程是值得研究的。

　　4.2 無人值班水電站的安全問題

　�。�1）監(jiān)控中心的操作監(jiān)護。規(guī)程規(guī)定運行操作必須有二人進行，一人操作，一人負責監(jiān)護。其實，按照現(xiàn)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”機會提供了保證。在無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、防盜問題。盡管有了煙感、溫感和防盜報警系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)，但還是有一些不可避免的事件發(fā)生，如果不能及時處理，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房、設備爆炸等的突發(fā)事件，這些事故是無法預計的，一且發(fā)生事故，如果沒有及時處理，事故就有可能擴大，這也是一項研究的問題。

　　實現(xiàn)水電站無人值班是一個相當復雜的過程，計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)水電站無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)、工作自覺性以及完善的組織措施和規(guī)章制度作保證，否則，再高的自動化水平也是無法實現(xiàn)水電站無人值班。