流域梯級電站群集控模式下的應急處置機制初探

唐杰陽，張曉輝，毛成鋼，黃光倫，丁 義

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司集控中心，四川成都 610021)

1 引言

雅礱江流域干流全長1571公里，天然落差3 830米，共規(guī)劃21級水電站，總裝機容量約3000萬千瓦，年發(fā)電量約1500億千瓦時。2012年隨著官地、錦東電廠機組投產發(fā)電，雅礱江流域下游已經形成梯級電站群雛形。在多電站、多機組集中控制，遠距離、跨區(qū)域送電，并接受四川省調與國家電力調度中心不同電網調度運行管理模式下，對如何最終實現(xiàn)完整的“一條江”集控運行、優(yōu)化調度模式提出了新的課題。

本文從流域聯(lián)合電力調度運行、聯(lián)合水力調度運行、集控模式下的監(jiān)控系統(tǒng)故障及無人值班模式下的機械設備故障應急處置四方面分析運行風險及控制措施，提出了應急管理措施，為流域電力生產應急機制建立及應急組織執(zhí)行提供參考。

2 流域聯(lián)合電力調度運行應急處置

上下游電站之間存在緊密的水力和電力聯(lián)系。電力聯(lián)系指錦官電源組通過“西電東送”重要通道之一的錦–蘇直流將電力輸送至華東地區(qū)，另外包括二灘電站通過月–普斷面、二–普+二–欖斷面與四川主網相連，涉及到華中、華東電網及川渝斷面潮流，影響范圍大。流域聯(lián)合電力調度運行風險主要體現(xiàn)在送出通道中斷方面。

2.1 關鍵風險點分析

2.1.1 是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的風險

錦蘇直流故障閉鎖、錦官電源組主要送出通道中斷，系統(tǒng)穩(wěn)定依賴于安控系統(tǒng)的正確動作，一旦發(fā)生機組拒切，則送端電網潮流主要通過月普斷面轉移至四川主網，如果轉移潮流過大，嚴重情況下可能發(fā)生送端電網甚至是四川主網的系統(tǒng)振蕩。

2.1.2 日調節(jié)水庫水位控制的風險

錦東、官地以及未來投產的桐子林電站均為日調節(jié)水庫，可調庫容小，一旦發(fā)生切機，短時間內水位猛漲風險劇增，因此，及時調整水庫閘門是應急處置的必需措施，合理控制水庫水位，避免發(fā)生水位漫壩。

2.1.3 機電設備運行的風險

切機機組帶有負荷，甚至是滿負荷狀態(tài)跳閘，機組轉速迅速上升，甚至過速落進水口閘門或筒閥，調速器包括油壓裝置以及勵磁裝置將在惡劣工況下運行，暴露設備缺陷造成故障的機率增大，同時需要完善調速器控制邏輯以及緊急停機流程啟動條件，保證切機后調速器快速回關導葉減少轉速上升幅度以及緊急停機流程的正確啟動，避免非正常過速落門停機，為機組快速恢復并網爭取時間。另外，針對錦東“一洞雙機”特殊運行方式，安控切機往往造成保留機組短時過負荷以及上游調壓井水位大幅波動，增大了水工及機電設備運行風險。

2.2 應急管理措施

系統(tǒng)送出通道中斷包括錦–蘇直流故障閉鎖、電廠送出線故障路跳閘及送端電網月–普、月–錦線故障跳閘等異常事件，其中官地送出官–月線路以及錦東送出東–錦線路為同塔雙回，存在雙回線路同時跳閘造成全廠停電的可能性。因此，系統(tǒng)送出通道中斷應作為流域聯(lián)合電力調度運行的典型異常事件，從應急處置能力與應急機制建立方面著力提高。

技術上增加監(jiān)控系統(tǒng)錦–蘇直流運行狀態(tài)變位、雙極功率變幅報警，目前監(jiān)控系統(tǒng)已增加上述報警信號，一旦錦–蘇直流轉為單極運行或者功率變幅過大，監(jiān)控發(fā)出預警信息，及時提醒運行人員做好事故預想。

業(yè)務上進一步完善專業(yè)知識結構，系統(tǒng)學習電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制方面的理論知識，實際工作中掌握錦–蘇直流穩(wěn)定運行規(guī)定和安控系統(tǒng)動作策略，特別是錦屏站安控裝置策略，理解送端電網不同運行方式下的穩(wěn)定策略，以更好地掌握安控切機臺數(shù)，合理安排機組運行方式。

組織措施上定期進行系統(tǒng)送出通道中斷流域聯(lián)合反事故演習，分別從集控側與電站側重點演練信息匯報流程(即按調度要求在規(guī)定時間匯報規(guī)定內容的程序)、設備檢查步驟、保廠用電、水庫調度以及水工泄洪閘門操作流程等方面響應程序，不斷總結演習經驗，提高全流域電力生產人員快速正確應對系統(tǒng)送出通道中斷異常的應急響應能力。

3 流域聯(lián)合水力調度運行應急處置［1－3］

由于梯級電站群的水電聯(lián)動效應，設備事故可能不僅影響到本電站，甚至可能會引起一系列流域連鎖效應，不僅影響到整個流域發(fā)電，還帶來新的水庫調度風險。

3.1 關鍵風險點分析

水力聯(lián)系主要指發(fā)電用水和發(fā)電水頭聯(lián)系，當上游電站發(fā)生影響出庫流量的故障，如機組故障停機，勢必影響到下游電站來水量，特別是日調節(jié)電站，來水量減少對水庫水位影響較大。反過來，如下游電站發(fā)生機組故障停機，減少用水量，上游電站不及時調整出庫流量，就會造成下游電站水庫水位上漲甚至漫壩的風險。因此，流域水力聯(lián)合調度運行的風險主要體現(xiàn)在由于上下游電站間電力聯(lián)系的改變導致水力改變，進而給水庫運行帶來的風險。

3.2 應急管理措施

在汛期，流域流量將呈現(xiàn)數(shù)倍乃至數(shù)十倍增加，同時投產的機組不斷增多，上下游之間的水力和電力聯(lián)系日益緊密，流域水力聯(lián)合調度運行風險不斷增大，對應急處置能力、應急機制和組織執(zhí)行方面提出了更高要求。

從全流域角度統(tǒng)籌協(xié)調生產工作。發(fā)電設備檢修和水工建筑檢修要盡量配合、統(tǒng)籌安排，從源頭降低水庫運行風險，特別針對官地、錦東日調節(jié)水庫，不可忽視水工建筑物檢修安排不合理帶來的風險。

業(yè)務上完善水電聯(lián)合調度專業(yè)知識結構，系統(tǒng)性學習庫容曲線、耗水率、發(fā)電流量、閘門泄流曲線、水情計算以水電聯(lián)合優(yōu)化調度等相關知識，培養(yǎng)訓練從單一電力調度跨越到水電聯(lián)合調度的綜合工作思維模式。

技術上開發(fā)基于水電聯(lián)合實時滾動調度的軟件平臺，提高水庫調度水平。平臺應實時滾動監(jiān)視統(tǒng)調電站入庫來水、出庫用水情況，滾動監(jiān)視日計劃執(zhí)行情況，同時應能根據(jù)預報入庫來水變化，對水庫的運行趨勢進行預測并判斷越限情況，針對越限可自動提前預警，以豐富的圖表方式輸出與調度結果相關的各調度過程值和特征統(tǒng)計值，方便運行人員快速正確決策。

最后是不斷積累全水頭、大流量、滿負荷工況下流域聯(lián)合調度運行經驗，總結規(guī)范化的水電聯(lián)合調度運行應急處置工作流程。

4 集控模式下的監(jiān)控系統(tǒng)故障應急處置［4－6］

集控模式下，電站實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制。作為硬件基礎的計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，如何采取有效的應急處置措施。

集控模式下，為了順利實現(xiàn)電站的遠程監(jiān)視和控制，有賴于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運行。隨著流域電廠逐步投產、投產機組逐步增多，將陸續(xù)接入集控中心，一旦監(jiān)控系統(tǒng)故障，必須快速及時正確處理，防止發(fā)生因監(jiān)控故障連鎖造成影響發(fā)電運行的惡性事故。

首先是完善監(jiān)控系統(tǒng)安全機制，立足源頭整治設備，保證現(xiàn)場設備運行狀況良好，同時配合監(jiān)控系統(tǒng)上采取合理設置信號掃描周期和死區(qū)措施，嚴格遏制誤報警現(xiàn)象，減輕運行人員監(jiān)盤壓力，一旦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障，確保第一時間發(fā)現(xiàn)，第一時間采取措施處理，避免發(fā)生連鎖反應擴大化事件。

其次針對集控模式下監(jiān)控系統(tǒng)集控側、電站側、現(xiàn)場側三個層面典型故障，提煉故障現(xiàn)象及處置措施，形成規(guī)范化的應急處理工作手冊，以更好地指導類似故障應急處理。

最后定期組織監(jiān)控系統(tǒng)故障流域聯(lián)合反事故演習，按照工作手冊內容，分別從集控側與電站側提高運行人員故障信息判別、快速有效采取處置措施的能力。

5 無人值班方式下機械設備故障應急處置［7］

目前，二灘電廠已實現(xiàn)“無人值班”方式，電站的遠程監(jiān)視和控制由集控中心負責，夜間實現(xiàn)關門運行，白天現(xiàn)場僅留少量運行巡檢人員。對于電氣設備故障，一般通過配置完備的保護自動跳閘隔離故障;而對于機械設備故障，除調速器油壓裝置事故低油位或低油壓、機組溫度保護配置緊急停機流程外，一般需要值守人員現(xiàn)場即時干預。

無人值班方式下，廠房不再全天24小時留人值守，而機械設備故障時，一般需要人工幫助干預處理。兩者因素迭加，對運行人員快速準確的應急響應能力提出了更高要求，需要采取的措施有:

技術措施上完善監(jiān)控系統(tǒng)緊急停機流程，盡可能接入水力機械故障信號，勵磁、調速器及其油壓裝置、進水口快速閘門及其油壓裝置故障信號，失電動作停機保護，原動力失效保護，振動擺度保護等故障信號。緊急情況下以自動或者遠方干預半自動方式下通過緊急停機流程隔離故障，盡量減少人工干預，避免人為因素造成事故擴大。

對于必須人工干預處理的機械設備故障，需系統(tǒng)性梳理典型機械設備故障案例，如機組接力器推拉桿斷裂、水淹水導、勵磁滑環(huán)室跑水、導軸承油槽進水、機組主變技供水全停等事件，總結故障現(xiàn)象、處理步驟以及關鍵風險點控制措施，編制規(guī)范性的應急處理工作手冊，指導類似故障處理。

最后為防止發(fā)生水淹廠房重大事故，除了配置足夠的滲漏排水泵外，還需要配置足夠積水監(jiān)測器，保證廠房不留死角，并納入監(jiān)控系統(tǒng)報警;同時參照其他流域電廠做法，將工業(yè)電視系統(tǒng)納入廠房保安值班管理，進行定期巡視檢查。

6 結語

隨著官地機組全部投產、錦西水庫即將蓄水以及投產機組不斷增多，雅礱江下游將形成錦西、二灘兩大水庫聯(lián)合運行格局，運行方式向全水頭、大流量、滿負荷逐步過渡，流域聯(lián)合調度運行的深度和廣度不斷拓展，存在的各種風險因素將不斷暴露，無疑對流域電力生產應急管理體系提出了更高要求，提出以下三條管理措施建議:

(1)發(fā)揮好流域應急指揮中心的作用。根據(jù)公司電力生產安全事故專項應急預案，按照事件級別啟動相應響應程序，建立公司、集控中心以及各流域電廠參與的流域應急處置會議機制，確保重大安全生產突發(fā)事件第一時間組織召開流域應急處置視頻會議，做到信息及時全面準確傳達，有利于內、外部資源共享，統(tǒng)一決策，為事故處理提供最有利的空間。

(2)定期組織流域電力生產聯(lián)合反事故演習，并制度化、程序化。參照電網類似迎峰度夏聯(lián)合反事故演習經驗，針對流域聯(lián)合運行典型工況、典型故障進行演練，逐步提高全流域電力生產人員信息匯報、風險把控、水電聯(lián)動等綜合應急處置能力。

(3)將流域電力生產運行中出現(xiàn)的不安全事件按照模板格式進行匯編整理，并錄入電力生產管理信息平臺數(shù)據(jù)庫，對技術資料進行共享，供電力生產人員學習，從中吸取經驗教訓;更重要的是增加公司無形知識資產，為培養(yǎng)技術型員工提供豐富的實戰(zhàn)教材，夯實公司資產保值增值的能力基礎。

［1］張軍良，馬光文，王黎，等.節(jié)能發(fā)電調度規(guī)則下梯級水電站調度方式研究［J］.人民黃河，2010，32(11):140－142.

［2］楊道輝，馬光文，徐瑞林.多市場下大型流域梯級水電站群電能優(yōu)化配置研究［J］.水力發(fā)電學報，2011，30(1):17－23.

［3］唐茂林，王超.基于節(jié)能發(fā)電原則的實時發(fā)電調度優(yōu)化模型的研究［J］.繼電器，2008，36(7):47 －50.

［4］郭磊，趙英.集控調度模式在清江流域電站的應用:中國水力發(fā)電工程學會信息化專委會.2009年學術交流會論文集:202－206.

［5］戴建煒，鄒建國.烏江干流梯級電站遠程集控中心建設與思考［J］.水電廠自動化，2005，(1):92 －96.

［6］向進，唐勇，楊忠偉.大渡河流域梯級電站集控中心建設與運營［J］.機電設備與運行，2010，36(6):87 －89.

［7］楊金棟，周志清，方輝欽.我國水電廠“無人值班(少人值守)”工作評述［J］.水電自動化與大壩監(jiān)測，2002，26(5):1－2，9.