引輸水工程配水站無人值守綜評(píng)

任中琪

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，沈陽(yáng) 110129)

引輸水工程配水站無人值守綜評(píng)

任中琪

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，沈陽(yáng) 110129)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，引輸水工程調(diào)壓、配水站，采用遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)，完全可以建成無人值守站，以減少運(yùn)行期間的費(fèi)用，節(jié)省建設(shè)期和管理期間投資。

配水站；結(jié)構(gòu)組成；微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置；無人值守；效益分析

0 前 言

近年來一些在建引輸水工程，由于引輸水的管線距離長(zhǎng)，海拔高度變化大，需在沿線配備多座集變電、調(diào)壓、配水于一體的配水站。因輸水工程管線所建位置遙遠(yuǎn)和偏僻的關(guān)系，這些配水站的地理位置也都遠(yuǎn)離人們的視野與生活，從而形成了配水站值守人員交接班工作和日常生活等諸多的不便，運(yùn)行和管理成本無形中增加多多。

隨著技術(shù)的進(jìn)步與成熟，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，變電站、水電站無人值守化的比例在逐年上升，尤其是在一些水利輸水工程也進(jìn)行了無人或少人值守。我國(guó)的大型引輸水工程的配水站如能實(shí)現(xiàn)無人值守，那么將會(huì)給管理和運(yùn)行帶來極大方便，意義巨大[1]。

1 引輸水工程中配水站的結(jié)構(gòu)組成

引輸水工程中的配水站根據(jù)其功能一般有兩種，分別為加壓站和分水站。加壓站功能是調(diào)節(jié)和保持引輸水管線中的水壓力，保障管中水的輸送，主要由出、入口逆止閥門、截止閥門、調(diào)整門及加壓泵等設(shè)備組成；分水站是將來水形成分支并向分出的支路管線輸水，由出、入口逆止閥門、截止閥門及調(diào)整門等組成。

在配水站中，運(yùn)行人員的工作主要有：監(jiān)視出水管和入水管壓力，調(diào)整出水管出口壓力，啟、停加壓泵等。分析運(yùn)行人員的工作任務(wù)，利用遠(yuǎn)動(dòng)裝置從遠(yuǎn)方控制配水站設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)整，替代運(yùn)行人員完成就地操控，實(shí)現(xiàn)配水站無人值守完全可以實(shí)現(xiàn)。只是采用遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和監(jiān)視，達(dá)到無人值守的目的，要求遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

1)可靠和穩(wěn)定性高、擴(kuò)充方便、易于維護(hù)。雙備份工控機(jī)、多種標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，使設(shè)備具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化和廣泛的兼容性；而且產(chǎn)品模塊化、組合化。可靠性、擴(kuò)充性要高，維護(hù)容易，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作和監(jiān)視工作的保障。

2)通道使用范圍廣。無線、有線、載波、微波均可適用，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多站的集中監(jiān)控。

3)設(shè)備不但自成體系、小而實(shí)用，而且能適應(yīng)今后擴(kuò)建和技改需要。

目前國(guó)內(nèi)諸多的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)品都滿足和超過這些標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足配水站遠(yuǎn)動(dòng)控制要求。

2 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主要功能

根據(jù)《自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》和《小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置應(yīng)具有以下基本功能：

2.1 遙信

要求采用無源接點(diǎn)方式，即某一路遙信量的輸入應(yīng)是一對(duì)繼電器的觸點(diǎn)，或者是閉合，或者是斷開。通過遙信端子板將繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開轉(zhuǎn)換成為低電平或高電平信號(hào)送入RTU的YX遙信模塊。

遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào)：開關(guān)位置信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和其它可提供繼電器輸出信號(hào)、事故總信號(hào)及裝置主電源停電信號(hào)等。

2.2 遙測(cè)

遙測(cè)往往又分為重要遙測(cè)、次要遙測(cè)、一般遙測(cè)和總加遙測(cè)等。遙測(cè)功能常用于溫度、壓力、流量(流速) 、周波頻率采集和其它模擬信號(hào)的采集。

2.3 遙控

采用無源接點(diǎn)方式，要求其正確動(dòng)作率≥99.99%。遙控功能常用于設(shè)備的斷路器的合閘、分閘操作，直接通過計(jì)算機(jī)來完成。

2.4 遙調(diào)

采用無源接點(diǎn)方式，要求其正確率>99.99%。遙調(diào)常利用設(shè)備上帶遠(yuǎn)動(dòng)接口的控制器，通過計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)節(jié)設(shè)備的多少，又可分為三遙四遙或五遙等遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

在配水站中加裝微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控裝置，利用遙信部分采集加壓泵運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)整門及截門、逆止門的開閉狀態(tài)，反饋給遠(yuǎn)方微機(jī)并從監(jiān)視系統(tǒng)畫面顯示出來。

輸水管路來水及出水壓力、流量、調(diào)整門開度等模擬量值由遙測(cè)部分完成。加壓泵的啟停及電動(dòng)閥門啟閉通過遙控部分實(shí)現(xiàn)。調(diào)整門開度的調(diào)整則由遙調(diào)部分實(shí)現(xiàn)操作。通訊通道可根據(jù)地理?xiàng)l件選擇光纖或微波、載波通訊，以此來實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)引輸水管線沿線各個(gè)配水站的全面監(jiān)控。

對(duì)于設(shè)備多、操作復(fù)雜的配水站還可以設(shè)置分層設(shè)計(jì)，將操作程序化，儲(chǔ)存于PLC中，實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方雙層監(jiān)控。通過微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控裝置的輔助可以完全、有效地替代配水站運(yùn)行人員完成相關(guān)的運(yùn)行工作。

3 我國(guó)成功的無人值守的水電工程范例

近幾年，我國(guó)在水利工程中陸續(xù)建成并投產(chǎn)了多座無人值守的水電站。廣西龍灘水電站和青海拉西瓦水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的就是成功的范例。

龍灘水電站是我國(guó)即將投產(chǎn)的僅次于三峽的中國(guó)第二大水電站。它是我國(guó)西部大開發(fā)和西電東送的標(biāo)志性工程，總裝機(jī)容量6300MW(單機(jī)700MW，9臺(tái))，年發(fā)電量187億kW·h，主要作用是防洪、發(fā)電、航運(yùn)等。龍灘水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞公司提供的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，按“無人值班(少人值守)”設(shè)計(jì)和配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全開放、分布式模塊化冗余結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)以“分層管理，集中控制”為原則組成主站級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)兩部分。2009年龍灘水電站投入運(yùn)行以來，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行中，調(diào)整精確，控制操作可靠性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定的特性充分發(fā)揮了出來。

青海省拉西瓦水電站是繼三峽水電站、廣西龍灘水電站之后單機(jī)容量最大的水電站。其裝機(jī)容量為4200MW(單機(jī)700MW，6臺(tái))，運(yùn)行方式按“無人值班”原則設(shè)計(jì)，水電站監(jiān)控方式采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全廠集中監(jiān)控。其監(jiān)控系統(tǒng)分為廠站控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)。2010年底機(jī)組全部順利投運(yùn)，實(shí)際運(yùn)行表明，拉西瓦水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，各種功能均發(fā)揮了較好的作用。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

按照標(biāo)準(zhǔn)模式原則建造無人值守配水站，其效益主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

1)占地面積明顯減少。同樣規(guī)模的常規(guī)站占地約2 000～3 000 m2。無人值守站占地僅1 000 m2,節(jié)省占地面積50%以上。

2)投資規(guī)模大大降低。建設(shè)一座常規(guī)站一般需投2 000萬元～3 000萬元投資，而無人值守站投資為1 200萬元，節(jié)省了值守人員生活設(shè)施配套建設(shè)資金。

3)建設(shè)工期縮短。常規(guī)站一般需24個(gè)月甚至更長(zhǎng)，而無人值守站由于沒有值守人員生活設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目使建設(shè)工期縮短為18個(gè)月。

4) 運(yùn)行和管理成本降低。新建的或者常規(guī)站經(jīng)改造而成的無人值守配水站由于沒有了人員的生活材料等的消耗及車輛的配備，節(jié)省了人力物力的開銷，從而大大地降低了運(yùn)行成本。同時(shí)，由于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)備管理費(fèi)用也隨之相應(yīng)降低。

5 結(jié) 語

無人值守配水站的建設(shè)與改造代表了技術(shù)發(fā)展的方向，代表了先進(jìn)生產(chǎn)力，解放了勞動(dòng)力，精確了調(diào)度調(diào)整工作的精度，提高了工作效率，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本。在水利工程中推廣無人值守配水站必將是水利工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。

[1]黃伶?zhèn)ィ瑥埓鹤樱S人偉，孫連維.廠區(qū)總體設(shè)計(jì)整合初探——以大伙房水庫(kù)(二期)工程配水站及加壓泵站為例[J].中外建筑，2010(01)：89.

1007-7596(2014)12-0215-02

2014-09-18

任中琪(1967-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事水庫(kù)工程管理。

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