小型水電站遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式研究

李志沖

（廣東韶能集團(tuán)股份有限公司乳源楊溪水電分公司，廣東 韶關(guān) 512733）

小型水電站遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式研究

李志沖

（廣東韶能集團(tuán)股份有限公司乳源楊溪水電分公司，廣東 韶關(guān) 512733）

遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式對(duì)提高水電站的安全生產(chǎn)系數(shù)和效益、減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失以及節(jié)約運(yùn)行管理成本等方面都具有重要意義。本文從實(shí)行遠(yuǎn)程集控模式的必要性、實(shí)施原則、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及實(shí)施過程中還應(yīng)注意到的一些問題這四個(gè)方面對(duì)小水電站的遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式進(jìn)行了探討，以期對(duì)提高水電站的集控與綜合自動(dòng)化水平能夠有所借鑒。

小型水電站；遠(yuǎn)端集中控制；管理模式

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式是小型水電站發(fā)展的必然趨勢(shì)?？梢灶A(yù)見，小型水電站將逐漸放棄傳統(tǒng)的依靠人去值班的工作模式，越來越多的運(yùn)行管理工作都可以通過集控中心的遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)，這不僅與水電站的自動(dòng)化發(fā)展要求相適應(yīng)，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)減員增效、提高小型水電站的運(yùn)行管理水平和安全生產(chǎn)效益等具有重要意義。

2 實(shí)行遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式的必要性

據(jù)相關(guān)資料顯示，中國(guó)絕大多數(shù)河流的流域面積均小于1000km2，這些小流域中也同樣蘊(yùn)藏著豐富的水電資源，但是這些小流域水電站的規(guī)模通常都較小，且交通和經(jīng)濟(jì)較為落后，并且同一流域內(nèi)往往有多座水電站構(gòu)成梯級(jí)小型水電站群，各電站間缺乏協(xié)調(diào)運(yùn)行管理，基本上處于各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，造成這些水電站的運(yùn)行管理費(fèi)用較高、整體的運(yùn)行效益較差，這嚴(yán)重制約了我國(guó)對(duì)水電資源的開發(fā)利用，拖慢了小型水電站大規(guī)模建設(shè)的步伐。

對(duì)流域內(nèi)小型水電站群采用遠(yuǎn)端集中控制?！盁o人值班”的運(yùn)行管理方式不僅可以提高水電站的自動(dòng)化運(yùn)行水平，還能對(duì)整個(gè)小型水電站群進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度。發(fā)展建立小型水電站遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)，并通過其對(duì)流域內(nèi)的小型水電站群進(jìn)行集中控制。而流域內(nèi)各小型水電站的中央控制室和各自獨(dú)立的辦公、生活設(shè)施等則可得到大大地簡(jiǎn)化，這對(duì)提高水電站的安全生產(chǎn)系數(shù)和效益、減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失以及節(jié)約運(yùn)行管理成本等方面都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式的實(shí)施原則

遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式的實(shí)施原則：

1）以系統(tǒng)投入后能實(shí)現(xiàn)減員增效為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）系統(tǒng)設(shè)備即使發(fā)生故障，也能保證整個(gè)系統(tǒng)不癱瘓。

3）各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，例如需滿足《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5065-2009）的技術(shù)要求。

4）硬件采用全分布開放系統(tǒng)的總線式網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵設(shè)備采用雙重化配置，軟件則采用模塊化和結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，以便以后進(jìn)行硬件和功能方面的擴(kuò)充。

5）系統(tǒng)對(duì)控制操作的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力強(qiáng)，具有較好的抗干擾能力。

4 遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集控中心的遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)采用全計(jì)算機(jī)控制。采取全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行預(yù)設(shè)置的功能。整個(gè)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的架構(gòu)可分為主控層、廠站層、現(xiàn)地層3層。其中，主控層可以通過光纖交換機(jī)或公共交換電話網(wǎng)連接到各子站，子站之間則應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要連成具有一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。

4.1 主干網(wǎng)星形連接結(jié)構(gòu)

圖1 主干網(wǎng)星形連接結(jié)構(gòu)

如圖1所示，各水電站至集控中心按星形連接。當(dāng)前一般都采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，光纖交換機(jī)加強(qiáng)了對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的冗余連接，提升了集控系統(tǒng)的支持力度。采用星形結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通信容量大、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高等優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是投資花費(fèi)較高?？紤]到小型水電站分布密且廣泛的特點(diǎn)，如果對(duì)集控系統(tǒng)的通信實(shí)時(shí)性要求不高，可以采用公共交換電話網(wǎng)代替光纖通信以節(jié)約建設(shè)資金。

4.2 主干網(wǎng)單環(huán)形連接結(jié)構(gòu)

如圖2所示，各水電站至集控中心按單環(huán)形連接，對(duì)光纖環(huán)網(wǎng)則采用相隔電站相連的方式。單環(huán)形結(jié)構(gòu)有效地縮短了數(shù)據(jù)傳輸距離，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)也減少了系統(tǒng)的建設(shè)成本，比較適合水電站較集中且數(shù)據(jù)傳輸量較大的場(chǎng)合。

圖2 主干網(wǎng)單環(huán)形連接結(jié)構(gòu)

4.3 主干網(wǎng)雙環(huán)形連接結(jié)構(gòu)

雙環(huán)形結(jié)構(gòu)與單環(huán)形結(jié)構(gòu)類似，只是將各子站之間單回路連接變成雙回路連接，這樣使得現(xiàn)地層的數(shù)據(jù)采集和與各個(gè)層次的數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定，但小型水電站通常都是呈集群分布的，采用雙環(huán)形結(jié)構(gòu)將會(huì)增大建設(shè)成本，通常與小型水電站的實(shí)際發(fā)展需求不相適應(yīng)。

4.4 結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例分析

本文以四川省甘孜州康定縣下索子溝流域模型為例進(jìn)行分析。在該流域中，位于梯級(jí)開發(fā)第3級(jí)的集控中心相當(dāng)于整個(gè)集控系統(tǒng)的主控層，謝家溝水電站和三道橋水電站則相當(dāng)于整個(gè)集控系統(tǒng)的子站，而尾水水電站以及第1、2級(jí)開發(fā)中的一些小規(guī)模水電站則是整個(gè)集控系統(tǒng)的現(xiàn)地層。這里的LCU并非特指某一個(gè)具體的水電站，它可以是某一集中區(qū)域內(nèi)若干電站的LCU，即相當(dāng)于大型流域集控中心的集控子站。

在該實(shí)例中，各水電站將取消常規(guī)中控室，而將集控中心作為統(tǒng)一的運(yùn)行和管理中樞。遠(yuǎn)端集控模式弱化了各小型水電站廠站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，減少了前期的資金投入和后期的運(yùn)營(yíng)成本，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 實(shí)施過程中還應(yīng)注意到的一些問題

5.1 提高水電站設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量

提高水電站設(shè)備的檢修管理水平可以消除設(shè)備的故障隱患或在設(shè)備發(fā)生故障后能快速恢復(fù)正常生產(chǎn)，這對(duì)提高水電站設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量意義重大。因此，小型水電站要結(jié)合自己的實(shí)際情況大膽變革現(xiàn)行的設(shè)備檢修管理體制，探索故障檢修、計(jì)劃?rùn)z修、狀態(tài)檢修、主動(dòng)檢修融為一體的混合檢修管理方式。具體而言，可以學(xué)習(xí)借鑒火電“點(diǎn)檢定修”設(shè)備管理工作理念及方法，將對(duì)設(shè)備以修為主變?yōu)閷?duì)設(shè)備以管為主。通過對(duì)設(shè)備定人、定時(shí)、定項(xiàng)、定方法和定標(biāo)準(zhǔn)的全方位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析，并綜合有關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢修維護(hù)情況等。對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)跟蹤管理并及時(shí)處理存在故障隱患的設(shè)備，從而使水電站設(shè)備的健康水平和運(yùn)行質(zhì)量達(dá)到一個(gè)新的高度。

5.2 重視運(yùn)行管理人員的培訓(xùn)工作

結(jié)合水電站遠(yuǎn)端集控運(yùn)行管理的特點(diǎn)，組織運(yùn)行管理人員學(xué)習(xí)相關(guān)的操作規(guī)程，并對(duì)水電站的運(yùn)行管理知識(shí)和遠(yuǎn)端集控系統(tǒng)的運(yùn)行原理進(jìn)行探討。此外，還應(yīng)定期組織運(yùn)行管理人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容除技術(shù)問答講座外，還應(yīng)滲透對(duì)新技術(shù)、新知識(shí)乃至系統(tǒng)新加模塊使用的培訓(xùn)。為調(diào)動(dòng)參訓(xùn)人員的學(xué)習(xí)積極性，在培訓(xùn)結(jié)束后，還應(yīng)通過多種方式對(duì)培訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行考核，對(duì)考核不合格者按績(jī)效考核進(jìn)行扣分處理。

5.3 提高電氣、機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性

1）要高度重視電氣、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的缺陷管理。

設(shè)備缺陷是指運(yùn)行中的設(shè)備發(fā)生異?；虼嬖陔[患。這些缺陷有的需要立即消除或采取必要的安全技術(shù)措施進(jìn)行臨時(shí)處理，而有的只需要在一定時(shí)間內(nèi)消除即可，如何正確抉擇正有賴于缺陷管理。缺陷管理應(yīng)以缺陷的嚴(yán)重程度為依據(jù)，合理安排時(shí)間對(duì)其進(jìn)行消除，從而提高電氣、機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。具體而言，需要設(shè)備檢修人員對(duì)設(shè)備有足夠的了解，對(duì)設(shè)備的缺陷可以準(zhǔn)確分類，并能夠?qū)θ毕輰?duì)設(shè)備的影響程度進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，以便合理安排時(shí)間進(jìn)行消除。

2）強(qiáng)化設(shè)備的技術(shù)管理。

設(shè)備運(yùn)行管理人員在設(shè)備選型初期就應(yīng)全面參與設(shè)備的調(diào)研、設(shè)計(jì)、出廠驗(yàn)收及安裝，以盡早地進(jìn)入設(shè)備的技術(shù)管理角色，為今后設(shè)備的技術(shù)改造、升級(jí)換代、故障排查等工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；此外，水電企業(yè)內(nèi)部應(yīng)定期組織召開技術(shù)會(huì)議，并制定統(tǒng)一的技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)，力求所制定的標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家和電力行業(yè)的相應(yīng)規(guī)范，通過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范執(zhí)行，使電氣、機(jī)械設(shè)備的檢修管理更具規(guī)范性、設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性不斷得到提高。

5.4 保障輸電線路的質(zhì)量和穩(wěn)定性

從目前的電力傳輸過程來看，輸電線路具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易于受到外界因素影響的特點(diǎn)，一旦由自然災(zāi)害或設(shè)備自身因素引發(fā)線路故障后，就可能對(duì)電力傳輸帶來嚴(yán)重影響，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除線路的故障隱患是我們研究關(guān)注的焦點(diǎn)。

認(rèn)真做好輸電線路的日常巡視和維護(hù)工作。掌握輸電線路常見運(yùn)行故障的檢修技術(shù)，并能從自然環(huán)境因素、設(shè)備自身因素以及外力因素等多個(gè)角度來綜合判斷出輸電線路發(fā)生故障的原因和部位。從而使得輸電線路運(yùn)行故障得到及時(shí)消除，對(duì)保證電力傳輸質(zhì)量、提高電力傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性以及節(jié)約檢修成本等方面都意義重大。

6 結(jié)束語

近年來，我國(guó)雖然對(duì)無人化水電站建設(shè)的重視度越來越高，但在遠(yuǎn)端集控系統(tǒng)的運(yùn)行管理方面還暴露出了一些問題，如何提高水電站的集控與綜合自動(dòng)化水平仍是立足于水電站運(yùn)行管理崗位上的技術(shù)人員們需認(rèn)真學(xué)習(xí)、思考和探索的長(zhǎng)期課題。本文以四川省甘孜州康定縣下索子溝流域模型為例，對(duì)小水電站的遠(yuǎn)端集中控制運(yùn)行管理模式進(jìn)行了探討，希望對(duì)提高水電站的集控與綜合自動(dòng)化水平能夠有所借鑒。

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