基于全員值守跨區域跨流域的中小型水電站群綜合自動化系統探索與實踐

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電有限公司，四川眉山620360）

基于全員值守跨區域跨流域的中小型水電站群綜合自動化系統探索與實踐

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濟效益，減少中小型水電站群安全事故，是中小型水電站群運營的主要目的。本文通過中小型水站群綜合自動化系統實施，探索跨區域、跨流域的中小型水電站群的全員發電運行和安全管理，通過技術措施加強跨區域、跨流域電站安全管理，同時提高中小型水電站群經濟效益。

全員值守；中小型水電站群；綜合自動化系統；探索；實踐

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河段開發的第3個梯級水電站。電站水庫正常蓄水位483.5 m，水庫總庫容2618萬m3，正常蓄水位庫容2127萬m3，電站總裝機120 MW（3×40MW），機組形式為軸流轉漿式水輪發電機組，電站設計水頭21.5 m，電站發電引用流量630.6 m3/s。電廠所發電能經220 kV線路送至天井坎變電站并入國家電網。

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第2個梯級水電站，上游與已建成的槽漁灘水電廠尾水銜接，工程開發任務發電為主，兼顧灌溉。水庫設計正常蓄水位502.00 m，相應庫容2 580萬m3，水庫具有日調節性能，日調節庫容330萬m3。電廠裝機容量75 MW（3×25 MW）,電廠保證出力16.7 MW，電廠所發電能經110 kV線路送至天井坎變電站并入國家電網。

腳基坪水電站位于雅安天全縣境內，是天全河兩河口至干溪坡河段規劃3級開發方案中的第2級，其上一梯級為鍋浪蹺電站，下一梯級為干溪坡電站。電站采用低閘引水式，工程以發電為主，兼顧下游生態用水，總裝機容量72 MW（3×24 MW），多年平均年發電量3.384億kW·h，年發電利用小時數4 701 h，電站水庫正常蓄水位988.0 m，相應庫容23.6萬m3，電站發電流量94 m3/s，設計水頭88 m。電廠通過220 kV腳全線至天全縣變電站并入四川電網。

玉田水電站位于涼山州越西和甘洛兩縣境內，為四川玉田能源發展有限公司開發的尼日河流域梯級規劃的第4級水電站，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，總庫容49.8萬m3，設計水頭177 m，總裝機容量93 MW（3×31MW），設計年利用小時數5 113 h，年發電量4.755億kW·h。電站于2006年9月11日開工建設，2013年1月3臺機組全部投產發電。

三江水電站位于綿陽市涪江中游，涪江、安昌河、芙蓉溪三江匯合口下游7.5 km塘汛鎮李家渡處，是涪江干流規劃開發梯級之一。工程具有發電、土地開發、防洪、交通、旅游及改善城市生態環境等綜合利用效益。控制流域面積13 627 km2，占涪江全流域面積的37.4%，多年平均流量306m3/s。電站為河床式開發，總裝機容量45 MW，安裝3臺軸流轉漿式水輪發電機組，設計水頭15 m，設計引用流量338.7m3/s。電站采用閘壩擋水，最大閘壩高度29.5m，工程設計正常蓄水位448 m，相應總庫容2590萬m3。

成都分公司水電站綜合自動化系統的主要目的是：實現百花灘、高鳳山、腳基坪、玉田、三江5個跨區域、跨流域中小型電站群的遠程統一調控，監控各電站的主要機電設備，采集、分析電站水情。通過水電站綜合自動化系統，達到提升管理、優化人員配置、提高經濟效益的目標。

2 實施背景

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個電站。5個電站分布于四川省“三市一自治州”，分屬于不同區域、不同流域，且電站裝機容量偏小，電站人員崗位配置重復，人工效率低，為分公司安全生產管理帶來很大難度。為實現加強5個中小型電站管理，優化人員配置，提高經濟效益目標，需引入先進的科學技術管理，通過不斷地探索和實踐實現這一目標。成都分公司管轄水電站分布情況如圖1。

圖1

為了適應企業快速發展的形勢，整合成都分公司管轄各電廠優勢資源，通過科技創新實現跨區域、跨流域集中管理模式，加強成都分公司所轄在運電站的管理，提高水電站運營的業務管理能力和專業技術水平，成立一個中廣核能源公司成都分公司跨區域、跨流域中小型水電站群集控中心，以優化各電站發電、水庫防洪、人員配置等。因此提出建設成都分公司水電站綜合自動化系統的方案。

隨著科學技術的不斷進步和管理方式的創新，跨區域、跨流域中小型電站群集中控制方式，成為降低發電成本，提高效益的發展趨勢之一。為了提高成都分公司所轄水電站機組的安全可靠運行水平，增強員工的安全運行、快速響應能力，改善電站崗位配置重復，同時減少各電站的運行、維護和管理等運營成本，節省人力物力，統一管理和維護，提高各電站的安全運營和管理水平，擴大運行的經濟和社會效益，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成都分公司綜合自動化系統的任務。

該綜合自動化系統實時監視和控制的主要設備包括：

（1）成都分公司所屬電站機組、開關站、公用系統、泄洪沖砂閘系統，集中在高鳳山電站集控中心進行控制。

（2）綜合自動化系統采集、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行發電、防洪調度的依據。通過綜合自動化系統將水情管理與發電管理進行了有機的結合，實現了在同一系統中“水電合一”的技術創新。

3 基于綜合自動化系統的探索與實踐

為了實現成都分公司綜合自動化系統的建設任務和目標，通過組織工作小組開展大量細致周密的調研、實地考察，對各電站監控系統現狀進行了認真分析，制定了總體設計規劃和分步實施計劃。在2012年7月開始進行總體設計，2013年3月開始建設，2013年7月完成建設，并投入運行。

3.1 綜合自動化系統探索與實踐支撐基礎

（1）綜合自動化系統采用中國水利水電科學研究院最新研究項目H9000 5.0版為核心，在高鳳山電站建設中小型電站群集控中心。

（2）綜合自動化系統實現與各電站不同監控系統進行無縫對接，充分體現了綜合自動化系統的創新兼容性。成都分公司所轄電站監控系統種類較多，其中高鳳山、三江電站采用南瑞EC200系統，腳基坪采用南自監控系統，玉田采用許繼監控系統，百花灘采用水科院監控系統。通過綜合自動化系統監控，自動控制各電站發電設備，并按電力系統調度要求對各電站的相關設備，確保各電站所有機電設備安全、可靠運行。

（3）綜合自動化系統集控中心對各電站閘門設備進行自動監視，對各電站的閘門設備進行自動控制，確保各電站所有機電設備安全、可靠運行。

（4）綜合自動化系統采集、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行發電、防洪調度的依據。

（5）綜合自動化系統集控中心保持與有關部門進行通信，傳送有關信息，接收對各電站調度的要求。

（6）綜合自動化系統集控中心與本系統內、外相關系統進行通信，準確、及時、全面的收集各電站調度管理所需的各種信息。

（7）以綜合自動化系統為基礎創建ON-CALL系統，提高成都分公司與各電站應急處理能力。

3.2 中小型水電站群綜合自動化系統探索

成都分公司綜合自動化系統建成后，為實現加強五個中小型電站提升管理，優化人員配置，提高經濟效益的目標，做了以下幾項探索：

（1）基于綜合自動化系統實現統一管理，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，實現分公司與各電站信息透明化，從而加強和提升分公司對各電站發電、防洪、設備管理能力。

（2）基于綜合自動化系統優化人員配置

原各電站發電部運行人員發電、防洪等工作，全部由集控中心值班人員負責。發電部原運行人員，一部分分流至維護部充實維護部檢修力量，一部分組建電站發電部ON-CALL班組，負責全廠設備巡視、操作。通過人員優化配置組建ON-CALL班組加強了各電站設備巡視能力，提高了設備安全運行可靠性。

（3）基于綜合自動化系統實現水情、監控一體化

綜合自動化系統自動實時采集、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：實時的上下游水位、入庫流量、出庫流量、水庫庫容、機組發電流量、機組實時水頭、機組水耗、閘門下泄流量。水情信息分析主要有：根據各電站出入庫流量計算水庫增長或降低趨勢，在汛期時根據防洪部門要求的汛限水位，向集控中心提供各電站相應的閘門開度，在發電方面根據出入庫流量、機組水頭、機組水耗向集控中心提供各電站最優發電負荷。通過綜合自動化系統將水情系統與發電監控系統有機的進行結合，實現水情服務與發電目標，真正的做到“水電合一”。

（4）全員值守提高應急響應能力和事故處理能力

以綜合自動化系統為平臺，建立成都分公司ON-CALL系統，解決了單個電站人員少的問題，實現了整個分公司全員值守目標，提高各電站應急響應能力和事故處理能力。綜合自動化系統將各電站事故與缺陷按重要性劃分為三級，當事故或缺陷發生時，綜合自動化系統觸發ON-CALL系統，并由ON-CALL系統將缺陷內容通過短信發送至相應等級的ON-CALL人員。當發生三級事故或缺陷時由各電站部門組織處理，發生二級缺陷時由電站廠長組織電廠人員進行處理，當發生一級缺陷時由成都分公司總經理組織人員進行處理。ON-CALL系統可以有效的、及時的將缺陷發送至相應人員，提高了電站應急響應能力，同時通過不同等級的發送，出現重大缺陷故障時可以有效合理的調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間，提高電站經濟效益。ON-CALL系統自動缺陷信息發送可以杜絕各電站事故、故障隱報或瞞報現象，提高了各電站安全運行透明度，加強了成都分公司對各電站的管理能力。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化系統實踐

（1）成都分公司利用綜合自動化系統對各電站運行、檢修、消缺等進行監督和檢查，加強對各電站的集中管理力度，提高管理能力，增強員工責任心。實時抽查各電站設備運行工況，了解設備狀態，監督檢查各電站巡視檢查工作是否到位，設備消缺、檢修工作是否按時開工、完工。

（2）綜合自動化系統的投運，減少了各電站發電部人員工作，對各電站人員進行重新配置，將發電部人員分流部分至維護部，再由成都分公司組織各電站維護部相應專業人才成立成都分公司檢修部，施行機組自主檢修。成都分公司檢修部人員在非檢修期各自在本電站負責電站日常消缺工作，檢修期時人員集中對每個電站實施檢修。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，同時減少了各電站外委檢修項目，達到降本增效目的，提高了各電站經濟效益。

（3）設立綜合自動化系統集中控制中心，集控中心人員根據各電站水情信息，合理利用各電站水庫調節庫容，實時調整各電站機組出力，在枯水期時保證機組高水頭運行，減小機組耗水率，使各電站機組處于經濟運行狀態。在汛期時綜合自動化系統根據各電站水情信息，提供建議閘門開度，為集控中心運行人員提供了防洪指導，確保了汛期防洪指令準確率100%。綜合自動化系統將水情系統與發電系統進行了有機的結合，將電調、水調合二為一，實現了中小型電站群的“水電合一”。

4 實施效果

成都分公司自動化系統于2013年7月完工并投入運行，通過1年半的運行主要取得了以下效果。

（1）提高管理水平，強化安全能力

通過成都分公司綜合自動化系統的運用，提高成都分公司對跨區域、跨流域中小型電站群的監管力度，及時了解設備狀態、運營指標，整體提高了成都分公司各職能部門對各電站的管理水平。通過運用綜合自動化系統，在各電站人員數量不變的情況下，優化人員配置，強化了各電站安全能力。實施綜合自動化系統的安全強化主要體現在以下幾點：建立專業巡視ON-CALL組，加強電站日常巡視力度和頻次，提高巡視質量，確保設備缺陷及時發現，保證設備安全可靠運行；充實維護部檢修、消缺力量，保證設備檢修、消缺質量可靠，工作及時開展、完成；通過ON-CALL系統實現全員值守，提高了成都分公司及各電站應急相應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化系統的建立與運行，實現了跨區域、跨流域的中小型電站群的集中化管理。通過集中化管理模式，充分降低了各電站發電部工作量，重新優化發電部人員配置，將部分人員充實到維護部參與檢修消缺工作，剩余人員建立專業巡視組，并通過綜合自動化系統的ON-CALL系統實現全分公司所轄電站的全員值守目標。通過此系統五個電站各減少5名值長，共25人，每年按10萬/人，效益250萬元。

（3）優化人員配置，降低成本增效益

通過成都分公司綜合自動化系統，對各電站發電部人員進行優化配置，充實各電站維護部，再由分公司組織各電站維護部具有相應專業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電設備檢修，實現檢修自主化。通過自主檢修每個電站每年節約檢修費用150萬元，合計750萬元。

成都分公司通過運行綜合自動化系統，每年產生固定經濟效益約1 000萬元。

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，高級工程師，從事企業管理工作。