摘要： 本文闡述了水電廠 “無人值班”自動控制系統(tǒng)，詳實的分析了實現(xiàn)電廠“無人控制”所需的基礎(chǔ)條件及技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：水電廠、自動控制、無人值班、監(jiān)控系統(tǒng)

Abstract: this article expounds the hydropower plants "was on" the automatic control system, the detailed analysis to realize the power plant "no one control" the basic conditions and technical requirements.

Keywords: hydropower plants, automatic control, no one on duty, monitoring system

1 概述

水電廠自動發(fā)電控制的任務(wù)是，在滿足各項限制條件的前提下，以迅速、經(jīng)濟的方式控制整個水電廠的有功功率。它包括機組的合理起停，實現(xiàn)水電廠的經(jīng)濟運行等。水電廠能否實現(xiàn)自動發(fā)電控制, 關(guān)系著整個電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制的成敗。

從20 世紀90 年代中、后期開始，全國新建各級水電廠已基本采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，已建水電廠經(jīng)過這些年來的技術(shù)推廣改造，也已從基礎(chǔ)自動化元件到全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)級全面實施了升級改造。但是隨著水電廠“無人值班”和狀態(tài)檢修工作的不斷深入開展，以“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”為基礎(chǔ)的電力體制的改革，對水電廠的生產(chǎn)運行和管理、水電廠自動化技術(shù)提出了更高的要求。

“無人值班”是水電廠值班方式的高級階段，它對設(shè)備狀態(tài)、自動化水平,人員素質(zhì)和管理等提出了更高要求。本文針對水電廠自動化的具體情況，介紹了實現(xiàn)“無人值班”的自動化技術(shù)條件，探討了計算機監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、功能以及相關(guān)的子系統(tǒng)及其發(fā)展動態(tài)。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀

上世紀80 年代，一些西方先進國家開始將發(fā)電設(shè)備的監(jiān)視控制轉(zhuǎn)移到遠方執(zhí)行，實踐與推廣水電廠無人值班運行管理，至上世紀末，西方發(fā)達國家已廣泛實現(xiàn)水電廠無人值班。如法國東南部的杜朗斯-維而登水電廠群，總裝機容量1 980 MW，年發(fā)電量63 億kWh，由一個控制中心控制，各水電站均已實現(xiàn)“無人值班”運行。

我國在上世紀90 年代中期引入“無人值班”概念。1996年，原電力工業(yè)部頒發(fā)了《水電廠“無人值班”(少人值守)的若干規(guī)定》。其后，隨著計算機技術(shù)的廣泛應用，“無人值班”(少人值守)在我國水電廠逐步得到推廣。進入21 世紀，國內(nèi)水電企業(yè)掀起探索運檢分離、運管分離、主輔分離、集中管理、無人值班等各種管理模式的高潮。如湖北清江流域、大渡河流域、瀾滄江流域等梯級水電站群已實現(xiàn)遠方集中控制。

基于國情體制、電廠基礎(chǔ)、交通環(huán)境及思想觀念等原因，國內(nèi)水電廠目前的無人值班管理水平，一般仍處于“少人值守、現(xiàn)地控制”運行管理階段，離“關(guān)門式無人值班”仍有較大差距。

3 水電廠無人值班的基本條件

“無人值班”是相對于有人值班而言的，即通過自動化系統(tǒng)來完成值班人員日常的工作，包括定時巡視運行設(shè)備;記錄各設(shè)備有關(guān)參數(shù)和相關(guān)事件;進行設(shè)備的正常操作;發(fā)生事故或故障時，采取有效措施，防止事故擴大等工作。從而實現(xiàn)比有人值班更迅速、更可靠、更安全的方式。

3.1 設(shè)備及技術(shù)要求

水電廠實行“無人值班”對設(shè)備提出了很高的要求。主輔機電設(shè)備、自動監(jiān)控保護設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量都應符合規(guī)定標準，性能良好，運行應該穩(wěn)定可靠，并有必要的適當?shù)膫溆�。在正常運行情況下，能夠保證對全廠的有效控制，不需要現(xiàn)場值守人員的干預;發(fā)生異常情況時能及時報警、自動停機、跳閘并自動采取必要的措施，避免事態(tài)擴大，減少損失，確保設(shè)備安全。

無人值班水電廠內(nèi)部附屬設(shè)備能獨立自動運行, 計算機監(jiān)控系統(tǒng)能滿足遠程指令進行斷路器切、合機組開、停和工況的轉(zhuǎn)換,以及功率調(diào)節(jié)等,能根據(jù)預先設(shè)定的要求,自動進行機組的控制和調(diào)節(jié)。

其具體的設(shè)備及技術(shù)要求如下：

(1)具有完善的硬件軟件系統(tǒng)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)無人值班的一個非常重要的系統(tǒng)。它采集水電廠的機組、輔機、油水風系統(tǒng)、主變、開關(guān)站、公用設(shè)備、廠用電系統(tǒng)以及各種閘門等的電氣量、開關(guān)量、溫度量、壓力、液位、流量等輸入信號，完成各種生產(chǎn)流程，如開停機、分合開關(guān)等順序控制，機組有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)，以及其他設(shè)備的操作控制。同時監(jiān)控系統(tǒng)還具有豐富的人機界面，防誤操作的措施和一定的反事故處理能力。

(2)具有遠程控制、調(diào)節(jié)功能

由于電力生產(chǎn)的特殊性，電廠作為電力系統(tǒng)的一部分，和整個電網(wǎng)是緊密相聯(lián)的，所以監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)地的各種監(jiān)視、操作和控制功能，而且要具有能與遠方控制系統(tǒng)通信的能力，上送有關(guān)信息，接收遠方控制系統(tǒng)的命令來實現(xiàn)遠程控制和調(diào)節(jié)。

(3)具有呼叫功能

現(xiàn)場設(shè)備的運行難免會出問題，一旦出現(xiàn)事故或故障時，就需要維護人員立即奔赴現(xiàn)場，了解事故或故障現(xiàn)象，分析事故或故障原因，及時排除事故或故障。使維護人員能及時得到詳細的事故或故障信息，可以通過電話、呼機或手機發(fā)布呼叫信息。

(4)具有與公用設(shè)備及輔助設(shè)備的協(xié)調(diào)

機組公共輔助設(shè)備，如各類排水泵、高低壓氣機、快速閘門、電制動、直流系統(tǒng)和電源裝置等，一般在現(xiàn)地設(shè)自動控制裝置。處理現(xiàn)地自動化與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系時，應遵循現(xiàn)地自動化為主的原則，監(jiān)控系統(tǒng)則通過開關(guān)量、模擬量的采集(無需通信)承擔監(jiān)視的任務(wù)，一旦發(fā)生異常，則發(fā)出信號送到監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 其他自動裝置的技術(shù)要求

(1)調(diào)速器系統(tǒng)

調(diào)速器需要注重如下兩個重要性能指標：快速性與可靠性。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的調(diào)速器大多是采用以可編程控制器作為控制核心部件，電氣輸出具有步進電機、比例伺服閥、數(shù)字閥、伺服能達到要求，關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是電氣輸出環(huán)節(jié)，建議采用冗余輸出結(jié)構(gòu)。

(2) 勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)的性能要滿足機組安全穩(wěn)定運行的要求。需要關(guān)注如下兩個方面的問題。一個方面是在起勵回路中要增加勵磁調(diào)節(jié)器故障的閉鎖，另外由監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視投勵磁時間，若超過設(shè)定時間要及時切斷投勵磁回路。另一方面是通訊功能要完善，便于運行人員能及時掌控系統(tǒng)的運行狀況。

(3)狀態(tài)檢測系統(tǒng)

設(shè)備狀態(tài)檢測主要利用現(xiàn)代化先進的檢測設(shè)備和分析技術(shù)對能反映水電機組故障的各種參量，包括穩(wěn)定性檢測、發(fā)電機檢測、水輪機能量和空化進行檢測。經(jīng)過集合了現(xiàn)場積累的運行、檢修、試驗資料和專家經(jīng)驗的智能(專家)系統(tǒng)綜合分析，從而對設(shè)備可能存在的機械、水力、電氣等問題作出一個貼近實際的評估。通過狀態(tài)檢測系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)，在設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生異常變化時，系統(tǒng)及時發(fā)出報警信號。

4 結(jié)語

水電廠“無人值班”是進一步提高設(shè)備可靠性與自動化水平、培育企業(yè)管理優(yōu)勢地位、提升企業(yè)核心競爭能力的推動器，也是我國水電廠運行管理體制改革的必由之路，必將帶動整個水電廠管理體制的改革，提高水電廠的安全經(jīng)濟運行管理水平。

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