梯级集控中心建设探讨

2015-03-02王家陈杨四红张孝武

云南电力技术 2015年2期

王家陈，杨四红，张孝武

(1.云南电力技术有限责任公司，昆明 650051;2.国电迪庆香格里拉发电有限责任公司，云南迪庆 674402)

0 前言

水电资源的管理水平在发展进步，其中，一个流域内的所有电站实行统一调度的管理模式得到了一致认可和大力应用。要实现流域电站的统一调度，必须组建以流域为单位的梯级电站调度中心或集控中心。目前，华能澜沧江集控中心、以礼河、西洱河、苏帕河等的流域梯级电站集控中心管理的实践和取得的巨大经济效益和社会效益，有力地证明了梯级水电站集控中心管理切实可行。

本文以硕多岗河流域梯级电站规划为基础，对集控中心建设的选址、系统构成、建成后的效益等进行分析、探讨。

1 流域概况

硕多岗河是金沙江左岸的一级支流，河流全长153.32 km，流域面积1 966.2 平方公里，河口多年平均流量30.4 m/s，总落差2 100 m，平均比降13.7‰。水能理论蕴藏量35.2 万千瓦，规划“一库六级”开发，依次为小中甸水库(电站15 MW)、吉沙水电站(120 MW)、吊江岩水电站(25 MW)、冲江河一期水电站(22.3 MW)、冲江河(扩容)水电站(48 MW)、螺丝湾水电站(60 MW)、月亮坪水电站(40 MW)。总装机容量330.3 MW，保证出力156 MW，年发电量18.19 亿Kw.h，并以螺丝湾水电站为母体，逐步实施对全流域的滚动、梯级开发。硕多岗河流域梯级电站分布情况如图1 所示:

图1 硕多岗河流域梯级电站分布示意图

2 硕多岗河梯级集控中心总体规划

一期规划:在香格里拉发电有限责任公司办公楼建设硕多岗河集控中心，集控已经投产运行的吉沙水电站、冲江河一期水电站、冲江河扩充水电站、螺丝湾水电站四个电站。在硕多岗河集控中心中纳入四个被集控电站的计算机监控系统、工业电视系统、振摆系统、通信系统;基本实现先运行的四个梯级电站集中控制和管理，满足集控中心建立标准和调度要求。

二期规划:将一期四个电站的消防监控系统、生产管理信息系统、水情测报系统、ON－CALL系统及仿真系统、水调自动化系统纳入集控中心，完善一期四个电站的系统功能。将吊江岩水电站、小中甸水库电站、月亮坪水电站三个电站纳入集控中心，并完成计算机监控系统、工业电视系统、振摆系统、通信系统、消防监控系统、生产管理信息系统、水情测报系统、ON－CALL 系统及仿真系统、水调自动化系统接入集控中心的工作。

三期规划:在丽江市或昆明市成立硕多岗河梯级电站远方集控中心。实现与国电在云南的其它电站或流域更大规模的集控中心。

3 集控中心系统配置

在硕多岗河集控中心中纳入四个被集控电站的计算机监控系统、工业电视系统、振摆系统、通信系统，基本实现先运行的四个梯级电站集中控制和管理，满足集控中心建立标准和调度要求。

3.1 生产管理数据服务系统

流域梯级电站集中控制与管理系统是将现代工业系统中的自动化与信息化完美结合，互相兼容，实现资源共享，将自动化系统各方面产生的生产数据进行积累。实现数据的控制、收集、存储、整合、统计、分析和挖掘，经系统过滤，统计，分析后形成管理数据，即保证了数据的实时性，真实性和唯一性，又提高了工作效率，管理者可在最短的时间内查找到当前最新的数据信息，避免了因数据不及时和不准确造成的损失。

3.2 计算机监控系统

硕多岗河流域梯级水电站集控中心是以自动发电控制和经济调度为目的，实现“无人值班，少人值守”的管理模式，对于集控中心计算机监控系统来说，最核心的任务是实现流域经济调度和自动发电。能实现各梯级电站的远程控制和监视，可实现远方自动加减负荷，AGC、AVC、EDC 功能。在硬件设备和监控软件都必须是具有先进性、可扩展性、升级维护比较方便等。

3.3 工业电视系统

一般情况下，计算机监控系统缺点是对现场环境(人、设备、线路等对象)缺乏直观的观察和了解。工业电视作为监控系统的补充手段，具有可靠性，实时性、清晰性，可记录性的特点，实现电厂安全运行的重要保证。工业电视已经成为实现水电厂“无人值班，少人值守”的重要技术保证。同时兼顾电站消防监控系统火灾确认的需要，有效的防范火灾事故的发生和蔓延，保障电站设备的安全运行和人员的安全。

3.4 机组振摆监测系统

通过设置机组振摆在线监测系统，采集机组运行过程中的振动、摆度、压力脉动等数据，能实时监测分析机组稳定性状况，及时发现机组故障、指导机组运行和检修。集控中心纳入机组振摆监测系统，能够实时、动态掌握机组振动区与运行水头、功率等的关系。通过专家系统的分析和判断，能够得到各机组动态的振动区，即能确定机组振动区边界曲线与运行水头的函数关系，为机组负荷分配优化运行提供数据支持和依据。

3.5 通信系统

根据硕多岗河流域梯级电站集控中心对网络业务、安全性、可靠性和经济性的考虑，对梯级通信网络系统进行全流域的统一规划，以满足硕多岗河梯级集控中心和各梯级电站之间的计算机监控系统、工业电视、机组在线监测系统(振动摆渡)及水情测报系统、对调度通信传输网络的要求。结合目前各梯级电站光纤通信的现状，网络拓扑清晰，结构合理，层次分明，网络分期实施，易扩展，后期网络接入主干时不应影响已有网络的运行。

3.6 其它重要系统

集控中心综合自动化系统还包括:消防监控系统、生产管理信息系统、水情测报系统、ONCALL 系统及仿真系统、水调自动化系统等。

4 效益分析

4.1 经济效益

项目建成后，年均增加发电量(1 117.5～2 235)万kw.h，减少值班运行人员41 人，降低运行成本，增加机组运行寿命年限，减少停机事故次数，可预测经济效益在(511.25～841)万/年。

4.1.1 成组控制效益

对不同的电厂，由于其设计水头不同，水库调节能力各异，因而其计算机监控系统自动发电成组控制功能所产生的超发电率a 值有较大差别。高水头、水库具有多年调节能力的水电厂其a 值可高达4%，低水头径流式水电厂则仅为0.2 %左右，故一般0.2 %－＜a＜－4 %。水电厂成组控制增益值a (%)，可查询表1。

表1 水电站成组控制效益表

梯级电站集控效益评估:各梯级电站水头均高于100 m，年调节的方式下进行评估。

梯级电站的发电增加量Wi:Wi=W×a (%);

式中:W=设计年平均发电量;

a (%)=梯级电站集控中心综合自动化系统进行成组控制效益评估;

梯级电站增加发电量有效缓解枯水期间火电厂承担电网基负荷造成的CO2排放量QC:QC=Wi×k;

式中:k=0.886，k 为火电厂发电功率与CO2排放量之比。

梯级电站的发电增效益T:T=Wi×d=W×a×d;

式中:d=年平均上网电价。

综上所述，结合硕多岗河流域各梯级电站的现状，可以得出硕多岗河流域梯级电站成组控制效益如表2 所示:

表2 硕多岗河流域梯级电站成组控制效益表

4.1.2 电站运行安全指标的提高所带来的增益

水轮发电机组避开流态不稳的水力不平衡区，受蜗壳、尾水压力脉动影响变小，降低因压力脉动较大引起蜗壳、尾水管等金属结构发生形变的几率，减弱转轮气蚀强度，延长检修周期，缩短检修工期。以吉沙水电站一台机组检修时处理转轮裂纹及尾水管焊缝裂纹为例:按照标准，水电站机组每三年至五年需进行一次较大检修，每次检修处理转轮裂纹及尾水管焊缝裂纹费用约3 万元。吉沙水电站从投产后机组经常处于振动区域运行，在近两年C 修时均对转轮裂纹及尾水管焊缝裂纹进行过处理，如果能够避开振动区运行，处理次数变为三年一次，则每台机至少可节约资金6 万元。每年吉沙水电站可节约检修资金12 万元。