基于全员值守跨区域跨流域的中小型水电站群综合自动化系统探索与实践

邓东，陈云明，姚磊

（1.中广核新能源美亚电力控股有限公司成都分公司，四川成都610091；2.中广核洪雅高凤山水力发电有限公司，四川眉山620360）

基于全员值守跨区域跨流域的中小型水电站群综合自动化系统探索与实践

邓东1，陈云明2，姚磊2

（1.中广核新能源美亚电力控股有限公司成都分公司，四川成都610091；2.中广核洪雅高凤山水力发电有限公司，四川眉山620360）

提高四川省中小型水电站群安全管理及经济效益，减少中小型水电站群安全事故，是中小型水电站群运营的主要目的。本文通过中小型水站群综合自动化系统实施，探索跨区域、跨流域的中小型水电站群的全员发电运行和安全管理，通过技术措施加强跨区域、跨流域电站安全管理，同时提高中小型水电站群经济效益。

全员值守；中小型水电站群；综合自动化系统；探索；实践

1 前言

中广核能源公司成都分公司下辖百花滩、高凤山、脚基坪、玉田、三江5个水电站。

其中，百花滩水电站位于四川省洪雅县青衣江干流上，是青衣江流域干流洪雅县境内河段开发的第3个梯级水电站。电站水库正常蓄水位483.5 m，水库总库容2618万m3，正常蓄水位库容2127万m3，电站总装机120 MW（3×40MW），机组形式为轴流转浆式水轮发电机组，电站设计水头21.5 m，电站发电引用流量630.6 m3/s。电厂所发电能经220 kV线路送至天井坎变电站并入国家电网。

高凤山水电站位于四川省洪雅县青衣江干流上，为青衣江干流洪雅县境内第2个梯级水电站，上游与已建成的槽渔滩水电厂尾水衔接，工程开发任务发电为主，兼顾灌溉。水库设计正常蓄水位502.00 m，相应库容2 580万m3，水库具有日调节性能，日调节库容330万m3。电厂装机容量75 MW（3×25 MW）,电厂保证出力16.7 MW，电厂所发电能经110 kV线路送至天井坎变电站并入国家电网。

脚基坪水电站位于雅安天全县境内，是天全河两河口至干溪坡河段规划3级开发方案中的第2级，其上一梯级为锅浪跷电站，下一梯级为干溪坡电站。电站采用低闸引水式，工程以发电为主，兼顾下游生态用水，总装机容量72 MW（3×24 MW），多年平均年发电量3.384亿kW·h，年发电利用小时数4 701 h，电站水库正常蓄水位988.0 m，相应库容23.6万m3，电站发电流量94 m3/s，设计水头88 m。电厂通过220 kV脚全线至天全县变电站并入四川电网。

玉田水电站位于凉山州越西和甘洛两县境内，为四川玉田能源发展有限公司开发的尼日河流域梯级规划的第4级水电站，厂房距甘洛县约13 km，距成都约320 km，为低闸高水头引水式电站，电站正常蓄水位为1279.0 m，总库容49.8万m3，设计水头177 m，总装机容量93 MW（3×31MW），设计年利用小时数5 113 h，年发电量4.755亿kW·h。电站于2006年9月11日开工建设，2013年1月3台机组全部投产发电。

三江水电站位于绵阳市涪江中游，涪江、安昌河、芙蓉溪三江汇合口下游7.5 km塘汛镇李家渡处，是涪江干流规划开发梯级之一。工程具有发电、土地开发、防洪、交通、旅游及改善城市生态环境等综合利用效益。控制流域面积13 627 km2，占涪江全流域面积的37.4%，多年平均流量306m3/s。电站为河床式开发，总装机容量45 MW，安装3台轴流转浆式水轮发电机组，设计水头15 m，设计引用流量338.7m3/s。电站采用闸坝挡水，最大闸坝高度29.5m，工程设计正常蓄水位448 m，相应总库容2590万m3。

成都分公司水电站综合自动化系统的主要目的是：实现百花滩、高凤山、脚基坪、玉田、三江5个跨区域、跨流域中小型电站群的远程统一调控，监控各电站的主要机电设备，采集、分析电站水情。通过水电站综合自动化系统，达到提升管理、优化人员配置、提高经济效益的目标。

2 实施背景

中广核能源公司成都分公司下辖百花滩、高凤山、脚基坪、玉田、三江5个电站。5个电站分布于四川省“三市一自治州”，分属于不同区域、不同流域，且电站装机容量偏小，电站人员岗位配置重复，人工效率低，为分公司安全生产管理带来很大难度。为实现加强5个中小型电站管理，优化人员配置，提高经济效益目标，需引入先进的科学技术管理，通过不断地探索和实践实现这一目标。成都分公司管辖水电站分布情况如图1。

图1

为了适应企业快速发展的形势，整合成都分公司管辖各电厂优势资源，通过科技创新实现跨区域、跨流域集中管理模式，加强成都分公司所辖在运电站的管理，提高水电站运营的业务管理能力和专业技术水平，成立一个中广核能源公司成都分公司跨区域、跨流域中小型水电站群集控中心，以优化各电站发电、水库防洪、人员配置等。因此提出建设成都分公司水电站综合自动化系统的方案。

随着科学技术的不断进步和管理方式的创新，跨区域、跨流域中小型电站群集中控制方式，成为降低发电成本，提高效益的发展趋势之一。为了提高成都分公司所辖水电站机组的安全可靠运行水平，增强员工的安全运行、快速响应能力，改善电站岗位配置重复，同时减少各电站的运行、维护和管理等运营成本，节省人力物力，统一管理和维护，提高各电站的安全运营和管理水平，扩大运行的经济和社会效益，中广核能源公司成都分公司提出了在眉山市洪雅县高凤山电站建设成都分公司综合自动化系统的任务。

该综合自动化系统实时监视和控制的主要设备包括：

（1）成都分公司所属电站机组、开关站、公用系统、泄洪冲砂闸系统，集中在高凤山电站集控中心进行控制。

（2）综合自动化系统采集、分析各电站水情信息，并将水情信息送至集控中心，作为集控中心人员进行发电、防洪调度的依据。通过综合自动化系统将水情管理与发电管理进行了有机的结合，实现了在同一系统中“水电合一”的技术创新。

3 基于综合自动化系统的探索与实践

为了实现成都分公司综合自动化系统的建设任务和目标，通过组织工作小组开展大量细致周密的调研、实地考察，对各电站监控系统现状进行了认真分析，制定了总体设计规划和分步实施计划。在2012年7月开始进行总体设计，2013年3月开始建设，2013年7月完成建设，并投入运行。

3.1 综合自动化系统探索与实践支撑基础

（1）综合自动化系统采用中国水利水电科学研究院最新研究项目H9000 5.0版为核心，在高凤山电站建设中小型电站群集控中心。

（2）综合自动化系统实现与各电站不同监控系统进行无缝对接，充分体现了综合自动化系统的创新兼容性。成都分公司所辖电站监控系统种类较多，其中高凤山、三江电站采用南瑞EC200系统，脚基坪采用南自监控系统，玉田采用许继监控系统，百花滩采用水科院监控系统。通过综合自动化系统监控，自动控制各电站发电设备，并按电力系统调度要求对各电站的相关设备，确保各电站所有机电设备安全、可靠运行。

（3）综合自动化系统集控中心对各电站闸门设备进行自动监视，对各电站的闸门设备进行自动控制，确保各电站所有机电设备安全、可靠运行。

（4）综合自动化系统采集、分析各电站水情信息，并将水情信息送至集控中心，作为集控中心人员进行发电、防洪调度的依据。

（5）综合自动化系统集控中心保持与有关部门进行通信，传送有关信息，接收对各电站调度的要求。

（6）综合自动化系统集控中心与本系统内、外相关系统进行通信，准确、及时、全面的收集各电站调度管理所需的各种信息。

（7）以综合自动化系统为基础创建ON-CALL系统，提高成都分公司与各电站应急处理能力。

3.2 中小型水电站群综合自动化系统探索

成都分公司综合自动化系统建成后，为实现加强五个中小型电站提升管理，优化人员配置，提高经济效益的目标，做了以下几项探索：

（1）基于综合自动化系统实现统一管理，提升管理水平

以集控中心集中控制取代原各电站自主控制模式，实现分公司与各电站信息透明化，从而加强和提升分公司对各电站发电、防洪、设备管理能力。

（2）基于综合自动化系统优化人员配置

原各电站发电部运行人员发电、防洪等工作，全部由集控中心值班人员负责。发电部原运行人员，一部分分流至维护部充实维护部检修力量，一部分组建电站发电部ON-CALL班组，负责全厂设备巡视、操作。通过人员优化配置组建ON-CALL班组加强了各电站设备巡视能力，提高了设备安全运行可靠性。

（3）基于综合自动化系统实现水情、监控一体化

综合自动化系统自动实时采集、分析各电站水情信息，并将水情信息送至集控中心。水情信息采集主要有：实时的上下游水位、入库流量、出库流量、水库库容、机组发电流量、机组实时水头、机组水耗、闸门下泄流量。水情信息分析主要有：根据各电站出入库流量计算水库增长或降低趋势，在汛期时根据防洪部门要求的汛限水位，向集控中心提供各电站相应的闸门开度，在发电方面根据出入库流量、机组水头、机组水耗向集控中心提供各电站最优发电负荷。通过综合自动化系统将水情系统与发电监控系统有机的进行结合，实现水情服务与发电目标，真正的做到“水电合一”。

（4）全员值守提高应急响应能力和事故处理能力

以综合自动化系统为平台，建立成都分公司ON-CALL系统，解决了单个电站人员少的问题，实现了整个分公司全员值守目标，提高各电站应急响应能力和事故处理能力。综合自动化系统将各电站事故与缺陷按重要性划分为三级，当事故或缺陷发生时，综合自动化系统触发ON-CALL系统，并由ON-CALL系统将缺陷内容通过短信发送至相应等级的ON-CALL人员。当发生三级事故或缺陷时由各电站部门组织处理，发生二级缺陷时由电站厂长组织电厂人员进行处理，当发生一级缺陷时由成都分公司总经理组织人员进行处理。ON-CALL系统可以有效的、及时的将缺陷发送至相应人员，提高了电站应急响应能力，同时通过不同等级的发送，出现重大缺陷故障时可以有效合理的调配成都分公司各电站人力、物力资源，从而缩短缺陷故障处理时间，提高电站经济效益。ON-CALL系统自动缺陷信息发送可以杜绝各电站事故、故障隐报或瞒报现象，提高了各电站安全运行透明度，加强了成都分公司对各电站的管理能力。成都分公司ON-CALL全员值守图，如图2：

图2

3.3 中小型水电站群综合自动化系统实践

（1）成都分公司利用综合自动化系统对各电站运行、检修、消缺等进行监督和检查，加强对各电站的集中管理力度，提高管理能力，增强员工责任心。实时抽查各电站设备运行工况，了解设备状态，监督检查各电站巡视检查工作是否到位，设备消缺、检修工作是否按时开工、完工。

（2）综合自动化系统的投运，减少了各电站发电部人员工作，对各电站人员进行重新配置，将发电部人员分流部分至维护部，再由成都分公司组织各电站维护部相应专业人才成立成都分公司检修部，施行机组自主检修。成都分公司检修部人员在非检修期各自在本电站负责电站日常消缺工作，检修期时人员集中对每个电站实施检修。成立成都分公司检修部，有效、合理的利用了各电站人力资源，同时减少了各电站外委检修项目，达到降本增效目的，提高了各电站经济效益。

（3）设立综合自动化系统集中控制中心，集控中心人员根据各电站水情信息，合理利用各电站水库调节库容，实时调整各电站机组出力，在枯水期时保证机组高水头运行，减小机组耗水率，使各电站机组处于经济运行状态。在汛期时综合自动化系统根据各电站水情信息，提供建议闸门开度，为集控中心运行人员提供了防洪指导，确保了汛期防洪指令准确率100%。综合自动化系统将水情系统与发电系统进行了有机的结合，将电调、水调合二为一，实现了中小型电站群的“水电合一”。

4 实施效果

成都分公司自动化系统于2013年7月完工并投入运行，通过1年半的运行主要取得了以下效果。

（1）提高管理水平，强化安全能力

通过成都分公司综合自动化系统的运用，提高成都分公司对跨区域、跨流域中小型电站群的监管力度，及时了解设备状态、运营指标，整体提高了成都分公司各职能部门对各电站的管理水平。通过运用综合自动化系统，在各电站人员数量不变的情况下，优化人员配置，强化了各电站安全能力。实施综合自动化系统的安全强化主要体现在以下几点：建立专业巡视ON-CALL组，加强电站日常巡视力度和频次，提高巡视质量，确保设备缺陷及时发现，保证设备安全可靠运行；充实维护部检修、消缺力量，保证设备检修、消缺质量可靠，工作及时开展、完成；通过ON-CALL系统实现全员值守，提高了成都分公司及各电站应急相应能力和重大缺陷处理能力。

（2）集中管理，出效益

成都分公司综合自动化系统的建立与运行，实现了跨区域、跨流域的中小型电站群的集中化管理。通过集中化管理模式，充分降低了各电站发电部工作量，重新优化发电部人员配置，将部分人员充实到维护部参与检修消缺工作，剩余人员建立专业巡视组，并通过综合自动化系统的ON-CALL系统实现全分公司所辖电站的全员值守目标。通过此系统五个电站各减少5名值长，共25人，每年按10万/人，效益250万元。

（3）优化人员配置，降低成本增效益

通过成都分公司综合自动化系统，对各电站发电部人员进行优化配置，充实各电站维护部，再由分公司组织各电站维护部具有相应专业能力人员成立成都分公司检修部，由检修部每年完成各电站机电设备检修，实现检修自主化。通过自主检修每个电站每年节约检修费用150万元，合计750万元。

成都分公司通过运行综合自动化系统，每年产生固定经济效益约1 000万元。

TV736

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1672-5387（2017）02-0044-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.017

2015-08-26

邓东（1965-），男，高级工程师，从事企业管理工作。