巨型水电厂500 kV开关站“一键式”智能化操作可行性研究

陶兴勇，曹 海，蔡 鹏

(中国长江电力股份有限公司，四川 成都 610041)

溪洛渡水电站是我国“西电东送”骨干工程，位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江峡谷段，主要以发电为主，兼顾防洪、拦沙和改善上游航运条件等综合效益，左右岸电站各安装9台770 MW的巨型水轮发电机机组，总装机13 860 MW，是金沙江下游最大的1座水电站，仅次于三峡和巴西伊泰普水电站，在世界已建电站中居第三位。

溪洛渡左岸电厂以溪宾I线、溪宾II线、溪宾III线接入宜宾换流站，通过复奉、宾金直流输电系统，将电力输送至华中、华东电网。溪洛渡左岸电厂500 kV GIS开关站采用3/2和4/3开关接线方式，出线引出线采用GIL，设有两条GIL引出线竖井。

1 现状陈述

按照长江电力“调控一体化”运行管理模式要求，三峡梯调成都调控中心是溪洛渡-向家坝梯级电站的远程调度和控制中心，负责区域安全生产及电力调度协调、应急管理和对外联系[1]。其中，溪洛渡左岸电厂500 kV GIS开关站采用“成都远方监视控制+现场巡检、检查”的运行操作模式，即操作监视权在成都远方，巡视检查权在现地，其设备操作由成都调控中心统一接收电网调度指令后，以操作命令票的形式，通过调度电话下令溪洛渡电厂运行值班人员执行。溪洛渡电厂运行值班人员操作后，通过成都电调监控系统上设备变位情况与现场设备检查情况，确认操作完成，然后逐级汇报设备操作完成情况。设备操作流程图如图1所示。

图1 溪左500 kV GIS开关站设备操作流程图

按照现有模式进行设备操作，不符合当前智慧水电站建设发展的时代浪潮，过多人工进行设备操作的因素，对安全生产存在一定的隐患。

2 实现目标

1)在电力生产安全II区搭建一套开关“一键式”智能操作平台(以下简称“平台”)，打通现有图像监控系统、电调监控系统以及语音系统之间的数据接口，对平台开放电力生产安全I区、安全II区的数据读取权限，以固定的操作步骤自动完成设备操作，尽可能减少人为干预，快速实现操作任务的一键式智能化操作[2]。

2)用户在接收到电网调度指令后，仅需在平台上设定设备初始和最终状态，平台在满足电网“双源确认”操作要求的前提下，能够根据自身控制逻辑，自动完成设备操作，并及时向调度值班人员提供语音提示。平台拓扑图如图2所示。

图2 溪左500kV GIS开关站“一键式”智能化操作平台拓扑图

3 技术要求

平台根据自身控制要求需要，保证与图像监控系统、成都电调监控系统、语音系统之间数据的有效传输，需配备单独的控制逻辑和后台纠错功能。此外，为提升水电站智能化管理水平，平台对网络传输速度、调度自动化系统的建设、控制逻辑提出了更高的要求，确保电力设备操作的安全性、可靠性和及时性。

1)图像监控系统升级。成都调控中心联合溪洛渡电厂，以现有大华图像监控系统为基础，根据平台需求，在左岸主变洞第三层GIS室内预定位置上完成高清摄像头的安装和调试，并对图像监控系统进行升级，确保图像监控系统能够与平台进行有效的视频数据传输。

2)电调监控系统升级。成都调控中心以现有的中水科技H9000电调监控系统为基础，对电调监控系统进行升级。在接收到平台的智能操作指令后，电调监控系统能够执行指定设备有效动作，确保指令正确动作，并及时将指令执行情况反馈给平台。

3)语音报警系统升级。根据平台智能操作需求，将现有成都调控中心语音系统进行升级，使其具备对设备操作完成情况，向用户做出正确的语音提示。

4)通信、自动化系统可靠性要求。成都调控中心与溪洛渡左岸电厂之间的通信建设采用TCP/IP协议，以双通道交叉热备冗余的方式，实现数据的安全、高效、可靠、实时传输，要保证通信、自动化系统提供的数据可靠真实，防止因现场与成都两地设备状态不对应发生误操作。

4 功能实现

1)标准操作命令票库建设。按照《电力安全工作规程》和电网相关规程规定，成都调控中心对溪洛渡左岸电厂实施远程调控管理时，应根据电网下达的溪洛渡左岸电厂GIS开关站不同的操作任务，建立专门的标准操作命令票库。平台按照不同的操作任务，自动匹配标准操作命令票，并以此形成流程化的智能操作指令，实现成都调控中心调管设备的操作流程标准化[3]。

2)平台逻辑开发。用户在接收到电网下达的操作任务后，仅需在平台上设置好设备初始和最终状态，平台自动选取、匹配预置的标准操作命令票，以此生成固定的操作步骤，并按其具体设备操作步骤及设备操作完成情况，向成都电调监控系统发布操作指令，并通过语音报警系统向用户做出正确的语音提示[4]。

3)操作完成判据。利用大数据、图像识别等技术，平台能够将图像监控系统采集的视频数据有效转换为数字信号，结合现地开关本体二次元件传输至成都电调监控系统的数字信号，以两个不同的信号来源，形成设备操作是否完成的逻辑判断。

4)功能描述。按照用户设定的设备初态和终态进行设备操作时，根据自带逻辑，平台能够提供的固定操作步骤，向成都电调监控系统发布操作指令。接收到平台发布的操作指令后，电调监控系统能够按其要求，确定指定设备正确动作，并向平台反馈操作指令执行情况。同时，平台根据图像监控系统转换的数字信号和电调监控系统反馈的数字信号，获取设备操作是否完成的逻辑判据，确认是否按顺序进行后续操作步骤[5]。此外，平台能够根据设备操作步骤完成情况，通过语音报警系统提示用户，确保设备操作的每一个环节都能正确动作。平台投运后，设备停复电流程如图3、图4所示。

图3 开关站“一键式”智能化操作平台设备停电流程图

图4 开关站“一键式”智能化操作平台设备复电流程图

5 作用和意义

1)提高流域集控中心设备倒闸效率。在流域集控中心配置开关站“一键式”智能操作平台后，当电网下达操作任务时，集控中心不再根据电网操作命令票编写集控中心操作命令票，同时，电厂也不再编写现场操作票，可有效缩短工作链条，优化工作流程。利用该平台，流域集控中心能够实现电网调度指令的快速响应，能极大地提高设备倒闸效率，从而提升流域梯级电站的智能化管理水平。

2)提高水电站运行安全性。水电站配置的开关站“一键式”智能操作平台，以固化的操作步骤及严禁的逻辑判据进行设备操作，实现指定设备的可靠动作，避免设备因人为操作不当，造成设备误操作，能够确保水电站设备倒闸的安全性，提高电站安全运行管理水平。

3)提升电力企业经济效益。水电站配置该平台后，可大量减少设备操作时间，进而减少运行人员工作时间，提高工作效率。电力企业可以更好地开展“调控一体化”等先进的运行管理模式，逐步实现无人值班、少人值班，减少了大量的人力成本支出。

4)平台的移植性和扩展性。平台通过打通相应电力生产系统的接口，按照标准的操作流程，完成开关站设备的倒闸操作，控制逻辑简单，在电力行业间可快速推广。此外，依托大数据、区块链等技术，平台能够快速为智能调度分析提供电力生产数据，以最小的代价，推进智慧电站的建设。