浅谈水电厂“无人值班”自动控制系统

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

水电厂自动发电控制的任务是，在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制整个水电厂的有功功率。它包括机组的合理起停，实现水电厂的经济运行等。水电厂能否实现自动发电控制, 关系着整个电力系统自动发电控制的成败。

从20 世纪90 年代中、后期开始，全国新建各级水电厂已基本采用计算机监控系统，已建水电厂经过这些年来的技术推广改造，也已从基础自动化元件到全厂计算机监控系统级全面实施了升级改造。但是随着水电厂“无人值班”和状态检修工作的不断深入开展，以“厂网分开、竞价上网”为基础的电力体制的改革，对水电厂的生产运行和管理、水电厂自动化技术提出了更高的要求。

“无人值班”是水电厂值班方式的高级阶段，它对设备状态、自动化水平,人员素质和管理等提出了更高要求。本文针对水电厂自动化的具体情况，介绍了实现“无人值班”的自动化技术条件，探讨了计算机监控系统体系结构、功能以及相关的子系统及其发展动态。

2 国内外现状

上世纪80 年代，一些西方先进国家开始将发电设备的监视控制转移到远方执行，实践与推广水电厂无人值班运行管理，至上世纪末，西方发达国家已广泛实现水电厂无人值班。如法国东南部的杜朗斯-维而登水电厂群，总装机容量1 980 MW，年发电量63 亿kWh，由一个控制中心控制，各水电站均已实现“无人值班”运行。

我国在上世纪90 年代中期引入“无人值班”概念。1996年，原电力工业部颁发了《水电厂“无人值班”(少人值守)的若干规定》。其后，随着计算机技术的广泛应用，“无人值班”(少人值守)在我国水电厂逐步得到推广。进入21 世纪，国内水电企业掀起探索运检分离、运管分离、主辅分离、集中管理、无人值班等各种管理模式的高潮。如湖北清江流域、大渡河流域、澜沧江流域等梯级水电站群已实现远方集中控制。

基于国情体制、电厂基础、交通环境及思想观念等原因，国内水电厂目前的无人值班管理水平，一般仍处于“少人值守、现地控制”运行管理阶段，离“关门式无人值班”仍有较大差距。

3 水电厂无人值班的基本条件

“无人值班”是相对于有人值班而言的，即通过自动化系统来完成值班人员日常的工作，包括定时巡视运行设备;记录各设备有关参数和相关事件;进行设备的正常操作;发生事故或故障时，采取有效措施，防止事故扩大等工作。从而实现比有人值班更迅速、更可靠、更安全的方式。

3.1 设备及技术要求

水电厂实行“无人值班”对设备提出了很高的要求。主辅机电设备、自动监控保护设备，产品质量都应符合规定标准，性能良好，运行应该稳定可靠，并有必要的适当的备用。在正常运行情况下，能够保证对全厂的有效控制，不需要现场值守人员的干预;发生异常情况时能及时报警、自动停机、跳闸并自动采取必要的措施，避免事态扩大，减少损失，确保设备安全。

无人值班水电厂内部附属设备能独立自动运行, 计算机监控系统能满足远程指令进行断路器切、合机组开、停和工况的转换,以及功率调节等,能根据预先设定的要求,自动进行机组的控制和调节。

其具体的设备及技术要求如下：

(1)具有完善的硬件软件系统

计算机监控系统是实现无人值班的一个非常重要的系统。它采集水电厂的机组、辅机、油水风系统、主变、开关站、公用设备、厂用电系统以及各种闸门等的电气量、开关量、温度量、压力、液位、流量等输入信号，完成各种生产流程，如开停机、分合开关等顺序控制，机组有功功率和无功功率的调节，以及其他设备的操作控制。同时监控系统还具有丰富的人机界面，防误操作的措施和一定的反事故处理能力。

(2)具有远程控制、调节功能

由于电力生产的特殊性，电厂作为电力系统的一部分，和整个电网是紧密相联的，所以监控系统不仅具有现地的各种监视、操作和控制功能，而且要具有能与远方控制系统通信的能力，上送有关信息，接收远方控制系统的命令来实现远程控制和调节。

(3)具有呼叫功能

现场设备的运行难免会出问题，一旦出现事故或故障时，就需要维护人员立即奔赴现场，了解事故或故障现象，分析事故或故障原因，及时排除事故或故障。使维护人员能及时得到详细的事故或故障信息，可以通过电话、呼机或手机发布呼叫信息。

(4)具有与公用设备及辅助设备的协调

机组公共辅助设备，如各类排水泵、高低压气机、快速闸门、电制动、直流系统和电源装置等，一般在现地设自动控制装置。处理现地自动化与监控系统的关系时，应遵循现地自动化为主的原则，监控系统则通过开关量、模拟量的采集(无需通信)承担监视的任务，一旦发生异常，则发出信号送到监控系统。

3.2 其他自动装置的技术要求

(1)调速器系统

调速器需要注重如下两个重要性能指标：快速性与可靠性。

目前国内生产的调速器大多是采用以可编程控制器作为控制核心部件，电气输出具有步进电机、比例伺服阀、数字阀、伺服能达到要求，关键的环节是电气输出环节，建议采用冗余输出结构。

(2) 励磁系统

励磁系统的性能要满足机组安全稳定运行的要求。需要关注如下两个方面的问题。一个方面是在起励回路中要增加励磁调节器故障的闭锁，另外由监控系统监视投励磁时间，若超过设定时间要及时切断投励磁回路。另一方面是通讯功能要完善，便于运行人员能及时掌控系统的运行状况。

(3)状态检测系统

设备状态检测主要利用现代化先进的检测设备和分析技术对能反映水电机组故障的各种参量，包括稳定性检测、发电机检测、水轮机能量和空化进行检测。经过集合了现场积累的运行、检修、试验资料和专家经验的智能(专家)系统综合分析，从而对设备可能存在的机械、水力、电气等问题作出一个贴近实际的评估。通过状态检测系统监视设备的运行状态，在设备运行状态发生异常变化时，系统及时发出报警信号。

4 结语

水电厂“无人值班”是进一步提高设备可靠性与自动化水平、培育企业管理优势地位、提升企业核心竞争能力的推动器，也是我国水电厂运行管理体制改革的必由之路，必将带动整个水电厂管理体制的改革，提高水电厂的安全经济运行管理水平。