梯级水电站群“远程集控”模式实施探索

(贵州乌江水电开发有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

1 定 义

水电站“远程集控、少人维护”是指：机组开停、调相等工况转换操作，机组有功功率、无功功率、主变中性点地刀、AGC和AVC投退调整以及一些重要量的监视由设置在区域公司总部的集中控制中心进行远程监控，水电站将运行、检修维护人员独立工作方式，改变为运行人员与维护人员合并上班，实现运维合一的运维人员现场大倒班工作方式，每个班次或定期现场仅留少数设备巡检维护人员，定期巡视、处理存在的问题，并满足紧急事故处理要求的生产管控方式[1]。水电站“远程集控、少人维护”是一种现场“无人值班”形式，是无人值班与华电集团所辖水电站实际情况相结合的具体表现，其包含两个阶段，第一阶段实现水电站运维合一，生产现场无运行人员值班，远程集中控制；第二阶段推行水电站现场大倒班方式，逐步打破专业界限，最终实现“一专多能”。

2 重大意义

水电站“远程集控、少人维护”是进一步深化水电站运行管理体制改革的重要途径，也是进一步增强设备可靠性、稳定性与自动化水平，有效提升员工综合素质和生活质量，巩固和提升企业管理优势，打造企业核心竞争力的有力措施。实施“远程集控、少人维护”不仅可大幅提升我国水电站安全经济运行管理水平，达到安全、文明生产的目的，同时也必将带动整个水电站管理体制的改革。

2.1 “远程集控、少人维护”是人本思想的体现

在我国，绝大多数水电站都地处偏僻山区，生产、交通、子女教育、就医等问题是长期困扰水电职工的心病，同时运行人员长期倒班，破坏了正常的生物钟，对人员身心健康十分不利。科学发展观的核心就是“以人为本”，随着经济社会的发展，水电站广大员工也提出了更高的生活和工作要求。因此，随着设备、人员、管理等各方面条件逐步成熟，电力系统的不断发展和壮大，改变水电站运管模式势在必行。

2.2 “远程集控、少人维护”是技术进步的体现

水电站“远程集控、少人维护”通过依托自动化系统，采用“互联网+”技术，在远离水电站的集中控制中心仅需很少人员，即能实现对多座水电站设备远程自动操控。“远程集控、少人维护”生产管控模式充分体现了电站管理和自动化水平，并对如何保障设备安全稳定运行和提高水电站自动化水平提出了更加严苛要求，有利于促进水电站的技术进步和管理提升。

2.3 “远程集控、少人维护”是优化效益的体现

水电站“远程集控、少人维护”在强化各类信息和数据集中处理的基础上，采用计算机综合处理分析技术，可以确保梯级电站水库之间实现优化调度和对负荷进行科学合理的优化分配。同时“远程集控、少人维护”运管模式，使运行与维护互相学习，打破专业界限，提高员工素质，逐步实现一专多能，进一步提高了员工素质，也有效降低了人工成本，这对于企业切实提高水电站管理用人效率、实现更高效益、迅速发展壮大具有重要的战略意义。

3 “远程集控、少人维护”实施情况

乌江公司一直在开发乌江梯级水电站中致力于“远程集控、少人维护”的实施工作。2004年12月，乌江流域计算机监控化系统和流域水调自动化系统开始安装调试，2005年5月，乌江梯级水电站远程集控中心(以下简称集控中心)成立，2007年，实现梯级电站电力集中调度，集控中心正式纳入贵州电网调度体系，2009年，集控中心作为调度对象写入南方电网调度规程，2010年，乌江公司在已经实现集控管理模式的基础上，开始开展“无人值班”管理模式相关探索工作。

集控中心成立后，对流域9座水电站实现了远程调度，贵州电网公司电力调度控制中心(以下简称中调)指令下发到集控中心，由集控中心转发到各水电站执行，各水电站大多处于“少人值守、现地控制”运行管理阶段。根据华电集团战略规划，乌江公司自2013年初着手谋划水电站“远程集控、少人维护”推进工作以来，在已成立集控中心的基础上，系统分析实施“远程集中调控，电站现场少人维护”与现行的“远程集中调度，电站现场控制管理”两种管控模式的差异，加快大中型梯级水电站群远程调度和控制一体化中心建设步伐，强化组织保障建设、职责制度建设、设备技术建设、评价管控建设和人员能力建设，本着“试点先行”，总结经验教训后再“全面推广”的原则，在下属9座水电站逐步推进实施。2013年12月20日，试点洪家渡发电厂运行班组正式撤离电站中央控制室，集控中心在几百公里外的贵阳实现对电站机组的远程操控，2015年4月洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林、沙沱和乌江支流清水河上的大花水、格里桥等9座水电站机组控制权全部移交集控中心。截至2017年，已有6座水电站实现运维合一、现场大倒班工作方式。

4 “远程集控、少人维护”实施措施

4.1 健全组织机构，制定实施原则及建设规划

为保证水电站“远程集控、少人维护”工作落地，采取了以下措施：一是健全组织机构。为加强“远程集控、少人维护”工作的统一组织领导，在实施之初确立了以董事长为组长的“远程集控、少人维护”实施推进领导小组，下设实施推进办公室，挂靠水电产业部，并在集控中心设立技术保障组、远控运行组、综合事务组，在各水电站设立管理制度组、技术保障组、人员培训组，由三个层级组成的实施推进机构全权负责处理体系推进过程中出现的各种问题。二是制定实施原则及建设规划。在全面分析现有条件的基础上，以“促进公司管理创新、提升管理效率和运营水平、提高职工幸福指数”为目标，采取“统筹规划、因地制宜、确保安全、稳妥推进”方针，按照“先试点后推广”原则实施，通过启动阶段、试点阶段、总结提升阶段、全面推广四个推进阶段的实施，不断完善公司“远程集控、少人维护”生产管控模式的建设。

4.2 构建现代化枢纽控制中心，实现远程调控安全可靠

为打好“远程控制、少人维护”体系的技术构架，采取了以下措施：ⓐ完善信息化枢纽控制中心。建立了一个中心三大功能融合的流域水电站群联合优化调控系统，即以远程集中监控系统为中心，将流域水调自动化系统、电能量计量系统、远程图像监控系统三大生产运营管理功能与远程集中监控系统无缝融合(见下页图)，开展了远程控制防误措施研究、梯级发电优化调度研究、梯级防洪调度研究、效益评价体系研究以及相关的软件系统开发，实现了遥测、遥信、遥调、遥控、遥视的五遥功能，确保水电站群联合优化调控系统信息处理一体化功能的完善。ⓑ冗余信息通道建设。梯级各水电站在流域上分布路线长，距离流域集中联合优化调控系统所在地(贵阳)较远，乌江公司在综合分析比较租用电力载波、微波、电力光纤、通信运营商光纤以及自建流域的卫星通信网、自建光纤通信网等多种方式的性价比后，通过试验和研究，最终确定采用2路不同路由冗余的贵州电力光纤通信通道(SDH)与1条卫星应急通信通道相结合的方式，搭建冗余的数据传输通道[2]。在充分发挥卫星通信方式灵活、投资省等优点的基础上，深入研究了卫星通信延时对电力实时控制影响等技术难题，将光纤通信与卫星通信这两种不同制式、不同传输介质的通信方式组成远程集中调控容灾通信系统，极大地提高了通信可靠性，为流域梯级水电站远程集中调控系统的通信保障提供了一个理想的解决方案。ⓒ信息分类优化。由于水电站各类主辅设备信息多，为避免信息过多导致对重要信息的干扰，乌江公司组织各水电站与集控中心对电站一次系统接线图、通信状态工况图、电压动态棒图、厂通道工况图及光字牌格式等进行统一修改和完善。以集控和电站的职责界定为基础，改变对电站数据“全采全送”的模式，对计算机监控系统、工业电视系统、消防报警系统、在线监测系统等上送信息采用“集控中心监视+电站on call信息发布”方式进行了梳理，发电机出口开关、110kV及以上电压等级开关、刀闸和地刀位置、二次设备投退、重点防火部位等涉及水电站主设备及重要辅助设备变位或事故告警等信息，按照“事故”“故障”和“状变”三个等级上送集控中心进行集中监视、处理，其他信息则通过水电站on call信息发布，由电站运维人员现场检查处理。以索风营电站为例，该厂上送集控中心的测点由8959个精简到240个，单机测点由1200个精简到71个，报警信息由1000条左右减少到22条，在杜绝大量无效信息干扰的情况下，使报警指向性更加明确。

乌江流域水电站群联合优化调控系统示意图

4.3 强化设备技术管理，提高技术保障能力

乌江公司在流域水电站群联合优化调控系统建设的同时，要求各水电站按照《乌江公司水电站“远程集控、少人维护”主要设备技术条件》，对设备进行评价，根据自身实际情况，完善各个系统功能。

4.3.1 完善自动监控系统

实现能自动避开振动区运行且避免频繁穿越振动区，能自动对发生故障的机组进行控制和调节，使之回到安全状态，能在最不利的情况下，保证机组安全解列停运，关闭快速闸门(或进水阀)，确保将故障控制在最小范围。且快速闸门(或进水阀)实现冗余控制，既可现地自动启/落门(或起/闭阀)和监控系统自动启/落门(或起/闭阀)，也能在事故情况时由集控中心远程手动紧急落门(或关阀)[3]。

4.3.2 完善保护系统

除原作用于解列停机的一些保护装置外，对作用于发信号的若干保护(如转子一点接地、不对称过负荷、轻瓦斯、过激磁等)修改逻辑程序，使之能作用于解列停机，某些保护则作用于监控系统(如对称过负荷、主变温度升高等)使之自动减负荷，待一定时间(如1min或以上)无效后再作用于解列停机。另外，采用“电气过速+纯机械过速”的多级保护，保证机组不发生飞逸事故，同时对于保护的一些整定值、时限值结合设备实际情况进行详细的研究和调整，达到确保主设备安全的目的。

4.3.3 完善防止火灾事故措施

厂房内装设火灾自动监测报警系统，对存在有较大火灾危险性的设施设备和场所(如机组、主变、油库、控制保护室、计算机与通信室等)还装设固定式自动联动控制灭火系统，实现自动投入。当发生火情时，能通过火灾自动监测报警系统或通过集控中心远程控制启动，联动控制灭火系统进行灭火，并能触发工业电视系统自动推出火警区域的监控图像。

4.3.4 完善防止水淹厂房措施

在水轮机层以下和集水井层之间安装不同工作原理的双重化配置的第3水位信号器，与集水井水位过高报警输出两者相与，作为水淹厂房报警。设置了足够的超常防水和排水措施，且在厂房最低层廊道安装水位标尺，并可通过集控中心远程视频监视。

4.3.5 完善厂用电源自恢复系统

制定了可靠、完善的厂用电供电技术保障措施，能根据系统运行方式自动进行厂用电方式倒换，且具备通过集控中心远程一键开机带厂用电功能。

4.3.6 完善综合信息发布系统

因设备异常信息均需通过on call信息发送到运维人员手中，为保证设备的可靠性，冗余配置on call系统平台和信息传输方式，按照发布对象的相关性分级管理，自动、及时、准确地发出on call信号，召唤运维人员及时达到现场处理设备异常。

4.3.7 完善工业电视系统和安全保卫设施

由于水电站无运行值班人员，按照技防和人防相结合、全厂生产及重要生活区域全封闭的原则，配置了完善的工业电视系统和安全保卫设施，实现对全厂主要设备、重要区域进行监视和安全防护，同时建立详细的安全保卫措施并实施，实现以技防为主，人防为辅，防止发生人为破坏和盗抢事件。

4.3.8 完善设备状态评估系统

建立完善设备状态评估系统，根据设备的“声、温、振、异”等及时确诊设备状况，以便采取措施防患于未然，实现状态检修，使设备的健康状态随时掌握在运维人员手中。

4.4 加强标准建设，健全完善工作体系

乌江公司在认真分析“远程集控、少人维护”特点及管理、技术需求的基础上，建立了“远程集控、少人维护”五统一的管控标准，确保“远程集控、少人维护”生产管控模式有效落地。

4.4.1 统一管理流程

编制《乌江公司实施水电厂“远程集控、少人维护”方案》和《乌江公司水电厂“远程集控、少人维护”管理办法》，明确乌江公司水电产业部、集控中心和水电站三方的权限、职责、范围，保证安全的组织、技术措施及应急管理对接通道，实施“远程集控、少人维护”的流程和步骤等，确保集控中心、水电站从编制方案、实施准备、评价验收、试运行到正式实施过程顺畅，井然有序。

4.4.2 统一技术规范

根据国家及电力行业颁布的有关法规标准和有关安全的技术措施要求，编制《乌江公司“远程集控、少人维护”主要设备技术条件》，明确实施前各水电站应具备的基本技术要求。

4.4.3 统一验收标准

在深入分析“远程集调、现地控制”和“远程集控、少人维护”两种管控模式的基础上，对“远程集控、少人维护”实施前在组织体系、管理制度、应急预案、培训测评、设备条件等方面应具备的条件进行了细化，编制《乌江公司“远程集控、少人维护”评价表》，明确了实施前验收标准和评价考核指标，有力地保证水电站从“远程集调、现地控制”到“远程集控、少人维护”情况下安全生产的平稳过渡。

4.4.4 统一培训标准

组织各水电站相关专业人员，认真编制《乌江公司水电厂“远程集控、少人维护”培训试题题库》《乌江公司水电厂“远程集控、少人维护”反事故演练题库》《远程处理水电厂事故的应急处置流程》等，作为“远程集控、少人维护”工作中的基础性教材，明确培训要求、范围及标准等，指导和帮助人员培训和学习。

4.4.5 统一技术平台

各水电站分散的计算机监控、水情测报、电能量、工业电视等信息，严格按照统一平台、统一通信、统一标准、统一范围的要求，全部整合到流域水电站群联合优化调控系统这一平台上，实现水电站各系统与集控中心的无缝对接。

4.5 实施运维合一培训，着力培养一专多能人才队伍

人员素质的高低是“远程集控、少人维护”管理模式能否成功实施及持续发展的关键因素，乌江公司秉承“以需求为导向、以员工为中心、以技能为本位”的培训思路，建立“2+n+1”的“远程集控、少人维护”复合型人才培训机制，即两个阶段、多种检测方式、一个培训目标。培训分为两个阶段，第一个阶段约半年时间，开展运维的“三基本”(基本原理、基本功能、基本作用)培训，第二个阶段以一年半为一个周期，不断循环，定期对运维人员集中培训，反复提升学习深度。培训期间采用专题讲课、问答互动、主题研讨、反事故演习和桌面演练等方式开展全员培训学习，采用理论测试、实操测试、技能比武、应急演练、知识竞赛等多种测试手段，检测学习效果，并设置激励机制，激发员工及团队的积极性、主动性，以逐步打破专业界限，不断提高人员的应急处置能力和技术技能水平，最终实现“一专多能”的目标。

乌江公司通过制定应知应会要求，明确培训教材及规范，制定培训规划和计划，按工作内容确定培训重点，不断开发员工技能潜力，拓宽员工职业道路，提高员工职业素质。集控中心侧重于对水电站设备参数、主接线、保护配置、正常或事故情况下的远程操作及应急处理操作等知识的学习、培训，水电站侧重于日常设备维护保养、定期试验、一般缺陷处理、典型事故(故障)处理、现场操作和事故(故障)隔离等知识的学习、培训。

5 效果分析

5.1 安全应急响应更快

“调控一体化”信息平台的技术支撑，最大限度地减少了信息沉淀和误判，使风险预警、事故预判能力进一步提高。如果电网发生故障或异常，集控中心的远程调度、监控人员能通过技术平台和系统及时获取相关信息，省略了水电站分析、核实、上报等环节，使故障处理速度、发电可靠性和效率得到了大大提高，有效避免了故障范围扩大以及产生的经济损失。

5.2 人力资源绩效更优

通过一专多能复合型人才队伍建设，实现了人力资源的优化配置，解决各专业人员力量不足、结构性缺员等问题，提高了人力资源绩效。同时，有效激发员工立足岗位钻研业务，不断提高潜能，拓宽了员工职业道路，提高了员工职业素质。

5.3 经济效益显著

水电站“远程集控、少人维护”生产管控模式实施后，缩短了发电调控生产链条，实现了水电整体效益最大化。2016年，通过水库的优化调度和负荷的优化分配，乌江梯级电站水能利用提高率达4.56%，节水增发电量11.39亿kW·h，经济效益3.28亿元。水轮发电机组远程控制后大量减少了集控中心与水电站的联系时间，缩短了设备停役时间，有效提高了生产效率。以东风电站为例，由于运营模式的改变，远程开停机后，减少电话下令操作时间后，每次开机加快1min，按照东风电站平均开机1000次/台、单台机组年平均负荷15万kW计算，增发电量250万kW·h，产生直接效益72万元/台，由于减少了中间沟通环节，安全风险得到有效控制，边际效益不可估计。运维合一大倒班工作方式实施后，减少了水电站现场与生活区的交通车频次，有效降低了交通风险及成本。以东风电站为例，实施现场大倒班方式后，贵阳到东风电站的交通车由每周一次降低到两周一次，交通成本比之前降低了50%，交通安全风险同样降低了50%，随之产生的管理成本也降低不少。

5.4 社会效益巨大

水电站“远程集控、少人维护”生产管控模式的实施，产生了显著的环保效益，2016年增发水电11.39亿kW·h，相当于减少标煤燃烧34.2万t，减少碳、氮和硫排放89万t、2905t、2529t。同时，该生产管控模式经乌江梯级水电站群实施证明是安全可行、优化可靠的，目前已在华电集团所属黔源公司、福建公司等推广实施，据有关消息显示，三峡成都集控、雅砻江集控等即将采用该模式。

6 结 语

水电站实施“远程集控、少人维护”是促进管理创新、提高安全生产管理水平的必然要求，必将进一步促进水电站的健康发展。水电站实施“远程集控、少人维护”，通过将“互联网+”技术与水电站安全管理相结合，进一步提高了安全响应效率和经济社会效益，为推动流域梯级水电站群信息化和工业化融合做出了有益的尝试。