中小型水电站完全无人值班运行模式研究

林啸虎 李长宁

【摘 要】我国中小型水电站基本实现自动化管理，然而多数管理模式都为少人值班模式。对于水电站完全无人值班运行模式来说，只是在部分地区进行样板试验。此次研究主要是分析中小型水电站完全无人值班运行模式，希望能够对相关人员起到参考性价值。

【关键词】中小型水电站;完全无人值班运行模式

在长期发展过程中，多数中小型水电站借助计算机技术实现实时监控和保护。相比于常规电站来说，明显提升了技术水平，相应提升了自动化水平。然而需要注意的是，水电站运行模式只是减少了值班人员所以为少人值班运行模式，但是距离完全无人值班，运行模式的发展还比较远。我国水利部门为了全面提升水电站技术水平，改善工作人员的工作环境，要求具备条件的水电站建设完全无人值班运行系统，并且在生活条件优越的地区设置监控中心，远程监控水电站运行情况，实现遥测遥控以及摇调等功能。因此，多数中小型水电站开始研制完全无人值班运行模式，注重设计任务、安装调试任务以及远方调度任务等，并且在部分地区进行样本试验。

1、完全无人值班运行模式

此种运行模式应当要求水电站全面实现自动化运行，具备安全可靠的控制机制。所以在无人值班运行模式下，应当优先采用性能良好的设备，并且确保一次设备满足标准要求。优化设计二次设备，确保其具备稳定的通信通道，全面提升二次设备运行可靠性，在设计时需要进行容错冗余设计。二次设备实现完全无人值班后应当制定相应的管理制度，不断提升水电站工作人员的业务能力和综合素质。

1.1具备良好性能的一次设备

水电站一次设备主要包括高压配电装置，主变压器，水轮机断路器以及发电机等，上述设备的级别评定均应当满足一类设备要求。使用自动逻辑编程控制系统，设计快速闸门进水阀以及事故闸门。此外应当确保控制系统以及依次设备运行可靠性和安全性，从根本上提升周边建筑物，输水管道和机组的安全性，准确无误地将信息传输到远程控制中心。

某水电厂电源系统采用两台电变压器，其中一台使用本站供电方式，另一台采用系统供电方式，由此形成双电源供电系统。双电源应维护备电源，可以实现自动化投亲，确保设备故障或者主电源消失故障，发生时能够将备用电源自动投入使用。水电站应当将状态信号以及电量数据传输到上位机系统，之后传输到远程控制中心。

1.2优化设计二次设备

完全无人值班模式，必须确保运行安全性和控制可靠性原则。所以对于重点设备来说，应当应用双重冗余设计方式。例如通讯通道和计算机监控系统均应当采用双网结构。

第一，水电站网络系统结构。中小型水电站主要分为以下三种工况：小小型水电站、小型水电站和中型水电站不同容量的水电站对于系统结构的要求也不相同。对于小小型水电站来说，由于容量少，因此建设维护的成本投入也比较低，在实行完全无人值班运行模式时，可以通过4G网络或者全球定位网络实现，此种设计方法能够减少通讯通道的成本投资，通过手机就能够进行监测和控制。对于小型水电站来说，该类水电站的容量不大，为了降低成本投入，可以应用单星型以太网结构。然而为了满足实际需求，可以应用双通讯通道。对于中型水电站来说，由于容量比较大，因此前期建设的投入成本也比较多，在设计计算机监控系统时，必须应用双星形型以太网结构。通讯通道应当使用双光纤通道，可编辑逻辑控制系统可以采用双电源模块。

第二，水电站梯级调度系统。当流域内存在多座水电站时，则需要应用梯级调度系统以此确保用水调度的合理性。来水问题会影响梯级调度的实践。所以需要进行水情水文预报，以此确保水电站发电计划的合理性，全面提升水头与水量的有效利用率，按照水电站实际情况制定科学的梯级调度方案，并且按照实际变化情况对调度方案进行修改。水电站实行完全无人值班运行模式时，应当采用双星型以太网作为PC调度系统的网络结构。对于梯级水电站来说，不同水电站都具备双条以光纤传输为主的通讯通道，以此确保传输带宽和速度，还能够明显提升通讯通道的可靠性。然而需要注意的是，完全无人值班运行模式下，可以采用环形以太网作为梯级调度系统的网络结构。

第三，远程控制系统。该类系统也需要分为三种不同容量的水电站进行分析。对于小小型水电站来说，可以选择手机监控方式，不需要设置独立的调度中心。对于小型水电站来说，设计远程监控中心的难度比较小。主要采用单还行以太网组成监控中心，按照水电站的规模合理配置不同工作站服务器以及视频工作站。如果需要连接网络系统，则应当增设安全隔离装置。为了提升通讯可靠性，则需要采用光纤通讯通道方式。对于中型水电站来说，由于水电站的规模比较大，可以设计适当复杂的调度中心。若水电站为梯级开发，则应当组成无人值班梯级调度系统，考虑到网络速度和可靠性问题。

第四。通讯通道。水电站实现完全无人值班，运行模式是必须确保通讯通道性能的良好性，全面提升运营安全性。在设计通讯通道时，必须考虑到水电站的实际情况。对于光纤通讯来说，所能容纳的通讯容量比较大，并且通讯速率比较高，能够实现远距离传输。水电站可以租用通讯企业的光纤作为通道设计介质。对于GPRS网络来说，用户可以租用通讯通道，以此降低通信建设成本。用户可按照所需带宽租赁相应的通讯通道，按照流量计算租用费用。GPRS带宽为115kbps，只能传输数据。所以应当按照水电站的实际情况，合理应用4G网络，以此传输图像和数据。对于无线扩频来说，当区域空间比较开阔时，客户可以购买无线扩频专制建设无线通讯通道。无线扩频带宽在20兆左右，可以实现图像和数据的双传输。无线扩频的雾霾率比较低，并且具备良好的抗电磁干扰性能，可以实现远距离传输。无线扩频主要应用超短波传输方式，工作频率在2.8G左右，只可以实现直线传播。对于载波通讯来说，由于此种通讯方式不需要架设独立电缆，可通过电力架空线进行信息传输，然而此种传输方式的误码率比较高，容易受到线路运行影响，无法应用在完全无人值班水电站当中。对于卫星通讯来说，该种通讯方式具备较高的可靠性，并且不会受到地理环境影响，然而需要建设地面通讯站，建设成本比较高。

2、中小型水电站完全无人值班运行模式的管理制度

为了实现完全无人值班运行模式，应当全面发挥出设备维护管理，缺陷管理，巡检管理以及检修管理等功能。所制定的管理制度内容如下：第一，应急处理现场制度。第二，设备退出运行监护制度以及安全隔离制度。第三，调度监控中心值班制度。第四，事故处理制度以及故障维护制度。

此外，还应当不断提升水电站工作人员的素质水平。为了实现中小型水电站完全无人运行模式，必须提升对一次设备和二次设备的要求，还应当不断提升工作人员的素质能力。水电站应当从现有员工当中挑选出具备高素质高能力的人员，通過岗位培训制度，确保员工能够掌握多项技能，能够熟练掌握完全无人值班运行技术。

3、结束语

综上所述，中小型水电站完全无人值班运行模式能够满意技术可行性要求，安全性和可靠性比较高，有助于提升水电站设备的自动化水平。然而由于完全无人值班模式的发展还未形成系统化模式，所以还需要相关人员进一步研究分析，不断完善完全无人值班运行模式的内容。

作者简介：

林啸虎，出生于1968-2-20，陕西省宁强县，男，汉，大专，助理工程师，发电部运行专责，研究方向：中小型水电站管理。

（作者单位：陕西省水电开发有限责任公司二郎坝发电公司）