任中琪

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，沈陽(yáng) 110129)

引輸水工程配水站無(wú)人值守綜評(píng)

任中琪

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，沈陽(yáng) 110129)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，引輸水工程調(diào)壓、配水站，采用遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)，完全可以建成無(wú)人值守站，以減少運(yùn)行期間的費(fèi)用，節(jié)省建設(shè)期和管理期間投資。

配水站；結(jié)構(gòu)組成；微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置；無(wú)人值守；效益分析

0 前 言

近年來(lái)一些在建引輸水工程，由于引輸水的管線距離長(zhǎng)，海拔高度變化大，需在沿線配備多座集變電、調(diào)壓、配水于一體的配水站。因輸水工程管線所建位置遙遠(yuǎn)和偏僻的關(guān)系，這些配水站的地理位置也都遠(yuǎn)離人們的視野與生活，從而形成了配水站值守人員交接班工作和日常生活等諸多的不便，運(yùn)行和管理成本無(wú)形中增加多多。

隨著技術(shù)的進(jìn)步與成熟，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，變電站、水電站無(wú)人值守化的比例在逐年上升，尤其是在一些水利輸水工程也進(jìn)行了無(wú)人或少人值守。我國(guó)的大型引輸水工程的配水站如能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，那么將會(huì)給管理和運(yùn)行帶來(lái)極大方便，意義巨大[1]。

1 引輸水工程中配水站的結(jié)構(gòu)組成

引輸水工程中的配水站根據(jù)其功能一般有兩種，分別為加壓站和分水站。加壓站功能是調(diào)節(jié)和保持引輸水管線中的水壓力，保障管中水的輸送，主要由出、入口逆止閥門(mén)、截止閥門(mén)、調(diào)整門(mén)及加壓泵等設(shè)備組成；分水站是將來(lái)水形成分支并向分出的支路管線輸水，由出、入口逆止閥門(mén)、截止閥門(mén)及調(diào)整門(mén)等組成。

在配水站中，運(yùn)行人員的工作主要有：監(jiān)視出水管和入水管壓力，調(diào)整出水管出口壓力，啟、停加壓泵等。分析運(yùn)行人員的工作任務(wù)，利用遠(yuǎn)動(dòng)裝置從遠(yuǎn)方控制配水站設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)整，替代運(yùn)行人員完成就地操控，實(shí)現(xiàn)配水站無(wú)人值守完全可以實(shí)現(xiàn)。只是采用遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作和監(jiān)視，達(dá)到無(wú)人值守的目的，要求遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

1)可靠和穩(wěn)定性高、擴(kuò)充方便、易于維護(hù)。雙備份工控機(jī)、多種標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，使設(shè)備具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化和廣泛的兼容性；而且產(chǎn)品模塊化、組合化?？煽啃浴U(kuò)充性要高，維護(hù)容易，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作和監(jiān)視工作的保障。

2)通道使用范圍廣。無(wú)線、有線、載波、微波均可適用，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多站的集中監(jiān)控。

3)設(shè)備不但自成體系、小而實(shí)用，而且能適應(yīng)今后擴(kuò)建和技改需要。

目前國(guó)內(nèi)諸多的微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)品都滿足和超過(guò)這些標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足配水站遠(yuǎn)動(dòng)控制要求。

2 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的主要功能

根據(jù)《自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》和《小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置應(yīng)具有以下基本功能：

2.1 遙信

要求采用無(wú)源接點(diǎn)方式，即某一路遙信量的輸入應(yīng)是一對(duì)繼電器的觸點(diǎn)，或者是閉合，或者是斷開(kāi)。通過(guò)遙信端子板將繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)轉(zhuǎn)換成為低電平或高電平信號(hào)送入RTU的YX遙信模塊。

遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào)：開(kāi)關(guān)位置信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和其它可提供繼電器輸出信號(hào)、事故總信號(hào)及裝置主電源停電信號(hào)等。

2.2 遙測(cè)

遙測(cè)往往又分為重要遙測(cè)、次要遙測(cè)、一般遙測(cè)和總加遙測(cè)等。遙測(cè)功能常用于溫度、壓力、流量(流速) 、周波頻率采集和其它模擬信號(hào)的采集。

2.3 遙控

采用無(wú)源接點(diǎn)方式，要求其正確動(dòng)作率≥99.99%。遙控功能常用于設(shè)備的斷路器的合閘、分閘操作，直接通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。

2.4 遙調(diào)

采用無(wú)源接點(diǎn)方式，要求其正確率>99.99%。遙調(diào)常利用設(shè)備上帶遠(yuǎn)動(dòng)接口的控制器，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)節(jié)設(shè)備的多少，又可分為三遙四遙或五遙等遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

在配水站中加裝微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控裝置，利用遙信部分采集加壓泵運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)整門(mén)及截門(mén)、逆止門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，反饋給遠(yuǎn)方微機(jī)并從監(jiān)視系統(tǒng)畫(huà)面顯示出來(lái)。

輸水管路來(lái)水及出水壓力、流量、調(diào)整門(mén)開(kāi)度等模擬量值由遙測(cè)部分完成。加壓泵的啟停及電動(dòng)閥門(mén)啟閉通過(guò)遙控部分實(shí)現(xiàn)。調(diào)整門(mén)開(kāi)度的調(diào)整則由遙調(diào)部分實(shí)現(xiàn)操作。通訊通道可根據(jù)地理?xiàng)l件選擇光纖或微波、載波通訊，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)引輸水管線沿線各個(gè)配水站的全面監(jiān)控。

對(duì)于設(shè)備多、操作復(fù)雜的配水站還可以設(shè)置分層設(shè)計(jì)，將操作程序化，儲(chǔ)存于PLC中，實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方雙層監(jiān)控。通過(guò)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控裝置的輔助可以完全、有效地替代配水站運(yùn)行人員完成相關(guān)的運(yùn)行工作。

3 我國(guó)成功的無(wú)人值守的水電工程范例

近幾年，我國(guó)在水利工程中陸續(xù)建成并投產(chǎn)了多座無(wú)人值守的水電站。廣西龍灘水電站和青海拉西瓦水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的就是成功的范例。

龍灘水電站是我國(guó)即將投產(chǎn)的僅次于三峽的中國(guó)第二大水電站。它是我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)和西電東送的標(biāo)志性工程，總裝機(jī)容量6300MW(單機(jī)700MW，9臺(tái))，年發(fā)電量187億kW·h，主要作用是防洪、發(fā)電、航運(yùn)等。龍灘水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞公司提供的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，按“無(wú)人值班(少人值守)”設(shè)計(jì)和配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全開(kāi)放、分布式模塊化冗余結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)以“分層管理，集中控制”為原則組成主站級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)兩部分。2009年龍灘水電站投入運(yùn)行以來(lái)，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行中，調(diào)整精確，控制操作可靠性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定的特性充分發(fā)揮了出來(lái)。

青海省拉西瓦水電站是繼三峽水電站、廣西龍灘水電站之后單機(jī)容量最大的水電站。其裝機(jī)容量為4200MW(單機(jī)700MW，6臺(tái))，運(yùn)行方式按“無(wú)人值班”原則設(shè)計(jì)，水電站監(jiān)控方式采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全廠集中監(jiān)控。其監(jiān)控系統(tǒng)分為廠站控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)。2010年底機(jī)組全部順利投運(yùn)，實(shí)際運(yùn)行表明，拉西瓦水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，各種功能均發(fā)揮了較好的作用。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

按照標(biāo)準(zhǔn)模式原則建造無(wú)人值守配水站，其效益主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

1)占地面積明顯減少。同樣規(guī)模的常規(guī)站占地約2 000～3 000 m2。無(wú)人值守站占地僅1 000 m2,節(jié)省占地面積50%以上。

2)投資規(guī)模大大降低。建設(shè)一座常規(guī)站一般需投2 000萬(wàn)元～3 000萬(wàn)元投資，而無(wú)人值守站投資為1 200萬(wàn)元，節(jié)省了值守人員生活設(shè)施配套建設(shè)資金。

3)建設(shè)工期縮短。常規(guī)站一般需24個(gè)月甚至更長(zhǎng)，而無(wú)人值守站由于沒(méi)有值守人員生活設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目使建設(shè)工期縮短為18個(gè)月。

4) 運(yùn)行和管理成本降低。新建的或者常規(guī)站經(jīng)改造而成的無(wú)人值守配水站由于沒(méi)有了人員的生活材料等的消耗及車(chē)輛的配備，節(jié)省了人力物力的開(kāi)銷(xiāo)，從而大大地降低了運(yùn)行成本。同時(shí)，由于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)備管理費(fèi)用也隨之相應(yīng)降低。

5 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)人值守配水站的建設(shè)與改造代表了技術(shù)發(fā)展的方向，代表了先進(jìn)生產(chǎn)力，解放了勞動(dòng)力，精確了調(diào)度調(diào)整工作的精度，提高了工作效率，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本。在水利工程中推廣無(wú)人值守配水站必將是水利工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。

[1]黃伶?zhèn)?，張春子，黃人偉，孫連維.廠區(qū)總體設(shè)計(jì)整合初探——以大伙房水庫(kù)(二期)工程配水站及加壓泵站為例[J].中外建筑，2010(01)：89.

1007-7596(2014)12-0215-02

2014-09-18

任中琪(1967-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事水庫(kù)工程管理。

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