水电厂“无人值班”（少人值守）的设计思考

1　前言

自从1992年能源部下发“关于新型电厂实行新管理办法”的通知以后，全国各网、省局都制定了规划，并积极组织实施。全国各地新建和改建的水电厂有按“新厂新管理办法”设计的，实行新管理办法的电厂有些是由梯级调度直接监控，有些则由网调代管运行，也有些则有总厂总控制室监控。经过近几年的试点和经验总结，电力工业部于1996年下发《关于水电厂“无人值班”(少人值守)的若干规定(试行)》文件，对水电厂“无人值班”(少人值守)的含义作了严格的规定。百龙滩水电厂是从1992年底进场施工到1996年初第1台机组投产发电的整个建设过程中，工程建设单位也在确定引进日本富士公司的机组设备后，明确提出了按“无人值班”(少人值守)的管理模式设计，但由于我们无这方面的设计经验，也找不到应遵循的规范和文件，一些局部具体设计始终是含糊不清或不确定。因此，直到1999年5月最后1台机组投产发电时，电厂运行管理还不能达到国家规定的一流水电厂的指标要求。

2　设计

实现水电厂的无人值班运行管理，对参与运行的所有设备的可靠性提出了更高的要求。在这方面国产设备存在明显不足，其产品最大不足之处在于不稳定，尤其表现在设备重复动作的可靠性方面更明显一些。短时间内我们国家还达不到工业发达国家的产品水平。但我认为，设计人员在设计时对系统及设备的优化设计方面应有进一步解放思想的要求，这不仅表现在设计方案上更合理更经济，还应该注重实际设备运行工况的转变和环境在可控范围之内的变化。过去，我们从单个设备(独立的小系统)来认识可靠性，一旦系统环境改变，系统中部分设备损坏或不能使用造成整个系统瘫痪。这在实际工程中多次出现，只是我们没有这样分析问题。因此，设计人员应该不断积累设计经验，从广义系统的范围来认识可靠性。目前，我们的设计工作并非尽善尽美，经常有些非常机械式的设计，只有更加全面地了解被控对象和控制设备的特点，才能丰富设计内容，从而提高成套设备的运行和管理，促进我们国家整体工业水平的提高。

2.1　设计假设的危险工况及对策

设计假设的危险工况体现了设计人员对被控对象的认识。水电厂水轮发电机组的危险工况主要有三大类：主设备的机械故障、电气故障、控制及保护设备故障。对前两类故障我们较清楚，而对控制及保护设备故障引发的事故问题认识不足。

通常情况下，我们设计人员对认为不可靠或非常重要的设备会采取增加冗余的方法来提高可靠性，如励磁调节器的双脉冲回路，可编程序控制器PLC的双CPU板等等，这在技术实施上难度较大，设备投资高，且实际运行的效果无法检查，可靠性未必能提高，也就是人们常说的1+1不大于2。对这种情况经我们调查分析后认为，没有采取增加冗余设计前的原设计是有一定可靠性的，而后增加冗余设计部分的可靠性并不能使整体的可靠性有较大的提高。因此，建议今后在工程设计中，尽可能采取提高单个设备可靠性的方法，这方面我们仍有许多潜力可挖掘，如可编程序控制器PLC的编程技巧，PLC的编程平台开发，组态软件的选择，实际经验的总结等。

同时，应给可编程序控制器PLC等重要的控制设备提供简易的备用控制装置，其目的就是增加主控制设备失灵时，备用控制装置能将主设备安全、平稳、迅速的停止运行。有些电站采取简易的常规电路来做备用控制装置，我认为这不符合未来电站向无人值班的方向发展，应采用简易的可编程序控制器PLC来实施，其输入信号来源可根据实际情况，或独立，或与主控制设备共享(可用二极管隔离)。有些电站也采取与常规控制电路并列运行的控制方式，如对电机的控制等，因为这部分的常规控制电路我们有丰富的经验，实际运行也很好，应该加以保留。

另一方面对控制及保护设备失灵可能引起事故扩大而采取的必须措施没有专门研究。广东抽水蓄能电站的发电设备是引进法国的，百龙滩水电站的调速器是引进美国的，它们的设备均采用“失电动作”的原理设计，且在美国IEEE标准中明确提出这个要求。我国在类似的标准中未明确提出，原因可能是以前电站总是有人工作的，因而在设计电液调速器的综合放大单元时，其输入为零，输出也为零，从而使引导阀处于自由平衡位，当工作电源消失或电路板毁坏时，电液调速器也就失去控制。在百龙滩水电站的美国电液调速器中，其综合放大单元输入为零，输出仍有电流，引导阀处于动平衡位，若工作电源消失或电路板毁坏，电液调速器将自动关机。

2.2　实现“无人值班”(少人值守)的调度通讯

水电厂“无人值班”(少人值守)，在技术上遵循《关于水电厂“无人值班”(少人值守)的若干规定(试行)》的文件，但该文件没有明确“无人值班”(少人值守)电厂调度通讯的主要技术手段。由于通信技术发展的很快，人们在处理各种信息的时间和空间上都大大缩短了，数据信息在数据传输的数据链路控制上采用面向比特的控制方式越来越多，越来越广泛，其技术上的优点已被广泛认可。电网调度通讯的硬件投资并不大，但却是最需要制定入网规约和应用技术条款要求的部门，即要考虑已有的设备通讯问题，又要考虑今后投入的设备通讯问题，充分发挥新技术新设备的作用，使新设备的技术特点得到充分的发挥。如果只考虑已有的设备通讯，并要求新设备按旧的技术要求执行，势必影响新设备的功能。另外，上级调度所(或集控中心)直接监视的范围应该是有限的，当然，新设备把电厂中控室计算机中的信息全部上传，技术上也是可行的，关键是满足运行的需要，方便运行人员的监视和操作。因此，调度通讯主管部门应尽快制定符合实际需要的调度通讯规定。

3　思想观念的改变

随着我国经济建设的发展，各行各业都在进行符合社会主义市场经济的改革。建立电力供需市场，将电源与电网经营分离，就是电力行业改革的重要内容。过去，我们提倡的电力是保障供给，原因是电力供需矛盾较大，电力供不应求，因而所制定的各种标准、规范和文件都带有这方面的指导思想。现在，在电厂有人和无人值班这个管理方式的重大改变问题上，有些标准和文件显得很落后，有些文件虽然提出来了，但其他方面的政策不配套，人们的指导观念出现了混乱，在市场竞争机制下，从项目的策划到设计，从施工到运行等等，都是以经济效益为中心的，尽快理顺人们的思想观念，制定和修改相应的标准和文件是当前不能忽视的重要工作。

4　结语

水电厂“无人值班”(少人值班)包含有生产管理和设计技术两方面的内容。由于它是一个发展中的新生事物，目前基本上还处于试点工作的阶段。通过近年来的工作，特别是百龙滩工程的设计实践经验，我们对“无人值班”(少人值守)的水电厂设计工作有了一定认识，希望能与其他有志于此项工作的人员交流，共同提高认识，使许多问题能获得明确的、妥善的解决。