张林钊
新疆伊犁河流域开发建设管理局 新疆伊宁 835000
摘要：随着我国综合国力的提升，我国水电行业的发展水平也日益提高，水电作为当前技术最成熟的清洁可再生能源，在国内外发电企业清洁能源发展战略中占据重要位置。全球水电总装机容量累计达到了1267GW。水电产业已成为全球发电企业的基础产业之一，是重要的利润来源。随着水资源开发的持续深入，水电产业管理重心已全面转向存量资产的精细化管理。国内水电行业目前通用的“定期检修”管理模式，已逐步显现出管理模式单一保守、设备维修相对频繁、生产成本高等一系列亟待提升的问题。基于此，本文主要对水电站集控中心相关自动化设备的维护现状及对策进行浅析，希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：水电站;集控中心;自动化设备;维护现状;对策
引言
当前，随着网络技术、自动控制技术、计算机技术技术、物联网技术等的快速发展，水电站管控模式趋向自动化、信息化与智能化。水电站集控中心充分利用网络技术和传感器技术对分布在不同地理空间的站内设备进行远程监测和管控，实现了“无人值班，少人值守”的自动化运维管理。站内环境以及设备运行状态参数经传感器采集后，经由网络通信链路传输至集控中心，由集控中心对站内设备的运行数据进行计算、分析与故障诊断，判别设备运行状态及其潜在故障，为设备故障预警提供相对精准的诊断结果，为站内设备正常运转提供精准的运维指导。
1检修管理发展历程
随着近年来在线监测设备在大中型水电站的普遍应用，监测技术也逐步从在线监测向“在线监测+分析+诊断”的方式演进，目前又逐渐兴起采用大数据分析软件对设备运行数据进行分析评价。各发电企业也积极开展新的检修模式探索、研究与应用，如广州抽水蓄能电站引进和推广的以可靠性为中心的检修策略，五凌电力采取将专家评估融入定期检修的策略，三峡及葛洲坝电站采取准状态检修与定期检修相结合的检修策略等，都取得了一定的成效，为增加设备运行可靠性、控制检修成本进行了有效的尝试。
2水电站集控中心相关自动化设备的维护现状
水电站现地设备数据监测点规模庞大，数据实时性要求高，各个电站的海量数据传输汇聚至集控中心，对自动化系统数据通信的可靠性提出了更高的要求。集控中心与厂站通信通常采用主备双冗余架构，在集控侧设置若干套通信服务器，每套通信服务器多为双通信主机互为主备，负责与一个厂站进行通信。但随着接入厂站数量的增多，集控侧通信主机数量也需同步增多，大幅增加通信系统成本。同时在该模式下，非主用通信主机和链路利用率低，不能有效分担网络负荷，可能造成网络拥堵。
3水电站集控中心相关自动化设备的维护措施
3.1单一模式衍生检修策略
当前具有应用代表性的有4种：基于专家评估的定期检修策略，基于专家评估的不定期检修策略，基于可利用率的定期检修策略，基于可利用率的准状态检修策略。（1）基于专家评估的定期检修以专家评估结论为依据，结合机组运行状态、历史运行数据，检修维护数据及其他历史资料等，对发电设备定期检修的等级、间隔、项目进行优化调整的检修管理策略。适用条件：有一支经验丰富的设备运行状态专家评估团队，有完善的检修管理制度和工作标准，有长期的定期检修工作经验；主要发电设备配备有一定的监测和分析诊断设施；电网或电站管理者对设备运行安全要求较高。
3.2合理选择现地控制设备
现地控制设备的选择是提高水电站集控中心自动化维护成效的关键，当前我国水电站疾控中心的现地控制设备多采用通用型PLC产品、水电机组综合控制保护装置等，这些现地控制设备在功能上或能满足集控中心统一监测、调度与控制的要求，但是在性能上多存在抗干扰能力差、抗振动性能差等缺点。在现地控制设备的选择时，可选择机箱式一体化可编程智能控制装置，提高自动化设备的可控性以及对周边环境的抗干扰能力。
3.3不间断电源智能集控平台的应用
首先是UPS和EPS构建微型电源系统。首先对UPS和EPS的输入和输出进行改造，在UPS和EPS输出端安装自动开关，自动开关1的作用蓄电池组向微母线输出电源；另一个作用微母线电源向故障UPS和EPS的负载输入电源。自动开关2的作用切除故障的UPS和EPS。微母线是汇集、传送、分配电源的关键。微电源系统有微母线和多个UPS和EPS机组并联组成,电源系统的总容量会增大。其次是UPS和EPS控制系统。这是不间断电源智能集控平台的难点和核心。兼顾不能型号和工作方式的UPS和EPS，都统一到微母线上来，进行实时滤波、调压来解决是电压范围和波形都一致。例如后备式UPS缺点输入电压范围窄，输出电压稳定度差和波形为方波点；在线式UPS优点输入电压范围宽，输出电压稳定度差和波形为正弦波。其次UPS功率因数一般是0.8，考虑冗余后一般以20%-30%，为UPS最佳工作状态70%-80%。由于UPS和EPS混连使用功率因素0.75，整体的最佳工作状态60%-75%。计算不间断电源智能集控平台电源容量为：UPS和EPS容量总合4760VA。带载最大总功率为：UPS和EPS容量总合*功率因素*功率因素=2677.5W，如果实际负载由电动机还的考虑启动方式、电流、时间密切相关，这是保证所用UPS和EPS正常工作，同时确保蓄电池组的性能到最佳。蓄电池组随着放电时间电阻增加，电压下降。蓄电池组不能全部放空电压，所以设限制，当电压不足或达到冗余20%-30%，自动开关切换到微母线上，继续保持负载供电。同时切断蓄电池组供电，自动开关能快速灵敏可靠地切投达到不间断。UPS和EPS可以集中统一运行，同时也可以独立运行。大大提高灵活性和利用率，确保蓄电池组处于最佳状态，也为实现定期充放电试验奠定基础。
3.4水电站集控运行
近年来，一些大型流域水力发电企业先后建立了流域集控中心或梯调中心，实现了对所属水电站的远程集控运行。远程集控运行模式汇集了该流域不同水电站的大量设备运行数据，再通过配套的大数据中心和数据分析系统建设，能够自行将实际运行数据与原有数据比对分析，形成对设备运行状况的初步判断。为今后检修管理策略的不断优化提供了有利的数据平台。
结语
总之，水电站集控中心借助计算机技术、网络技术等实现对站内自动化设备的远程监控与管理，在设备维护方面，依托集控中心的数据分析与故障诊断结果为设备维护提供精准的参考依据与指导。水电站集控中心的自动化设备维护有赖于选择适宜的网络通信技术和现地控制设备，同时加强先进设备分析与诊断算法的研究，以提高自动化设备的维护成效。
参考文献
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