金山水电站综合自动化系统改造

杨永年（金山水电有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水电站综合自动化系统改造

杨永年
（金山水电有限公司 ，福建 上杭 364200）

金山水电站于2014年进行了水电站综合自动化系统改造，在改造过程中，公司坚持科学管理理念，结合电站实际运行情况，有效把握了技术改造设计、工程招投标、工程施工进度、产品技术质量及人员技术培训等环节，顺利完成了此次技术改造工作。图1幅，表1个。

水电站；技术改造；自动化系统

1　概 述

金山水电站是福建省第三大河——汀江干流上杭境内的1座梯级水电站，距上杭县城20 km，坝址以上集水面积3 680 km2，多年平均流量为112 m3/s，多年平均径流量为35.32亿m3。电站总库容0.55亿m3，为径流式日调节水库，其中调洪库容0.264亿m3，调节库容为0.18亿m3，正常蓄水位为214 m，汛限水位为211.5 m。电站按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；最大坝高39.5 m，坝顶长度189 m，坝顶高程216.5 m，堰顶高程198.3 m，溢流坝全长71.5 m，设4个溢流孔，每孔设有1扇13 m×15.8 m弧形工作门；还有1扇冲沙孔门，孔口尺寸为3.5 m×6 m。大坝最大泄洪能力为7 858 m3/s；设计水头19.2 m，设计发电流量为250 m3/s；装机容量2×20 000 kW，设计年发电量1.456亿kW·h，设计年利用小时3 640 h。枢纽主要建筑物由溢流坝、泄流冲沙孔坝段、河床式厂房、开关站和输出工程等组成，是以发电为主的水利工程。

金山水电站1994年5月8日主体工程正式动工；1997年12月26日下闸蓄水，30日1号机组并网发电；1998年7月1日2号机组投产发电。2000年5月进行了工程初步竣工验收；2003年12月30日福建省水利厅组织竣工验收并同意金山水电站工程竣工验收。

经过十几年的运行，电站开始出现部分设备老化、故障频发，维护与备件得不到保障，个别设备技术性能参数落后，属于淘汰产品等情况。近年来，电站已陆续对部分设备进行了更新改造 ，其中包括：

（1）发电机、主变、厂变、110 kV金碧线保护设备改造。将原集成电路保护改造为微机保护。

（2）高压开关改造。将原少油断路器改造为真空 （10 kV）和六氟化硫 （110 kV）断路器。

（3）机组调速器的改造。改造为 PLC控制系统。

（4）励磁系统调节柜的改造。将原集成电路系统改造为微机励磁调节器。

（5）直流系统的改造。

此次金山水电站监控系统改造主要内容为新增/更换二次部分软硬件设备，增添计算机后台监控中心，更换现地控制单元，更换部分辅助设备控制柜 （箱）及自动化元件；从而升级实现电站综合自动化运行能力。

2　改造方案

金山水电站技术改造设计由电站原设计单位——华东勘测设计院设计完成。方案中，计算机监控系统采用全分布开放式的全厂集中监控方案 ，上位机与现地控制单元之间的通信联系采用星型交换式1 000 Mbps光纤以太网的方式。设置1、2号机组、公用系统、溢洪门、溢洪底孔门现地控制单元（LCU），实现对现场设备的监视和控制。中控室操作站采用西门子工控机；数据服务器采用惠普企业级服务器；现地控制单元 （LCU）采用国际知名施耐德品牌PLC及电参数仪表 （见图1）。

图1　金山水电站监控系统结构框图

鉴于此次改造工作专业性强，且设备供货与安装服务是一个标段招标，经研究，公司最终采取了邀请招标方式。通过前期考察与了解，选择邀请了公司实力较强、改造施工经验丰富，并同时具优质备售后服务的厂家前来投标 ，从而减少了不必要的招投标工作量，排除了其他一些不确定因素。最终水利部农村电气化研究所下属全资公司 （100%国企）——杭州亚太水电设备成套技术有限公司中标，结合其多年来国内外的水电站监控系统集成及施工经验，针对金山水电站此次改造内容及要求，提供了高效、可靠及优良的工程服务。

3　改造施工管理

3.1 现场施工人员管理

设备服务供货方派遣的项目经理及其他技术人员是项目实施的核心，为考核人员技术水平及规范现场施工行为，公司在进厂前对现场服务人员进行了必要书面考核，确认合格后再批准进入现场工作；另外，电站安全管理部门安排了有关人员，不定时对现场施工人员进行安全生产监督，一是着装，如安全帽、绝缘胶鞋及工作服等；二是施工作业行为，采取 “监督提醒为主，通报处罚为辅”的手段，确保现场施工 “文明、规范、安全、顺利”进行。

3.2工程进度管理

工程进度的管理，也是改造工程管理的核心环节。由于电站特性，工程进度的快慢、顺利与否，直接影响到电站的运行收益。为减小电站改造对电站发电运行的影响，改造设计初期电站就开会研究讨论确定了一套方案，就是改造工作与电站机组大修结合起来，确保电站有1台机组能正常发电。即在进行1号机组大修时对1号机组的现地控制屏、控制箱及自动化元件等进行改造，1号机组大修完毕后，马上进行机组并网调试工作；2号机组采取同样方法。这样在改造工作正常推进情况下 ，不仅提高了工作效率，还保证了电站正常运行。中控室部分改造穿插在第一台机组与第二台机组改造中间，在出线线路热备用情况下进行，减轻了电站跟地调间的协调审批工作，达到了快速恢复发电的目的。公共辅助设备，如高压气系统、低压气系统、廊道排水系统、消防供水系统、排风系统等 ，在机组、中控室改造完毕后进行。改造前对子系统停机进行准备，保证机组在运行情况下留有充足改造时间，避免改造工作对电站正常运行的影响。闸门部分改造最后进行，鉴于年底雨水有限，对闸门控制柜进行了同时拆除更换，逐扇进行调试，现地调试好一扇投运一扇，然后在中控室进行远程操控调试（见表1）。

表1　金山水电站综合自动化系统改造施工进度控制

3.3工程质量控制

技改项目涉及新旧设备的匹配与整合 ，所以质量控制较为复杂困难。改造中，金山电站采取了在改造过程中进行质量控制的手段。技术改造过程中，安排电站相关人员协助配合，有效推进了设备改造进程，全面落实了对新设备功能特性的要求，并加快了电站运行人员对新设备的掌控了解 ，有机地把改造工作、质量控制及人员培训结合起来，保证了工程改造地顺利开展。另外，在涉及其他保留设备进行匹配和系统整合时 ，信号采样、处理及控制等环节，在改造过程中进行了全面的检查、完善及补充，并修正了个别原先设备存在的设计或施工缺陷，从而全面提升了电站技术改造成效。

4　运行人员培训

水电站技术改造完成后 ，对于运行人员来说需要一个适应过程。如何让运行人员尽快适应新的系统设备，习惯新的运行模式，熟悉系统设备性能，并掌控其故障分析与排查能力，是水电站改造真正成功的关键问题之一；然而很多电站的改造都忽视了这一点。

此次改造工程，电站早早注意到了这点。在改造过程中，电站人员很好地参与到了系统设备改造的每个环节，在协助完善系统设备性能、技术参数、操作习惯的要求过程中，很好地学习了解了新系统和新设备。例如，在闸门调试中，电站派遣了不同班组的运行人员协助进行了全程开启关闭的调试工作，对如何手动开/关闸门，自动开/关闸门，故障排查及恢复有了实践操作经验，对今后的运行操作起到了很大的帮助。另外，除操作性技术培训外，电站还举办了专项技术理论学习讲座，由电站站长具体负责教学，主要介绍机组LCU屏PLC程序开停机控制流程等逻辑理论学习内容，从而帮助运行人员更好地掌握监控系统运行内在的逻辑控制 ，对今后运行管理、故障排查方面 ，有极大帮助。

5　项目验收

工程项目验收是水电站改造工程最后一环。此次改造，电站采取了分批验收，再最终整体验收的方式。在改造过程中，改造完一个子系统就验收一个子系统，通过调试试验合格后投入试运行。在最终验收前，大部分系统设备已投入运行很长时间，通过了实践考验。采取此种办法，一是减轻了最终验收的工作量；二是保证了更新改造系统设备的可靠性、适用性。

6　结 语

在各方面通力合作协调下，金山水电站技术改

造工程取得了预期的成效。经改造，大大提升了电站自动化运行水平，减轻了值班人员工作负担，提高了电站综合管理水平，达到了预期的改造目标。

电站技术改造工程是一项综合性要求较高的工程管理对象，从初期的改造设计，项目招投标，中期的项目施工管理，到后期的验收及投运，三阶段都离不开科学的决策 ，精细的部署，严格的把关。金山水电站综合自动化改造工程实践中，很好地把握了各个方面，优良的系统设备供应商，优秀的现场服务队，结合电站周密地组织协调能力，实现了对改造工程科学有效地管理，保障了改造工作的顺利实施。

责任编辑 吴 昊

2016-05-26

杨永年 （1973-），男，工程师，主要从事水电站运行管理工作。

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