中小型水电站“完全无人值班”运行模式可行性研究报告

的有功和无功功率。特别是在发生事故的情况下，快速的调节或控制对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，而这个过程，单纯靠手动操作，无论在速度方面还是在精度方面都是难于实现的，只能借助于自动装置来完成。 农村小水电站经常脱网运行，这种情况下，提高电能质量，保证用发电设备及农村用电设备安全，尤为重要。

1.5、完全无人值班水电站实现的现实性

随着电力自动化生产企业水平的提高，水电站自动化设备的完全国产化和本地化,降低了完全无人值班水电站实现的成本，使农村水电站实现完全无人值班有了坚定的物质基础和较优的性价比。

二、国内外研究现状与发展趋势

随着计算机技术在各个领域的高速发展，分层分布计算机监控系统在水电站推广应用，逐步取代了传统的常规控制、人工操作为主的控制模式，大大提高水电站的自动化程度，为实现水电站“完全无人值班”奠定了良好的基础。 国内实现完全无人值班的单机容量为5万千瓦中小型水电站还没有，因此，本项目应是填补国内空白项目。

在发达国家，经过多年的研究和发展，对水电厂的控制和管理取得了很多成果，水电厂大多实行无人值班的运行方式，职工生活在城市里，只有少数电站有很少的人员在现场进行维护管理，如法国、日本、美国、加拿大等。机组开、停、工况转换、运行监视等工作都由上级调度通过监控系统及自动装置来完成。

目前，国内实施的鼓励水电开发政策，梯级或区域水电将会越来越多。单座电站一般都会采用计算机监控系统，但区域内或流域内水电厂群不具备集中控制功能， 各电站都配有大量运行人员，因此区域内水电厂群实现无人值班集中控制是一种必然趋势。完全无人值班控制系统的开发成功，将代表我国小水电发展的方向，具有典范作用和广泛的推广应用价值。

三、项目实施主要内容、技术关键、预期目标

3.1 本项目实施的主要技术内容

3.1.1、水电站“完全无人值班”的三种形式 ：

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1、梯级水电站全部实现“完全无人值班”，将调度监控中心设置在远离水电站的城镇。

2、单座水电站实现“完全无人值班”，将监控中心设置在远距离的县城。 3、400V小小水电站实现“完全无人值班”，没有远距离的监控中心，利用GPRS网用手机实现水电站的自动控制。

3.1.2、完全无人值班水电站的计算机系统的要求

◆ 完全无人值班水电站应以“安全运行、可靠控制”为第一重要原则，因此，在关键部分均采用双重冗余设计；

◆ 计算机监控系统采用分层分布开放式结构，满足于业主要求的安全可靠、经济实用、技术先进、功能齐全和便于扩充等基本原则。

◆ 可编程控制器PLC采用双CPU、双电源、双通讯模块的配置； ◆ 远程通讯通道采用双网结构（或环行网络结构），为可靠起见，应架设两根单模光缆，不采用一根光缆中用不同光纤的结构；条件允许的地方，也可采用无线扩频技术组成远程通讯通道。

◆ 系统设计采用最新的计算机硬件、软件及网络技术，按全计算机监控、微机保护进行总体设计及系统配置，计算机监控、保护系统能够满足自动控制和安全自动化要求，保证电站运行管理达到真正的“完全无人值班”； ◆ 系统设计符合计算机技术发展的特点，采用模块化、结构化设计，便于硬件设备的扩充及系统规模的扩展；

◆ 监控系统与励磁、调速器、电子式电度表、直流系统等站内智能设备的通讯亦采用双重配置。

◆ 计算机监控系统应有自我诊断和容错技术。 3.1.3、计算机监控系统

计算机监控系统是水电站自动化的核心。完善、可靠的计算机监控系统能有效地完成对机组和主设备的各项操作和控制，提高电站的运行管理水平。计算机监控系统采用的是冗余设计的双网配置，也就是将上位机和下位机采用双以太网系统和双现场总线网配置。运行中他们能自动切换，保证机组安全可靠运行。计算机监控系统示意图如下 ：

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上图中各LCU屏的PLC表示为2台，实际是采用单台具有双CPU、双以太网口、双电源的PLC（下同）。

3.1.4、可靠的远程通讯通道

通讯通道建议采用单模光纤，根据不同的情况有下面几种通讯通道的结构 ：

A. 单座完全无人值班水电站的双通讯通道 ：

B. 完全无人值班梯级水电站双通道网络 ：

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C. 完全无人值班梯级水电站环行网络图 ：

D. 无线扩频的通讯网络

无线扩频技术它具有很强的抗干扰能力 ，

可进行多址通信 ，安全保密强，抗多径干扰。它使用国际自由频道，不用申请无线电频道使用权。目前，多采用2.8G和5.8G的通讯频率。

无线扩频不用架设通讯电缆或光纤，它的有效传输距离为50公里，但不宜在多山地区使用

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