巴西大型水力發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)化

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

　　2001年巴西的4500萬(wàn)用電戶的用電量為317.3億千瓦小時(shí)。在用電方面，巴西的十年發(fā)展計(jì)劃（2001-2010）預(yù)測(cè)每年增長(zhǎng)5%，到2010年為411億千瓦小時(shí)。目前的用電需求通過(guò)總裝機(jī)容量為64300MW的電廠來(lái)滿足，其中91%為水電廠。

　　總裝機(jī)容量為4500MW的COPEL（Companhia Paranaense de Enengia）電力公司是巴西第七大公司。COPEL電力公司的17座水電廠的總裝機(jī)容量為4350MW，各個(gè)水電廠的裝機(jī)容量范圍從Pitangui水電廠的870KW到Gov.Bentov Munhoz da RochaNetto水電廠的1676MW.COPEL電力公司的50個(gè)水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量從130KW至419MW.

　　COPEL電力公司的最主要的水電廠是總裝機(jī)容量為261MW的Gov.Pedro Viriato Parigotde Souza水電廠，它建于1970年，從那時(shí)起，COPEL公司在水力發(fā)電方面取得了幾個(gè)顯著的成就。

　　1977-1980年間，Gov.Bentov Munhoz da Rocha Netto水電廠的160m高的大壩是當(dāng)時(shí)世界上最高的混凝土面板堆石壩。

　　在巴西，裝機(jī)容量為1260MW的Gov.Ney Aminthas de Barros Braga水電廠被認(rèn)為是最有經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)施，當(dāng)它1992年建成時(shí)就全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

　　1990年底建成的總裝機(jī)容量為1240MW的Salto Caxias水電廠的碾壓混凝土大壩在南美洲是體積最大的。

　　1．為了競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)立自動(dòng)化系統(tǒng)

　　1998年，新的聯(lián)邦法律規(guī)定獨(dú)立經(jīng)營(yíng)的電力公用事業(yè)單位要改組為現(xiàn)代化的具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。因此COPEL電力公司改組為單獨(dú)的企業(yè)單位，如發(fā)電、配電、輸電、遠(yuǎn)程通訊及動(dòng)力設(shè)備的采購(gòu)等單位，由此產(chǎn)生了新的發(fā)電公司COPEL發(fā)電公司，它在水力發(fā)電中起到了自動(dòng)化及中央控制的作用。

　　首先，在巴西的電力事業(yè)中生產(chǎn)成本是關(guān)鍵。從1996年起，總體水平上，COPEL發(fā)電公司從10000人裁員至5000人。人員的減少對(duì)發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生了顯著的影響。其次，先進(jìn)的技術(shù)使得電力設(shè)施采用更加廣泛、可靠的自動(dòng)化發(fā)電設(shè)備。最后，巴西電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，每個(gè)電力事業(yè)單位都被迫尋找新的出路，以達(dá)到降低成本的目的。

　　為了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，公司考慮了下面幾個(gè)問(wèn)題：

　　·希望得到什么樣的利益；

　　·哪些過(guò)程需全自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制；

　　·通訊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能否保證一定的可靠性；

　　·主要的干擾因素是什么；

　　·人力資源能否被有效利用。

　　COPEL發(fā)電公司在大范圍的消耗-利益-風(fēng)險(xiǎn)分析范圍內(nèi)運(yùn)行，包括論證通訊和控制系統(tǒng)的可靠性，來(lái)決定每個(gè)水電廠的自動(dòng)化及遙控水平?；谶@些分析，公司決定把系統(tǒng)升級(jí)以便使下列功能可通過(guò)遙控完成。

　　·發(fā)電控制；

　　·電壓控制；

　　·開(kāi)始、同步、結(jié)束；

　　·被選的水電廠設(shè)備從低壓開(kāi)關(guān)到巨大的溢洪道閘的操作；

　　·警報(bào)和實(shí)時(shí)事件的記錄；

　　·數(shù)據(jù)至少儲(chǔ)存30天，被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以就地或遠(yuǎn)距離讀取。

　　除了上述功能外，COPEL發(fā)電公司決定根據(jù)每個(gè)發(fā)電廠的重要性來(lái)設(shè)置其自動(dòng)化水平，因此公司開(kāi)發(fā)了一套有三個(gè)控制級(jí)別的系統(tǒng)，這三個(gè)級(jí)別分別為控制室，監(jiān)控操作臺(tái)和設(shè)備控制。

　　COPEL發(fā)電公司的最新發(fā)電廠Salto Caxias對(duì)三個(gè)級(jí)別的控制均適用，而其他的發(fā)電廠根據(jù)它們的型號(hào)及廠齡適用一個(gè)或二個(gè)控制級(jí)別。

　　2.集中控制

　　通過(guò)6年的籌劃、技術(shù)研究和發(fā)展，在2000年末，COPEL發(fā)電公司開(kāi)始用最新的發(fā)電操作中心控制它的最大的水電廠，這個(gè)發(fā)電廠位于Parana州首府的公司總部。在巴西還沒(méi)有用一個(gè)單獨(dú)的控制室控制一組重要的發(fā)電廠的先例。

　　目前，COPEL發(fā)電公司總裝機(jī)容量的99%是由發(fā)電操作中心（GOC）完成操作的，包括它的七個(gè)水電廠：裝機(jī)容量為260MW的Gov.Pedro Viriato Parigot de Souza水電廠，裝機(jī)容量為1676MW的Gov.Bentov Munhoz da Rocha Netto水電廠，裝機(jī)容量為1260MW的Gov.NeyBraga水電廠，裝機(jī)容量為1240MW的Salto Caxias水電廠，裝機(jī)容量為36MW的Guaricana水電廠，裝機(jī)容量為9.2MW的Marumbi水電廠，裝機(jī)容量為6.5MW的Derivacao do Rio Jordao水電廠。發(fā)電操作中心（GOC）也控制Foz do Chopim EnereticaS.A，一個(gè)裝機(jī)容量為29MW的獨(dú)立水電廠。

　　發(fā)電操作中心（GOC）是一個(gè)技術(shù)先進(jìn)的控制室，GOC的操作人員盡最大可能保證發(fā)電廠的工作效率、可靠性和安全性，操作人員能利用程序、圖表、建議、分析和研究提高常規(guī)及突發(fā)性的遠(yuǎn)程操作。

　　發(fā)電操作中心（GOC）有一個(gè)獨(dú)立的控制臺(tái)，專用于每個(gè)遠(yuǎn)程控制的水電廠的監(jiān)控和獲取數(shù)據(jù)，操作者從每一個(gè)水電廠所屬的控制臺(tái)存取水電廠現(xiàn)場(chǎng)的控制源和數(shù)據(jù)源。表一所示為四個(gè)最大發(fā)電廠監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和有效指令。

　　12名操作人員每天分成兩班工作，起到了從前現(xiàn)場(chǎng)所有操作人員所起的作用：

　　·控制母線電壓；

　　·調(diào)節(jié)負(fù)荷和操作設(shè)備；

　　·啟動(dòng)操作和關(guān)閉發(fā)電設(shè)備；

　　·履行日常的調(diào)度計(jì)劃和根據(jù)需要再計(jì)劃；

　　·在緊急條件下恢復(fù)發(fā)電操作；

　　·控制水庫(kù)的水位和流速；

　　·改善和執(zhí)行生產(chǎn)過(guò)程中的開(kāi)始、同步和關(guān)閉發(fā)電機(jī)，完成發(fā)電模式和同步壓縮模式之間的轉(zhuǎn)換。

　　確保通過(guò)發(fā)電操作中心（GOC）遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)化發(fā)電廠的可靠性是系統(tǒng)的根本。實(shí)際完成的方法保證了全天的操作和管理程序，危險(xiǎn)的設(shè)備如發(fā)電機(jī)以及所有相應(yīng)的運(yùn)行都被連續(xù)監(jiān)視，并且由熟練的工作人員通過(guò)GOC控制，如果有重大事故發(fā)生，發(fā)電操作中心的傳呼系統(tǒng)會(huì)立刻傳呼操作者。

　　不久的將來(lái)，所有的系統(tǒng)將被集合成一體，那將意味著在某個(gè)位置的操作人員將操作所有的發(fā)電廠，這對(duì)于由發(fā)電操作中心（GOC）控制的新型發(fā)電廠來(lái)說(shuō)是最基礎(chǔ)的特性。

　　3．帶來(lái)的利益

　　在許多方面，發(fā)電控制中心改善了發(fā)電廠的運(yùn)行性能。

　　第一、中心允許COPEL發(fā)電公司優(yōu)先進(jìn)行人員的安排和信息的管理，中心系統(tǒng)的操作人員使計(jì)劃、生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)和對(duì)評(píng)估人員的培訓(xùn)變的更容易。

　　第二、采用集中操控以便更易于標(biāo)準(zhǔn)化操作，更易于基本工作原理、方法和策略的維護(hù)，更易于記錄和已確定的規(guī)則、指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)及工藝規(guī)則的修改。

　　第三、單方獨(dú)立的監(jiān)督、控制、操縱發(fā)電設(shè)備的能力是很重要的，特別是主要系統(tǒng)有故障時(shí)，能使系統(tǒng)從故障處調(diào)整、恢復(fù)。

　　第四、發(fā)電操作中心的維修管理與發(fā)電操作中心設(shè)在同一大樓里，以便于協(xié)調(diào)維修專家、GOC操作人員及現(xiàn)場(chǎng)來(lái)處理特殊問(wèn)題工作人員之間的工作。

　　由于采用了自動(dòng)化，減少了操作人員，發(fā)電操作中心實(shí)現(xiàn)了很大程度的節(jié)約。從前，每個(gè)大型水電廠大約12名操作人員，現(xiàn)在只有7名，小型水電廠日常工作只需2-3名操作人員，除此之外，發(fā)電操作中心（GOC）的鄰近單位和工程管理單位也由此改善了運(yùn)行指數(shù)，例如總的發(fā)電量和工作效率。

　　2002年1月，發(fā)電控制中心首次面臨重大困難，由于雙線路斷電，黑暗籠罩巴西近70%的地方。國(guó)家電力系統(tǒng)的控制者僅對(duì)發(fā)電操作中心的一名操作人員發(fā)出指令即可以控制COPEL發(fā)電公司的一個(gè)主要的水電廠，這個(gè)水電廠占巴西整個(gè)裝機(jī)容量的10%，并且它的響應(yīng)快速而且安全.因此發(fā)電操作中心必須把巴西南部地區(qū)的電力再接通。

　　4．結(jié)論

　　在COPEL發(fā)電公司4530MW的水電廠，自動(dòng)化是永久不變的發(fā)展方向。由于認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化不能完全代替人類的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)， COPEL發(fā)電公司有把握將一般的信息功能與現(xiàn)代化的自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合。在減少消耗和大幅度裁員的情況下，這使得公司水電廠的優(yōu)勢(shì)連續(xù)可靠的發(fā)揮。?

　　迄今為止所取得的成績(jī)，自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益促使發(fā)電操作中心在COPEL發(fā)電公司內(nèi)的更多發(fā)電廠中應(yīng)用。公司已經(jīng)受到了其他系統(tǒng)內(nèi)或單獨(dú)發(fā)電廠中有類似操作中心的單位的關(guān)注。