水电站发展概况

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第一部分

基 础 理 论

水电站计算机监控技术是一门综合性很强的科学，它是水电站硬件技术、计算机技术、通信技术、数据库技术、网络技术和自动化监控技术等多种技术的有机融合。要深入了解水电站计算机监控技术，必须先了解水电站监控系统的各种基础装置、计算机应用基础、数据通信基础以及计算机监控系统的模式和配置等内容。在后面的学习中，我们将逐步理解水电站计算机监控技术的深刻内涵。

2 第1章 概论

1.1 水电站计算机监控系统的发展概况

安全经济运行是水电站最根本的任务之一。随着国民经济的持续发展，电力需求迅猛增长，兴建的水电站越来越多，其容量也越来越大，如正在建设的三峡水电站，总装机容量高达18200MW。为了实现安全发供电，需要经常监测的量成千上万，需要实现的控制功能也越来越复杂。特别是抽水蓄能电厂的出现，机组的工况不仅有发电、调相，而且还有抽水、各种工况之间的相互转换，使控制功能进一步复杂。为了实现水电站的优化运行以期达到整个系统的的经济运行，需要进行的计算更为复杂。以上这些复杂的工作使原来在水电站上广泛使用的布尔逻辑型自动装置越来越难以胜任，因此采用更为先进的技术成了迫不及待的任务。

与此同时，计算机科学发展异常迅猛，技术日新月异，其性能日趋完善，而价格日益下降，这为计算机监控取代常规的布尔逻辑型自动装置提供了良好的物质基础。

早在20世纪70年代，计算机已开始应用于水电站，起先用于各项离线计算和工况的监测，后来，逐渐进入到控制领域。它经历了一段从低级到高级，从顺序控制到闭环调节控制，从局部控制到全厂控制，从电能生产领域扩展到水情测报、水工建筑物的监控、航运管理控制等各个方面，从监控到实现经济运行，从个别电厂监控到整个梯级和流域监控的发展过程。出现了一批用微机构成的调速器、励磁调节器、同期装置和继电保护装置等。多媒体技术应用使电厂中控室的设计发生了巨大的变化。巨大的模拟显示屏正在逐渐被计算机显示器所代替；常规操作盘基本上已被计算机监控系统的值班员控制台所取代；运行人员的操作已从过去的扭把手、按开关转为计算机键盘和鼠标操作。运行人员的工作性质也发生了质的变化，从过去的日常监盘和频繁操作转变为巡视，经常的监测和控制调节工作都由计算机系统去完成。运行人员的劳动强度大大减轻，人数也大大减少，甚至出现了无人值班或“无人值班”（少人值守）的水电站。总之，采用计算机监控已成了水电站自动化的主流。

我国河流众多，径流丰沛、落差巨大,蕴藏着非常丰富的水能资源，理论蕴藏量6.94亿千瓦,技术可开发量5。42亿千瓦,均居世界第一位.截至2009年底，全国水电装机1.96亿千瓦,占全国电力总装机规模的22。5％，相当于每年可替代2.88亿吨标煤的燃烧。我国水能资源利用率目前仅为28.4％，远低于欧美日等发达国家。

一、中国水电百年发展历程

（一） 石龙坝水电站的建设开创了中国水电发展历史

云南省地处我国西南边陲，早在1910年就开工建设了中国第一座水电站——石龙坝水电站，这也是世界上较早修建的水电站之一。1912年两台240千瓦水轮发电机组投产发电，后经过7次扩建，1958年装机容量达到6000千瓦，至今石龙坝水电站仍在正常运行。石龙坝水电站开创了我国学习、引进国外先进技术设备,自建、自管、自用的成功范例,培养和造就了我国第一支水电队伍。石龙坝水电站的建设是在清末时期，云南仁人志士为了阻止帝国主义列强开发掠夺我国资源,奏响的兴国兴邦的强音，是中国人民不甘屈辱、奋发图强的爱国壮举。早在1927 年中国共产党就在石龙坝建立了党支部,积极开展革命活动。特别是在抗日战争期间，石龙坝在民族存亡的危急时刻，有力支撑了后方军工生产和防空报警供电任务,为抗战胜利作出了重大贡献。在中华人民共和国成立前夕，工人们进行了英勇顽强的保厂护产斗争，把国家财产完整无缺地交回到人民手中。解放后，石龙坝始终持续稳定运行，得益于国家和云南省的高度重视,多次投入资金，在广大技术人员和干部职工的精心维护下,石龙坝水电站才得以维系百年。

由于饱受列强欺辱和战争创伤，解放前全国的水电发展极其缓慢，截至1949年底，全国水电装机仅36万千瓦,年发电量18亿千瓦时，人均装机和发电量仅为0.0007千瓦、3。3千瓦时。

（二）建国后,我国水电建设自力更生、艰苦创业，为后续发展奠定了基础

新中国成立后，水电发展翻开了新的一页.由于多年战争破坏，我国工业基础极其薄弱,一切从头开始，艰难起步.钱塘江上的新安江水电站是我国第一座自主设计、自制设备、自行施工的大型水电站，被誉为“长江三峡试验田”，成为社会主义制度能够集中力量办大事的范例，也被看作是中国水电事业的丰碑，它拉开了新中国成立后水电建设的序幕.周恩来总理视察后的一句题词囊括了它的全部意义：“为我国第一座自己设计和自制设备的大型水力发电站的胜利建设而欢呼.”

水电站设备检修概况

一、检修基本原则

（1）发电企业应按照政府规定的技术监督法规、制造厂提供的设计文件、同类型机组的检修经验以及设备状态评估结果等，合理安排设备检修。

引用标准及参考文件

DL/T838-2003

发电企业设备检修导则

DL/T1066-2007 水电站设备检修管理导则

GB/T19001 质量管理体系要求

GB8564-88 水轮机发电机组安装技术规范

（2）设备检修应贯彻“安全第一”的方针，杜绝各类违章，确保人身和设备安全。

（3）检修质量管理应贯彻GB/T19001质量管理标准，实行全过程管理，推行标准化作业。

（4）设备检修应实行预算管理、成本控制。

（5）发电机组检修应在定期检修的基础上，逐步扩大状态检修的比例，最终形成一套融定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修为一体的优化检修模式。

二、检修方式：发电设备的检修方式分为定期检修、状态检修、改进性检修和故障检修四类。

(1) 定期检修是一种以时间为基础的预防性检修，根据设备磨损和老化的统计规律，事先确定检修等级、检修间隔、检修项目、需用备件及材料等的检修方式。

(2) 状态检修是指根据状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，评估设备的状况，在故障发生前进行检修的方式。

(3) 改进性检修是指对设备先天性缺陷或频发故障，按照当前设备技术水平和发展趋势进行改造，从根本上消除设备缺陷，以提高设备的技术性能和可用率，并结合检修过程实施的检修方式。

(4) 故障检修是指设备在发生故障或其它失效时进行的非计划检修。

三、 检修等级：是以机组检修规模和停用时间为原则，将发电机组的检修分为A、B、C、D四个等级。

（1）A级检修是指对发电机组进行全面的解体检查和修理，以保持、恢复或提高设备性能。

A级检修标准项目的主要内容： ① 全面解体、更换或修理和调整过水、发电机定、转子定期检查；

② 定期监测、试验、校验和鉴定；

1.1工程概况

清水电站位于甘肃岷县县城以西15km的挑河干流上，该电站为河床式无调节电站，主要由挡水、泄水建筑物(泄冲闸、溢流坝)、电站厂房、左右岸副坝及开关站等设施组成.电站坝顶总长206.96 m，自河道左岸向右岸布置有左岸副坝段、厂房段、泄冲闸段、溢流坝段及右岸副坝段.泄洪段采用闸坝集中布置型式，设3孔泄冲闸和3孔溢流坝.3孔泄冲闸为潜孔式闸，闸孔尺寸为7.5 mx5.0 m(宽x高)，弧形闸门，下游采用底流式消能;3孔溢流坝为实体混凝土重力结构，剖面为WES堰型，堰顶设有平板式工作闸门和检修闸门，闸孔尺寸7.6 mx5.5 m(宽x高)，下游采用底流式消能.

经过实侧，从刘家浪水电厂的尾水至清水乡的沟里堡村(即待建的清水电站厂址)，该段河道全长6300m，自然水头为18.1m，比降为2.89‰.其中刘家浪电站至待建的引水枢纽河道长3500m，自然水头为10.783m，比降为3.08‰，清水电站引水枢纽至该站厂房处，河道长2800 m，自然水头为7.317m，比降为2.6‰，可满足开发径流式电站的水能需要.

1.2.水文

刘家浪电站至待建的清水电站，两站衔接相连，该段河道没有明显的补给水源和支流汇入，因此水文资料可借用刘家浪电站的设计计算成果. 1.3.年径流

刘家浪电站水文资料采用洮河龙王台资料，引用龙王台多年流量实侧资料，用面积比法推算到清水电站引水枢纽以上河段，多年平均流量Q=111m3/s当P =85%，枯水流量23m3/s.

1.4.洪水

设计洪水分析是以岷县、李家村水文站的实侧洪水资料加入历史洪水调查资料为主要依据，进行频率分析计算.现将清水电站渠首、尾水各种频率洪峰流量列于下表.

1.5.泥沙

悬移质输沙量系根据龙王台站与下巴沟站1964年至1973年10年同期沙量、径流资料，按区间沙量模数法推算而得，并以龙王台站同期年内分配求得清水电站渠首断面逐日悬移质特征值：悬移质平均年输沙量为262万t，其中7月至9月占84.4%， 4月至6月和10月占14.8%，其余5个月为清水期，占0.6%，多年平均月含沙t以7