葛洲壩水利樞紐全景圖

歷程：葛電廠的三次跨越

1984年，現任葛洲壩電廠副廠長的潘家才剛走出大學校門，就來到了這個他甘愿為之奉獻30年青春的地方。那時，葛洲壩電廠剛成立3年多，二江電站已經投產發電，大江電站還在籌建。如今，已過“而立”之年的葛電廠正朝國內首家大型智能水電站的目標邁進。撫今追昔，老葛電人潘家才滿懷自豪：“目前，國內乃至世界范圍內，在智能電站建設方面有實質性動作的為數不多。30多年來，葛洲壩電廠一直在創新、突破，我們的技術管理一直走在全國前列。”

成立至今，葛洲壩電廠一共經歷了三次“跨越”。

1981年12月27日，葛洲壩電站首臺機組正式移交給葛洲壩電廠管理，標志著葛洲壩一期工程投入商業運行。上世紀80-90年代的中國，工業基礎薄弱，國產機組設備新、數量多且技術性能不穩定，“我們的力量幾乎全部用來攻克設備難題，可以說是宵衣旰食”，潘家才在采訪中回憶起當時的情景。盡管面對著極大壓力，葛洲壩電廠還是選擇了迎難而上，在運行的最初20年里，盡最大努力保證水庫調度、航運管理、防洪度汛，為我國社會主義建設和水電科技進步作出了巨大貢獻。這是葛洲壩電廠的首個跨越。

葛洲壩電站大江廠房內景

進入21世紀，成功改制的葛洲壩電廠大步邁開“科學管理”的步伐，努力打造“精品電廠”。2000年至2011年間，葛洲壩電廠提出“打造水電廠精品”的目標，引入本質安全、精益生產管理、綠色電站、NOSA等先進理念，搭建起先進的管理平臺，完善了安全高效的電力生產管理系統。2011年，葛洲壩電廠各項指標均已達到“精品電廠”的規劃要求，處于國內外同行業領先水平。運行20年的葛洲壩電廠一舉邁進精品行列。

2013年4月，葛洲壩500千伏GIS開關站正式投入運行。這座華中區域第一座500千伏智能變電站創造性地將電廠和變電站有機結合起來，為我國在廠站聯合運行和建設智能水電廠等方面積累了豐富的經驗。這也是葛洲壩電站智能化改造取得的重大階段性成果。從“精品”到“智能”，葛洲壩電廠又一次邁開了超越自我的腳步。

這座安穩運行30多年的“老廠”一路走來，在一次次跨越中歷練得愈發成熟與穩重，卻從不失一顆年輕、奮進的心。我們相信，這一我國水電史上的輝煌杰作，將在智能化的道路上繼續煥發光彩。

勇氣：“做第一個吃螃蟹的人”

葛洲壩電廠是“萬里長江第一壩”——葛洲壩的運行管理單位。這座由中國人自行設計、建設的水利樞紐工程，是20世紀中國水電建設史上的一座豐碑。到今年，葛洲壩電站已經連續安全穩定運行34年。

歲月成就了葛洲壩的高度，也讓這座名副其實的“老電廠”站在了選擇的關口——經過長期風雨磨練，電站設備設施趨于老化，這是事物發展的必然。如何讓電站“老”而不“舊”？如何應對水電行業日新月異的發展變革？這是所有葛電人都必須面對和回答的問題。

現實考驗面前，葛電人選擇迎難而上，在“十二五”發展規劃中明確提出“建設智能電站、保持行業領先”的高遠目標，從一開始就著眼行業最前沿。

保護分部員工在對新投運的保護裝置運行狀況進行檢查

在葛洲壩電廠提出建設“智能化電站”之初，對于這一概念的認識，業界并沒有統一的說法，因為當時全國還沒有一個公認的智能化大型水電站建成。認識都尚未統一，建設起來難度可想而知。

葛洲壩電廠，這個曾經引領中國水電潮流的“老電廠”，如今又一次站在了業界潮頭。

建設智能電站是出于何種考慮？為什么要選擇在這樣的時機進行智能化改造呢？

葛洲壩電廠廠長符建平解釋說，“當前，葛洲壩電站正處于大規模設備換型改造的良好時機。按照智能水電站的思路進行設備改造，有利于設備穩定運行、信息整合和標準化建設。此外，電廠已經投入運行的狀態檢修在線監測系統和設備智能化研究、標準規范的修編工作等，也為智能水電站建設實踐打下了良好基礎。”

葛電人把建設智能化電站比喻為“吃螃蟹”。的確如此，當時，業界沒有成熟的經驗和現成的模板可資借鑒，葛洲壩作為一個運行多年的老電廠，相比新建成的“后生”，要想再次樹立行業標桿，勢必要付出更多努力。

努力，從設備改造開始。這其中，最為引人關注的當屬葛洲壩500千伏GIS開關站改造工程。

為根治500千伏開關站等輸變電系統設備缺少備品備件，提升其整體性能，同時解決葛洲壩電站與三峽電站聯合運行流量不匹配的問題，長江電力決定，對葛洲壩電站500千伏開關站及設備進行技術改造，將原敞開式開關站改造為戶內GIS開關站。

2011年7月，葛洲壩500千伏GIS開關站現場改造正式動工。經過近兩年的土建施工、機電設備安裝和線路轉接調試等工作，新開關站于2013年4月正式全部投運。自此，運行近30年的葛洲壩老開關站“退役”。

這是一次具有劃時代意義的“新陳代謝”，新投運的500千伏開關站，是華中電網區域首個投入運行的500千伏智能變電站。與老站相比，新站占地面積更小，不受外部環境影響，設備運行更加穩定，利于維護和檢修。

不僅如此，新站設備運行狀態全部數字化，可通過網絡分析，對電站設備的運行做出趨勢判斷，達到智能化運行管理的要求。

葛洲壩電廠電氣維修部副主任杜波介紹說：“500千伏GIS開關站建設創造性地將電廠和智能變電站有機結合起來，在電廠與智能變電站的聯合運行和建設智能水電站方面，積累了豐富的經驗。”

截至目前，500千伏GIS開關站已經投運一年多，各方面情況良好。成勘院、國電大渡河公司等同行都先后來葛洲壩電廠參觀取經。

葛洲壩電廠自動分部員工正在進行機組監控系統改造

路徑：“三步”+“三區”=全面智能化

如前所述，由于理念超前，對于何謂“智能化”電站，業界還沒有一個一致的說法，但是較為統一的認識是，必須在生產、運行等全部環節的控制和判斷上具有高度的主動性、安全性和可靠性。在葛電人看來，所謂“智能電站”就是要能“分析過去，掌控現在，預測未來”。

分析過去，指的是電廠能通過積累模型，梳理和總結運行規律；掌控現在，指電廠能保證安全經濟運行，從容應急；預測未來，指電廠可以對還未發生的情況進行趨勢分析，并作出預防和應對措施。在這三大內容中，最關鍵的是后兩者。

為了掌控現在、預測未來，葛洲壩電廠制定了“整體規劃，標準先行”、“分區建設，穩步推進”、“綜合應用，完善提升”的“三步走”建設步驟，以“電站設備數字化”、“經濟運行自動化”、“數據共享網絡化”、“信息應用智能化”為技術路徑，全面推進電站智能化建設。

2012年4月，葛洲壩電廠專門成立智能電站標準編寫小組，確定了相關技術規范，內容涉及二次設備系統、平臺、網絡和應用等，并于當年8年底完成標準發布工作。標準推行之后，這“第一步”走可以做到全面采集電廠的運行過程數據、設備狀態特征等信息。

“第二步”主要進行分區建設。其中Ⅰ區系統主要以監控系統為骨干網，開展完整的三層（廠站層、單元層、過程層）、兩網（廠站層網、過程層網）的全數字化建設和改造。Ⅱ區系統是電站的智能核心區，主要負責網絡整合、數據中心建設以及智能功能的開發。Ⅲ區系統是智能決策支持系統，主要實現電站發電生產信息的查詢、展示，結合管理數據，開發管理決策智能支持模塊。

“‘三層兩網’結構實現了設備的數字化、網絡化，促進了設備集成度水平，簡化了變電站的控制回路，為一次設備的智能化奠定了基礎。”葛洲壩電廠電氣維修部保護分部主任肖江滔說。

“第三步”則是通過傳感器對數據進行補充和調整完善，使三個智能化系統得以實現信息共享。在大數據平臺上，各種信息被分析、識別，進行模型積累，開發出適合具體情境的智能模塊。

這三步、三區，構建起一個完整的智能電站實現路徑和物理模型。據介紹，系統全部建成后，借助大數據庫技術，每個生產數據都可以讀取，計算機可根據來水、水頭自動算出能發多少電，通過與實際發電量對比，可進一步分析判斷出是否有機組的效率出現問題，以及是否需要檢修等。這種方式變事后處理為事前分析，提高了生產活動的主動性。

“我們以前都是‘人機對話’，通過智能化改造，可以讓設備有效交互，使機器之間能夠互相對話。”葛洲壩電廠電氣維修部保護分部副主任陳海光這樣描述智能化帶來的變革。

“建設智能電站，對內是滿足‘安全運行、經濟高效’的需要，對外是滿足‘智能電網’建設的需要。”符建平在肯定葛洲壩智能電站建設的意義時強調。

葛洲壩電廠作為水電行業的“老資歷”，置身于時代與國家的大背景下，清楚地認識到自身的社會和歷史責任，以為社會和國家創造更多價值為己任，以推動水電行業不斷發展為理想，敢為人先，體現出了一個中國水電模范企業的擔當。

實踐：改造增容讓電站“華麗轉身”

“三步”和“三區”，規劃出葛洲壩電站智能化改造的頂層設計。在實現這一目標的過程中，葛電人立足實際，勇于進取，開展了一系列改造和創新，這些浸滿汗水、成效顯著的舉措，匯聚成老電廠“華麗轉身”的動力。

2013年9月16日，葛洲壩電站機組改造增容工作全面啟動。這是葛洲壩電站智能化改造的一項關鍵內容。改造增容結束后，葛洲壩電站將重新“煥發青春”，其裝機容量將增加約47.5萬千瓦，相當于不建壩、不移民、不影響環境而新建一個大中等規模的水電站。依據工作計劃，葛洲壩電站的19臺水輪機組將先后進行改造。

截至目前，首批6臺機組水輪機改造工作已率先完成。隨后3年中，將完成其余13臺水輪機組改造。水輪機改造完成后，將開始進行發電機的改造工作。

由于充分應用了先進技術和工藝，改造完成后，葛洲壩電站機組的水輪機、發電機等運行條件將達到國內領先水平。另外，葛洲壩電廠機組的改造，還將為國內同類型電站機組的方案設計和改造實施提供極有意義的借鑒。

除機組本身外，二次設備的改造也是智能化建設的必然要求。前文已經提到，為了保證輸變電系統的整體性能，確保電力“送得出”，葛洲壩電廠對舊開關站進行了徹底改造，這只是該廠改造換型的諸多亮點之一，同樣值得一提的，還有監控系統的改造。

大江、二江電站計算機監控系統改造，是繼2002年計算機監控系統改造后，葛洲壩電廠的又一次大規模改造。2011年，該項工作啟動，經過兩年努力，監控系統改造工作于2012至2013年度歲修期間全部完成。

新系統不僅完成了網絡拓撲重構、硬件更新、軟件升級和控制流程優化，而且為其它智能二次設備預留了數據互聯通道，實現了數據在統一平臺下的整合。

“新監控系統的調整能力和現地可靠性在國內外水電站中屬于領先水平。”潘家才說“在這個系統中，大江、二江兩個電廠的監控計算機可以互相備用，任何一個子系統、子網絡出現問題，都不會影響整個系統的運行。”

根據行業規律，電站計算機監控系統一般十年更換一次，這是一個不短的周期。是簡單維護改良，還是勇立潮頭大膽創新？需要勇氣，更需要努力。

如葛洲壩電廠電氣維修部主任張亞明所言，要想引領潮流，樹立標桿，必須要有承擔風險的膽識。經過周密考慮，葛洲壩電廠開業界先河，在監控系統改造中，首次實現了現地控制單元和調速器以IEC61850標準接入監控系統，具有極其重大的行業引領和示范意義。

當前電力系統中，對變電站自動化的要求越來越高。因此，需要一種通用的通信方式，來實現變電站中各種設備的管理以及設備間的互聯，IEC61850就是這樣一種方式。它提出了一種公共的通信標準，通過對設備的一系列規范化，使其形成一個規范的輸出，實現系統的無縫連接，是基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一國際標準。

這一標準吸收了很多先進技術，對保護和控制等自動化產品和變電站自動化系統的設計產生深刻影響。但是，在葛洲壩電廠啟動計算機監控系統改造時，該標準的研究還停留在大學等科研機構的桌面上，在全國電力系統中成功應用的寥寥無幾。國際國內主要設備廠商沒有一家支持該協議。這一次，葛洲壩電廠又成為“吃螃蟹”的第一人。

該標準的前沿性和先進性，讓葛洲壩電廠下定決心，在全廠推廣使用。

“在系統開發的時候，AB、西門子、施耐德、GE等知名廠家都沒有過同類產品的生產經驗，可以說，我們對相關技術的掌握比廠家更深入。后來，我們帶著廠家走，從技術、設計等各個層面與廠家深入溝通，才實現了IEC61850通信標準在葛洲壩電廠的落地。”葛洲壩電廠電氣維修部自動分部主任周勁峰在采訪中回憶。

據了解，該項通信標準不僅可以應用在變電站內，而且適用于變電站與調度中心之間，以及各級調度中心之間。目前，國內外各大電力公司、研究機構都在積極調整產品研發方向，力圖和新的國際標準接軌，以適應未來的發展方向。

記者在采訪中得知，截至目前，葛洲壩電廠計算機監控系統、機組保護均已按要求改造完畢，與智能化改造相關的硬件構架已經完成，應用軟件正陸續上線，后期將逐步完善。到明年年底，葛洲壩電廠將初步完成“智能化轉身”。

“這很可能是全國第一家大型智能水電站。”符建平介紹。

我們期待老電廠又一次精彩亮相。