瀾滄江流域梯級電站集控中心計算機監控系統應用與經驗探討

胥冠軍

(華能瀾滄江水電集控中心，云南昆明650214)

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深化和流域梯級水電站生產特性的客觀需要，流域梯級電站群的集中統一控制和生產經營成為流域水電生產運行管理的發展方向,水電廠自動化科學技術、現代計算機控制及相關的網絡通信技術迅速發展，通過安全可靠的通信專用網絡對流域梯級電站實現遠方集中控制提供了強有力的技術保障。

1 華能瀾滄江水電集控中心概況

華能瀾滄江水電集控中心(以下簡稱集控中心)是結合國內外水電行業技術和管理的發展趨勢，根據瀾滄江流域開發的實際情況以及華能瀾滄江水電有限公司(以下簡稱瀾滄江公司)的發展目標，由瀾滄江公司在云南昆明成立的生產運行單位。根據《中國南方電網電力調度管理規程》(Q/CSG21003-2008)規定:“集控中心(包括流域電廠集控中心、變電站集控中心)等屬于發電廠或變電站的異地值班單位，仍屬調度系統的一部分，未經調度機構同意不得自行操作、控制調度管轄范圍的任何設備。”因此集控中心根據瀾滄江公司確定的職能，在調度機構的許可下，統一負責瀾滄江公司所管理各電站的生產運行監視、遠程集中控制與操作、水庫優化運行管理等工作。瀾滄江公司所屬各電站按照“無人值班”的技術標準進行設計和建設，并按照“無人值班、少人值守”的要求組織電力生產。

集控中心先期考察了國內外流域梯級集控的建設運行情況，并委托法國EDF公司從規劃設計、建設到生產運行等各個階段開展咨詢工作，借鑒EDF公司先進的流域梯級管理和運行經驗，指導集控中心的建設運行，同時通過參觀、培訓、學習,提高了集控人員的專業水平,開拓了工作視野及思路。

2007年6月21 日零時，集控中心正式投入試運行，負責對漫灣電廠6臺機組的遠程集控。

2 集控中心計算機監控系統簡介

2.1 集控中心計算機監控系統結構

集控中心監控系統采用雙網絡星型局域網，采用全開放、分布式系統結構，硬件配置為容錯設計，不會因任何一臺計算機發生故障而引起系統誤操作或降低系統性能，如SCADA服務器、歷史數據庫服務器、電站通信服務器、交換機、GPS主機等均采用雙機配置。

《電力二次系統安全防護規定》(電監會2005五號令)規定:電力二次系統安全防護工作應當堅持安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則。集控中心計算機監控系統劃為安全I區，即生產控制大區中的控制區，屬集控中心安全級別最高的系統。監控系統通過防火墻分別與位于Ⅱ區的大屏幕顯示系統、綜合數據平臺相連，與電站計算機監控系統通過縱向認證加密設備相連(見圖1)。

圖1 集控中心監控系統與其他系統連接示意圖

縱向認證加密裝置之間支持基于數字證書的認證，對傳輸的數據通過數據簽名與加密進行數據真實性、機密性、完整性保護；數據加密算法采用國家有關部門指定的電力專用加密算法。

在與梯級各電站通信的接入交換機上配置1套基于網絡的入侵監測系統NIDS。NIDS的主要功能是依照一定的安全策略，對網絡、系統的運行狀況進行監視，盡可能發現各種攻擊企圖、攻擊行為或者攻擊結果，以保證網絡系統資源的機密性、完整性和可用性。

冗余GPS系統中配有2臺GPS主機及1臺冗余切換裝置、1套信號擴展裝置。2臺GPS主機分別接受衛星信號通過切換裝置將信號傳送至信號擴展裝置中。擴展裝置與集控中心電站通信服務器間通過RS232串口進行通信，通信服務器接收到GPS對時信文后通過網絡通信對網絡上所有上位機系統的設備進行對時，以此保證整個上位機系統的時鐘統一。

集控中心與瀾滄江公司所管理各電廠的通信通道由云南電網公司和云南省電信有限公司的專用光纖通道組成(見圖2)。其中云南電網公司的通道為主用通道，云南省電信公司的通道為備用通道，通道切換工作由計算機監控系統軟件自動完成。為增加通道的可靠性，目前正積極規劃衛星通道的組網方式。

圖2 集控中心計算機監控系統與電廠計算機監控系統通道連接示意圖

集控中心監控系統與電廠采用IEC104規約進行通信，監控系統通過104協議接口向綜合數據平臺提供監控數據，綜合數據平臺通過104協議接口向水調系統發布數據；綜合數據平臺通過WEBService讀取水調數據，然后以104協議接口轉發至監控系統。

集控中心監控系統數據庫采用網絡型全分布數據庫，所有數據共享都通過透明的網絡通信來實現。數據庫包括實時數據庫、計算數據庫、圖形數據庫、報表數據庫、歷史數據庫、統計數據庫、漢字庫、圖形符號庫等，這些數據庫構成監控系統數據資源中心。數據庫的結構定義包括梯級監控和管理所需要的全部數據項；支持快速存取和實時處理；提供數據庫引擎技術和用戶二次開發所需的接口軟件，支持數據庫建立及在線/離線修改；支持點增加(包括點數量與點類型)，綜合運算增加和高級編程。

2.2 集控中心計算機監控系統功能

集控中心計算機監控系統畫面包括各類菜單畫面、電站電氣主接線圖、機組開停機流程圖、AGC/AVC監視圖、PQ開環閉環調節圖、功率曲線圖、通道監視圖、非電量監視圖等。

集控中心計算機監控系統在接受電網調度機構命令下，實現對流域梯級電站的集中監控功能。集控中心向各電站計算機監控上位機系統發送遠程監視和控制指令，并且通過電站上位機系統作用到各LCU，對各被控電站機電設備主要運行參數進行檢測和處理，如機組的有功功率、無功功率、電流、電壓，線路的有功功率、無功功率、電流，各級母線電壓、頻率等；對各被控電站開關量的采集和事件順序記錄，諸如機組的運行狀態，各斷路器和隔離開關的位置，主要保護和自動裝置的動作信號，各種越限信號，溢洪閘門的開啟位置等；對各被控電站的遙控和遙調，如機組的工況轉換，主要斷路器和隔離開關的操作，遙調的項目如各被控電廠或機組的有功功率和無功功率給定值等。

集控中心計算機監控系統根據電網調度的命令、水情等條件和電廠的實際情況，按照經濟和安全準則，制定各被控水電廠的運行計劃，實現梯級電站的自動經濟運行，按電力系統調度自動化的要求，將各被控水電廠的主要信號和參數送至上級調度。

根據瀾滄江流域實際情況對監控系統的控制權按“現地優先和唯一性”的原則進行設置，由高到低依次為:電廠層、流域集控層、電網調度層。高級權限具有閉鎖低級權限的切換功能，電廠側可以對電廠、集控中心、電力調度機構三種控制方式進行切換，集控中心可以對流域集控、電網調度二種控制方式進行切換。

3 集控中心計算機監控系統運行維護經驗及存在問題

3.1 集控中心計算機監控系統運行維護經驗

(1)集控中心運行監控畫面中嚴格按照“分層分級”顯示原則，即:第一級主監視界面，包括為集控值班員對流域電站總體監視；第二級各電站級，包括漫灣、景洪、瑞麗江等各電站完成的監視、操作畫面；第三級為單元操作控制級，即在每個電站下對單個控制操作的顯示界面。

后續接入電站的第二級、第三級控制依照漫灣電廠現有監控畫面設計，原則上集控側顯示內容與電站側顯示內容保持一致，具體集控監控畫面要求在接入集控過程中由集控中心逐步細化。

(2)簡報窗口優化，不同工作站可設置顯示不同廠站簡報信息，也可同一工作站分別顯示不同電站簡報信息。光字顯示窗口優化，滿足不同廠站光字信息分類優化工作。

(3)針對集控中心監控系統簡報窗口中部分報警信息混亂，不便于分類查詢問題，根據運行使用要求，對集控中心側信號重新分類(按照操作、自診斷、故障、事故、狀變等類型)檢查，對信號的越限值設置、0/1變位報警、是否提示語音等特征定義情況進行檢查梳理。

(4)為降低信號的誤報率，提高信號測量及報警的準確性，協調電廠對信號進行了統一的清理工作。如剔除無效或有故障的測點，選擇可用的替代測點；對于多源信號為避免測量結果偏差，在電廠側整合后上送集控中心；對于同類設備的同類信號統一定義；對部分模擬量信號由于抖動、干擾等因素導致的頻繁越限/復限現象，采取信號延時過濾或其他手段進行處理，避免信號反復報警。

(5)在集控中心監控組人員的共同努力下，通過監控系統腳本程序實現了機組溜負荷、甩負荷的檢測，機組蠕動信號、機組有功功率、無功功率的越限報警，上送集控信號數據刷新檢測等功能。

(6)隨著接入集控中心電站的逐漸增加，如何更有效地實現多站的集控運行是一個復雜的課題，集控中心正積極探討多廠站監控運行方式，如目前對景洪和漫灣采用兩廠站AGC/AVC縮略圖、兩廠站主接線圖、兩廠站運行監視圖等畫面監視方式。

(7)積極探索集控中心防誤閉鎖功能，對接入集控的各廠站從主畫面風格等方面予以區別，從畫面操作、控制流程、后臺程序等方面加入防誤閉鎖功能，實現文字提示與語音提示的結合，以避免運行人員“走錯間隔”。

(8)集控中心與景洪電廠IEC104通信程序屢次出現異常退出現象，檢查程序出錯的core文件，經檢查分析，問題出在一處數據類型強制轉換過程中。該操作在Linux操作系統平臺上不出錯，但在Solaris10操作系統平臺上則可能出錯，更換新版本程序，規范該處數據類型的強制轉換處理后運行正常。

3.2 集控中心計算機監控系統存在問題及建議

(1)集控中心在今后的工作中需進一步加強與電廠的溝通協調，尤其是及時掌握電廠的檢修情況，目前電廠在檢修過程中更換設備、調整測點信號往往無人負責通知集控中心進行相應的修改，為保持集控側與電廠側的信號一致，往往由集控中心監控人員主動要求電廠提供，但必須是在了解其檢修安排的前提下。

(2)設備特殊工況下的信號屏蔽處理，如機組處于檢修狀態時，通過監控軟件可屏蔽其誤發信號在光字牌上的顯示，但簡報窗中顯示的誤發信息目前尚無法從技術層面解決，已提請廠家在新版本中解決。

(3)監控系統數據庫在每次修改完進行編譯及同步時對所有數據庫進行編譯，隨著接入集控電廠的增多，編譯時間及同步時間將會大大增加，已建議廠家在開發新版本時改進數據庫，修改某電廠數據時僅編譯及同步該電廠的數據庫。

(4)通過監控系統的數據庫編輯軟件進行數據庫修改時存在修改無效的情況(如語音報警選擇)，經分析發現僅能對硬盤中存儲的非實時數據庫進行修改，雖然重啟備用通信服務器(重啟通信機按先備后主的順序進行)時會將硬盤中數據庫重新調用至內存，但由于主機會自動將實時運行的數據庫參數(未修改)同步到備用服務器，備用機內的參數依然是修改前的參數。同時監控系統還具備由內存向硬盤反寫參數的功能，即將內存中運行的重要參數定時寫入硬盤，因此人工修改的內容往往會被實際運行的舊軟件修改，導致數據參數修改無效。

(5)各監控系統節點(工作站或主機)上顯示的測點數值存在不一致現象。經分析發現各節點顯示的部分數據值從主機中調用(如測值、生值等)，部分數據量從本機調用(如限值、光字等)，而在數據庫修改過程中，只有主、備機間有同步功能，其他節點(如工作站)在調用主機內存數值時，其內存數據庫可能會與主機內數據庫不完全一致，因此導致顯示差異。

(6)電廠上送集控中心的遙信量通過104規約變位上送，有些信號由動作到復歸時間較短，當時間小于104檢測周期時，信號會有漏報現象。

(7)監控系統信號傳送至其他系統(如綜合數據平臺)，在通信接口中配置測點時無法區分接口中已有測點的歸屬電廠，隨著接入電廠的增加，為核查某廠站測點是否已配置帶來了困難。

(8)原漫灣監控系統中提供的“事件上送”信息，未在監控系統中形成測點，僅依靠文本信息存儲，不能實現語音報警，滿足不了后續使用要求，因此已要求在監控系統改造中處理。

(9)目前漫灣監控系統改造、瑞麗江電廠監控系統均采用其他廠家系統，如何保障與集控中心的無縫銜接及可靠運行，對集控中心監控系統是一個考驗。

4 結束語

集控中心計算機監控系統經過近2年的運行，基本能實時、準確、可靠及有效地完成對各電站所有被控對象的安全監視和控制，為全面提高水能利用效率和流域綜合效益，提高電能質量和電站的安全運行水平及瀾滄江公司的綜合競爭力正發揮著越來越重要的作用。

但隨著接入集控電站的增加，對集控中心監控系統的功能及穩定運行提出了新的挑戰。集控中心在多庫聯合調度和多站集控運行方面沒有任何經驗，在廠網協調、事故分析、綜合判斷、應急處理等方面與公司的發展要求還有較大差距。