對伊河水電網調度自動化系統工程建設的探討

海 森

(湖北省丹江口水力發(fā)電廠，湖北 丹江口 442700)

1 前 言

以恰甫其海水電站為骨干電源點的伊河水電電網系統發(fā)展很快、輻射面廣，前景廣闊。目前電源點有3處:恰甫其海水電站(裝機320MW)已建成投運、特克斯山口水電站(裝機147MW)即將建成投運、雅瑪渡水電站(裝機132MW)計劃2010年發(fā)電;110kV變電所5座(河川、則克臺、薩爾布群、海努克、4號泵站變電所)及35 kV變電所6座(北岸變、水庫變、移民變、山口變、02支洞變、81大坂變)等。本工程建成后將調度以上各水電站、110kV變電所及部分35kV變電所，并監(jiān)測各站點的實時數據、運行參數及各類實時信息。恰甫其海電力現狀地理結線見圖1。

圖1 新疆恰甫其海電力現狀地理結線示意

2 工程建設的必要性

2.1 電網發(fā)展的要求

伊河水電電網的發(fā)展已經幾年的歷程，目前已形成一個有獨具特色的水電電網。《電網調度管理條例》中明確規(guī)定，調度機構分為五級調度管理(國調、網調、省調、地調、縣調)的原則，發(fā)電、供電、用電單位以及其他有關單位和個人必須遵守。電網運行的統一調度、分級管理是一個整體，統一調度以分級管理為基礎，分級管理是為了有效地實施統一調度。統一調度、分級管理的目的是為了有效地保證電網的安全、優(yōu)質、經濟運行。依據電網運行必須實行統一調度、分級管理的調度原則，伊河水電電網應該建立自己的調度管理機構。

2.2 電網特點的要求

伊河水電電網是隨著市場的發(fā)展而發(fā)展起來的，網內變電站及其配套線路的建立也是哪里有用電需求就在哪里建立。伊河水電電網的結構特點是輸電距離長，點面比較分散，系統結構存在許多問題，電網內各類事故的發(fā)生就不可避免。據調度運行記錄，2008年1月1日至9月27日，調度中心共安排停電檢修38次，處理10kV以上事故跳閘共88次(其中220kV事故跳閘4次)。由于電網事故的發(fā)生往往比較突然，發(fā)展迅速，波及面大，因此減少事故次數、縮小事故范圍一直是電網調度運行人員亟待解決和必須解決的問題。建立先進的調度手段是電網調度管理人員的迫切要求。

2.3 電網聯網的需求

按照廠網分家的調度管理原則，恰甫其海水電站向新疆電網送電，電站的日常運行管理由伊河水電調度中心管理。以恰甫其海水電站為骨干電源點的伊河水電電網已經與新疆電網、伊犁地區(qū)電網形成了交叉連接，伊河水電電網中110kV及35kV變電站的運行管理既不屬于省調的調度管理范疇，也不屬于伊犁地調的調度管理范疇，而應由伊河水電調度中心管理，要管好網內的電站及110kV、35kV變電站的運行及日常維護，必須建立自己的調度管理機構。

2.4 電站梯級調度管理的需求

除了伊河水電電網目前的3個電源點外，根據自治區(qū)及水利部審查通過的《伊犁河流域綜合規(guī)劃》，特克斯河水能資源理論蘊藏量達3909MW，其中雅瑪渡水電站已開工，裝機132MW，計劃2010年發(fā)電;克孜庫拉水電站裝機容量200MW，計劃于2009年開工建設;大吉爾格朗河初步規(guī)劃有5～6級水電站，總裝機約160MW。隨著梯級電站的逐步建成投運，電站梯級調度管理就要提上議事日程，梯級調度的主要內容有:

(1)優(yōu)化分配梯級各電站機組出力，統一調度梯級各電站水頭和水量，實現發(fā)電效益最大化;

(2)使梯級各電站按照流域經濟運行和優(yōu)化調度所確定的發(fā)電控制目標運行;

(3)實現優(yōu)化梯級水電站機組運行方式，使梯級發(fā)電總有功在梯級各電站間得到經濟合理分配，減少機組帶病作業(yè)，延長機組壽命，降低水耗和運行成本，實現梯級發(fā)電經濟運行;

(4)協調經濟運行方式與傳統運行方式的關系，在滿足市場運營機制下，梯級電站優(yōu)化與競價上網協調運行，提高梯級電站在發(fā)電市場的競爭能力。

從梯級電站有效運行管理的角度來看，也應盡快建立調度管理自動化系統，電力調度管理自動化系統建成后，電站梯級調度管理和伊河水電電網調度運行管理就可運行在同一硬件平臺上。

2.5 現代化管理的要求

目前伊河水電電網已具相當規(guī)模，但發(fā)電、供電、用電的矛盾日漸突出。伊河電力調度中心成立于2005年10月，系統內各項運行數據的收集、整理、統計、發(fā)布等日常工作均是靠電話報送、手工計算完成，工作量大，數據的準確性、實時性無法保證。靠現行簡易調度設施，調度手段落后，事故處理速度緩慢，無處理電網突發(fā)事故的必要手段，極不適應快速發(fā)展的電力生產要求，極大地影響了供電的可靠和電網運行的穩(wěn)定及安全。因此，建立一個具有現代化設備、現代化管理手段的電力調度中心，對伊河水電系統的安全運行和經濟管理具有十分重要的現實意義。

3 工程建設的可行性

《中華人民共和國電力法》規(guī)定:“電網運行實行統一調度、分級管理”、“國家提倡電力生產企業(yè)與電網、電網與電網并網運行。具有獨立法人資格的電力生產企業(yè)要求將生產的電力并網運行的，電網經營企業(yè)應當接受……并網雙方應當按照統一調度、分級管理和平等互利、協商一致的原則，簽訂并網協議，確定雙方的權利和義務。”按此規(guī)定的原則建設伊河水電系統調度中心是符合電力法規(guī)的。

伊河水電系統電網電力線延伸較長，覆蓋面較廣，電力負荷和用電范圍相應在逐步擴大，用電質量要求也相應提高。隨著伊犁地區(qū)的工農業(yè)生產的快速發(fā)展，將會給伊河水電電網的發(fā)展帶來新的歷史機遇。幾年的實踐證明，伊河水電系統電網已給伊犁地區(qū)的工農業(yè)經濟發(fā)展做出了重要的貢獻。隨著伊河水電系統電網的縱深發(fā)展，為建設伊河水電系統調度中心提供了良好的基礎條件。

目前各電站及變電所均已建立綜合自動化系統，為調度系統的建設創(chuàng)造了有利的條件。此外，光纖傳輸系統也已建成，為各廠站的信息傳輸建立了良好的傳輸平臺。建設電網調度管理自動化系統已經是水到渠成。

4 工程投運后系統管理水平的提升

電網調度管理，是為確保電網安全、優(yōu)質、經濟運行，依據有關規(guī)定對電網生產運行、電網調度系統及其人員進行的管理，一般包括調度運行管理、調度計劃管理、繼電保護和安全自動裝置管理、電網調度自動化管理、電力通信管理、水電廠水庫調度管理、調度系統人員培訓管理等。由于伊河水電系統電網是逐步發(fā)展起來的，隨著系統的擴大，管理技術也越來越復雜。電力系統中發(fā)電、供電、用電的矛盾隨時都在發(fā)生，而電力系統的運行規(guī)律則要求發(fā)電和用電任何時候都要保持平衡，只有保持平衡才能使整個系統運行更加穩(wěn)定、更加可靠。電源點(恰甫其海水電站、特克斯山口水電站等)每時每刻向省電網輸送多少電能、系統內自己消耗多少電能，電能交換平衡點保持在什么狀態(tài)比較合適，只靠調度人員手工計算，沒有先進的調度手段是無法完成的。電網調度建成后，發(fā)電站、變電站的運行工況及實時信息可即時送至調度中心，調度值班員對整個系統的運行狀況可一目了然，并根據此實時信息對系統電網的發(fā)、供、用電實行統一調度、統一指揮、統一管理，便于更合理地利用電能資源，節(jié)約投資，調劑余缺，提高電能質量和供電可靠性，進一步提高發(fā)、供、用電的管理水平，從而保證了電網的安全經濟運行。

5 220kV青年變的移交對系統運行的影響

《電網調度管理條例》規(guī)定:下級調度機構必須服從上級調度機構的調度。新疆省調規(guī)定:220kV以上系統由新疆中調直接調度指揮。220kV以上系統發(fā)電和用電的平衡保持，由新疆中調直接調度管理更為合理。可以說，220kV變的移交與否與伊河水電系統調度中心的建設以及對伊河水電系統的運行沒有直接的影響，有沒有220kV變，從電網管理的角度講，伊河水電系統調度中心都必須要建，至于對伊河水電系統的網架及運行管理來講，影響也是極有限的。對于伊河水電電網調度管理，一是管理好系統內梯級電站的開發(fā)與利用(恰甫其海水電站、特克斯山口水電站、雅瑪渡水電站等)，二是管理好電網內的110kV與35kV系統(變電站與線路)，使其運行在最佳狀態(tài)。這即是建設伊河水電系統調度中心的最終目的。

6 調度自動化系統工程建設的規(guī)模

電網運行的客觀規(guī)律要求電網運行的組織要嚴密，技術裝置先進完備，要通過統一調度才能更合理地滿足電網的電力需求。統一調度的內容一般有:

(1)由電網調度機構統一組織全網調度計劃(即電網運行方式)的編制和執(zhí)行;

(2)統一指揮全網的運行操作和事故處理;

(3)統一布置和指揮全網的調峰、調頻和調壓;

(4)統一協調和規(guī)定全網繼電保護、安全自動裝置、調度自動化系統和調度通信系統的運行;

(5)統一協調水電廠水庫的合理運用。

伊河水電調度工程是伊犁河流域開發(fā)建設管理局依據該水電系統現狀及其快速發(fā)展而建設的具有現代化管理設施、現代化管理手段的電力調度工程。伊河水電調度中心隸屬于新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局管理，下設計算機組、自動化組、調度通信組、運行方式組、繼電保護組等組織機構。

本工程按地區(qū)級調度建設，調度中心建于伊寧基地綜合調度樓內，電調大廳及設備機房均設置在六層。該工程建成后將采集系統內各水電站機組發(fā)電有功和無功功率，電流，有功和無功電度，發(fā)電廠功率因數，主變高、中、低壓側電流，線路側有功和無功功率，有功和無功電度，發(fā)電廠總有功功率，總無功功率;將采集系統內各變電所線路側有功和無功功率，有功和無功電度，主變高、中、低壓側電流，母線電壓，母聯電流等模擬量以及發(fā)電機開停信號、線路、變壓器高中低壓側、母聯等斷路器開合信號等開關量即時送至調度中心，調度值班員據此實時信息統一調度指揮伊河水電的電力生產，以做到安全運行和經濟管理。

7 工程建設的主要內容

伊河水電調度中心主要有兩大系統組成，即通信系統及調度自動化系統。通信系統是調度自動化系統的道路與橋梁;調度自動化系統是電調中心的核心，系統內所有的信息與數據均需通過通信通道傳送至電力調度中心，做到下情上達、上情下達。

7.1 通信系統

依據電力系統關于“總調度所、中心調度所與其管轄的下一級調度所、大(中)型發(fā)電廠和樞紐變電所之間應設立兩個以上獨立通道的調度通信電路”的設計原則，本調度工程主要設置的兩種通信方式為光纖通信與電力線載波通信。光纖通信作為該系統通信電路的主通道，電力線載波通信作為該系統通信電路的輔助通道。

7.1.1 光纖通信

目前伊河水電系統骨干光纖線路已基本建成，伊河光傳輸專網工程已初具規(guī)模。伊犁河流域光纖傳輸網是一個集語音、數據、圖像、文字等多種綜合數字業(yè)務傳輸的專網，對通信網絡的可靠性和先進性都有較高的要求，因此該工程主干傳輸網絡采用SDH傳輸標準，主網傳輸速率為622Mbit/s。

該通道的建立不僅能滿足電力系統內生產調度的要求、行政通信要求、計算機監(jiān)控(SCADA)系統通道的要求、各類繼電保護通道的要求，還能滿足圖像傳輸、IP寬帶網傳輸通道的要求及綜合業(yè)務數字網(ISDN)的要求;它能高速處理電網內各類語音、數據、圖像、文字之間的通信，還能為電網生產管理提供高速、便捷、全面、安全的通信服務。

該光傳輸網絡基本能滿足電力調度信息傳輸對通道的傳輸要求，因此電調工程可直接利用該光纖網絡傳輸平臺傳輸信息，不必另再投資建設，只是根據工程需求，在不同站點增加所需的PCM設備即可。

需增加PCM設備的站點如下:恰甫其海水電站、薩爾布群110kV變電所、河川110kV變電所、海努克110kV變電所。

7.1.2 電力線載波通信

縱觀伊河水電系統的構成，因無通往電調中心的直接通道，因此所有載波信息都只能采取在前一站接入光傳輸系統的方式進入電調中心，以構成該系統內的第二種通信方式，并經此通道將該站所的遠動信息傳送至電力調度中心。以后可根據系統的發(fā)展再進行調整。

電力線載波通信在該工程系統通信電路中作為備用通道。電力線載波機選用數字式設備，主要載波通道數量為3話3數，可實現雙向6通道傳輸，語音及遠動可自由分配6個通道，通道模塊靈活配置，使用方式更改方便，遠動傳輸速率可在300～9600 Bd之間任意整定。接口種類應配置齊全，具有2線E/M、4線E/M、FXS、FXO等多種語音接口及同步數據、異步數據、非等時數據等多種數據接口。

7.1.3 數字程控調度交換系統

數字程控調度交換機是電力系統生產調度必不可少的通信設備，它將確保全系統的統一調度指揮，保證電力系統安全經濟運行，并為及時處理和分析事故提供必要的通信手段。

基本要求:調度交換機應選用數字程控調度交換機，應滿足綜合業(yè)務數字網的通信要求;支持話音、數據及圖像通信;具有豐富的接口和強大的組網能力，能適應當前電力通信網中通道多、話務流向多、信號方式多的特點;便于使用和管理，維護功能強，可靠性高;硬件采用模塊化結構，便于擴容;系統設計采用了容錯、糾錯、部件互助及控制系統熱備份等安全技術;系統能隨著交換系統的升級而升級到更高版本。

調度交換機的各項技術指標應滿足YD334－90《自動用戶交換機進網要求》、DL/T598－1996《電力系統通信自動交換網技術規(guī)范》、YD/T954－1998《數字程控調度機技術要求和測試方法》及有關國家標準的規(guī)定要求。

7.1.4 通信網集中監(jiān)控系統

通信系統既是伊河水電系統生產調度的重要手段，又是伊河水電系統管理自動化的基礎。該系統必須滿足電網管理所特有的高安全性、高可靠性和高度自動化的要求。

伊河水電通信系統專網是由許多環(huán)節(jié)組成的復雜通信網絡，包括多種設備，如光端設備、PCM設備、程控調度交換機、電力線載波機、通信電源等。每個設備運行的好壞都直接影響到通信系統的質量和可靠性。為滿足伊河水電系統“無人值班、少人值守”的設計原則和生產管理模式，很有必要配置通信網集中監(jiān)控系統，對通信系統設備及動力設備環(huán)境的主要指標和實時狀態(tài)進行集中監(jiān)測監(jiān)控，從而對系統的運行參數、變化趨勢、運行故障做到及時準確的分析和了解。

7.2 調度自動化系統

伊河水電調度工程，是根據伊河流域水電系統現狀及水電系統的快速發(fā)展而建立起來的具有現代化管理設施、現代化管理手段的電力工程。現有電網結構簡易，調度手段落后，發(fā)現及處理事故速度緩慢，無法適應快速發(fā)展的電力要求，極大地影響了供電的可靠和電網運行的穩(wěn)定和安全。因此建立一個具有現代化管理設施、現代化管理手段的電力調度中心，對伊河水電系統電網的安全運行和經濟管理具有十分重要的現實意義。電調中心建成后，將對伊河水電系統的發(fā)電、供電、用電實行統一調度、統一指揮、統一管理，將對伊河流域的經濟騰飛產生深遠的影響。

調度自動化主站系統是一個實時系統，系統采用積木式雙網結構，提供冗余網絡自動切換，要求主站具有極高的安全性與可靠性。系統采用WEB服務器實現實時系統與靜態(tài)管理系統的隔離，所有向M IS系統等發(fā)布的動態(tài)數據等服務，均通過WEB服務器提供的第三方開發(fā)中間件實現，管理系統不允許直接訪問實時監(jiān)控系統。調度自動化主站系統可將遠方各廠站的運行數據及信息進行實時采集，即時送至調度中心，協助調度人員即時研究電網結構，降低網絡損耗，及時發(fā)現安全隱患，杜絕事故發(fā)生，保證整個電網的安全運行與經濟管理。

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8 結束語

調度自動化系統是電力調度工程建設的核心，自動化水平起點的高低、系統的性能及功能的完善程度，將直接影響調度運行管理水平。伊河電調中心調度自動化系統的起點一定要高，調度自動化系統水平應該達到目前國內及自治區(qū)境內地區(qū)調度的一流水平。