區域電站非常規集控模式改造方案探析

余 笑 龐莉瓊

(南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003)

區域電站非常規集控模式改造方案探析

余 笑 龐莉瓊

(南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003)

以水電站A、B、C組成的區域電站群為例，介紹了非常規集控模式的設計原則、系統結構、下屬電站與集控中心的通信方案及集中控制策略。

非常規集控模式；計算機監控系統；控制策略

0 引言

中國水資源豐富，水是一種可再生清潔能源，利用水力發電對環境的沖擊小。通過建造大型水電基地，對區域電站進行系統控制，可進一步合理分配機組出力，優化機組運行工況，提高整體發電效率，實現全電網的經濟運行。針對有些區域電站機組容量小、電站規模不大、無法設置獨立集控中心的情況，可通過非常規集控模式，即由區域電站群中某一重要電站兼任集控中心的設計方案，達到集中控制的目的。

1 設計原則

(1) 以水電站A兼任集控中心，集中控制A、B、C 3個電站為例。集控中心與A電站共用一套計算機監控系統，以“無人值班、少人值守”為原則，既可實現對A的站內監控，又能實現對B、C的遠程監控。(2) 系統為網絡分層、全分布、全開放的系統，在計算機系統發展快、更新周期短的前提下，保證今后長期運行中的可擴充性、兼容性，以及應用軟件的可維護性和可移植性。(3) 系統支持在線、離線編程以及遠程專家維護。支持第三方軟件在系統上可靠運行和無縫集成，并能與其他系統進行網絡通信接送數據。(4) 主要設備采用冗余方式，可靠性高。任何一個重要節點發生故障，整體系統仍能正常運行。(5) 人機接口界面友好，操作方便，整體畫面風格統一，A、B、C 3個廠站的監控畫面采用不同底色加以區別。(6) 為運行和維護人員制定詳細的上崗培訓方案。(7) 系統實時性好，抗干擾能力強，適應電站的現場環境。

2 系統結構

2.1 硬件改造

A、B、C 3個站維持各自原來的硬件結構，除少數的網絡設備，不需要增減其他硬件。B、C電站與A電站之間各增加主備兩條通訊線路。

2.2 集控硬件配置(即A電站的硬件配置)

(1) 歷史服務器。采集和處理3個電站的實時數據后，生成歷史數據庫并長期保存，向操作員站等其他上位機提供這些歷史數據的查詢、提取等功能。2套歷史服務器與一套磁盤陣列經RAID卡及光纜連接，數據存放在磁盤陣列中，不影響其他系統數據。(2) 應用程序服務器。管理下屬3個電站的數據庫；負責A電站的開關量變位報警、模擬量越限報警、數據庫對象腳本計算、傳播實時數據至其他工作站，以及A電站AGC、AVC高級運算等任務。(3) 操作員工作站。供運行值班人員使用，具有顯示圖形、監視全廠運行、下發控制令、設定定值等功能。(4) 工程師工作站。給系統維護人員提供平臺增加和修改數據庫、畫面、報表等功能，并可做應用開發和軟件維護工作。同時，該機也能作為操作員工作站的備用。(5) 培訓工作站。提供仿真環境，用于集控中心運行值班員上崗前培訓，是高性能、多任務、多用戶型、RISC通用型工作站。(6) 系統通信工作站。用于連接電力調度中心、省電網調度中心，上送監視數據。(7) 廠內通信工作站。負責和A電站內自成體系的系統進行數據通信，完成與五防系統、機組狀態監測系統、繼電保護管理信息系統等系統的通信功能。(8) ON-CALL服務器。負責事故自動尋呼(ON-CALL)，電話、語音及手機短信報警；實現全廠發電量、機組啟停等事件的自動廣播功能。

2.3 網絡結構設計

(1) 集控中心網絡采用冗余雙網、以太網星型結構，所有網絡設備均配備冗余電源，保證系統通信安全。集控中心系統內網絡與下屬電站的監控網絡不直接相連，集控側與電站側之間需要通信的設備均設置網關，通過路由進行數據交換，防止集控側的主機對電站側的信息組播產生影響，即避免電站側上位機系統既收到系統內主機傳播的實時數據，又收到集控側主機傳播的數據，造成電站監視數據紊亂。(2) 將集控上位機系統各節點均接入2臺交換機的電口，A電站側的LCU通過光纖收發器將光口轉換成電口，再接入到交換機。B電站和C電站的上下位機系統分別接入各自電站系統內的交換機，與集控側的網絡交換機采用高速光纖連接。

3 通信方案

考慮到集控系統的投資規模，A電站兼任集控中心，集控中心監控系統(即A電站上位機監控系統)采用主機與各下屬電站現地控制單元LCU直接通信的模式，集控直接監視和控制下屬電站的機組、開關和公用的輔助設備。集控側2臺主機服務器通過路由器與電站側的下位機進行通訊，采集到的數據用于集控監控。

當電站的控制權在集控側時，集控可直接將控制下發給電站的現地PLC，準確實時地完成對電站控制對象的安全監視、控制以及其他管理；反之，則由電站上位機系統監控各自的下位機PLC。

對于AGC、AVC等高級功能，采用集控側主機節點與電站側相應的通訊服務器節點通訊的方式，電站通訊機將運算所需的數據送給集控側主機，集控主機再將AGC、AVC的控制令發給電站通訊機，由通訊機轉發給電站的主機統一處理，最后作用到各LCU。

4 數據庫配置方式

4.1 集控側數據庫

(1) A電站的原數據庫增加集控、B電站/C電站的數據。其中增加的B、C電站部分的數據庫結構與原電站側一致；增加的集控部分的數據庫用于集控中心的對象腳本計算，集控中心監控的數據均由A、B、C 3個站的下位機PLC提供。(2) 集控中心的控制畫面中，A電站原畫面不變動，B、C電站控制畫面上的啟動入口增加控制權閉鎖。如果需要進一步增加安全性，可在數據庫中的控制類腳本中再增加控制權閉鎖。

4.2 電站側數據庫

(1) 根據該改造方案的通訊方式，B、C電站側的數據庫不作改動，下位機PLC各增加一個與集控主機的上下位機通訊。(2) B、C電站側的控制畫面增加控制權閉鎖。如果需要進一步增加安全性，可在數據庫中的控制類腳本中再增加控制權閉鎖。

5 控制模式

5.1 控制權優先級

控制權按優先級從高到低分為現地LCU、電站中控室、遠方集控中心和遠方調度4級。遵循控制令唯一性的原則，不允許PLC同時接受2個及以上的控制源發令。電站中控室和集控中心的控制權分為全廠控制權和單臺機組操作權。

5.2 控制權閉鎖方式

在本文討論的集控改造模式下，A電站即集控中心，所以該電站不需要增加額外的集控控制權。B、C電站采用現地LCU與集控主機直接通訊的方式，如果將控制權判斷放在現地LCU，雖然也可以實現，但過程復雜。最優的處理辦法是將控制權閉鎖判斷放在上位機，在數據庫和控制畫面中作軟件閉鎖。由于集控主機直接與LCU通訊，因此將控制權的切換權放在電站，增加整體安全性。例如，如果集控中心要控制B電站的2#機組，必須滿足“B電站全廠控制權”在集控側、“B電站2#機組操作權”在集控側2個條件。當全廠控制權切換回B電站，所有單臺機組操作權會自動切回電站；電站與集控的通訊中斷后，所有控制權自動切回電站。

6 結語

該改造方案適合機組容量小、電站群規模不大的情況，對原電站數據庫、硬件設備改動小，省去了獨立集控中心的投資，運行和維護人員上崗容易，為“無人值班”提供了有力的技術保障。通過電站的集中控制，協調電站間的運行管理，優化機組的運行工況，達到了省水多發電的目的。

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2014-06-20

余笑(1985—)，女，江蘇如皋人，助理工程師，研究方向：水電站計算機監控。