長河壩及黃金坪水電站流域集控中心設計關鍵要點分析

唐 亞 波

(四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定　626001)

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長河壩及黃金坪水電站流域集控中心設計關鍵要點分析

唐 亞 波

(四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定626001)

摘要：針對四川大唐國際甘孜水電開發有限公司成都集控中心的梯級集控中心建設要求，對集控中心設計中的幾個關鍵部分進行了分析和研究，包括集控模式的選擇、綜合自動化業務的設計、集控中心安全防護的策略、集控中心實時控制部分的設計以及傳輸網絡的設計。

關鍵詞：水電廠；集控中心；綜合自動化系統；設計

1概述

四川大唐國際甘孜水電開發有限公司是大唐國際發電股份有限公司最大的水電基地，主要負責四川境內大渡河流域長河壩、黃金坪電站的水電開發。長河壩水電站為大渡河干流水電梯級開發中的第 10 級電站，總裝機容量 2 600 MW。黃金坪水電站為大渡河干流水電梯級開發中的第 11 級電站，總裝機容量 850 MW。長河壩及黃金坪水電站流域集控中心的建設能夠實現兩級電站的梯級優化、防洪防汛配合等統一調度管理，進而提高其水能利用效益，達到整體經濟利益的最大化。

2流域集控模式的選擇

集控中心可能的模式歸納為以下三種。

(1)集中監控中心。

負責完成所轄電站的統籌運行和負荷分配等，其各梯級電站控制功能相對獨立，上送中心的數據量少。

(2)管理型監控中心。

負責完成所轄電站的安全監視和操作控制，其監控功能完整，水調、電調獨立，通過對梯級電站的多庫聯合運行，實現對所轄電站的優化調節和經濟運行。

(3) 經營管理型中心。

在管理型監控中心的基礎上，通過對綜合自動化系統中各個子系統(如計算機監控系統、水調自動化系統、電能量采集及報競價系統、繼電保護及故障信息管理系統、主設備狀態在線監測系統、管理信息系統等)的有效整合，達到信息共享和綜合利用的效果，實現對所轄電站的安全監視、優化控制及統一管理。

根據公司運行管理需求，最終選擇了經營管理型中心的模式建設集控中心。

3集控中心綜合自動化系統設計

為了有效實現流域集中控制，我們將長河壩水電站、黃金坪水電站、集控中心作為一個整體進行統一規劃，實施完整的綜合自動化系統，包括計算機監控系統、數據交換系統、水調自動化系統、電能量采集及報競價系統、繼電保護及故障信息管理系統、消防監控系統、工業電視系統、主設備狀態在線監測系統、通信系統等，各個系統相輔相成。

為了提高集控中心所轄電廠的生產管理水平和企業辦公效率，在梯級集控中心內配置了管理信息系統 MIS，采用現有辦公業務工作流的模式，集公文檔案系統、日常辦公系統、信息服務系統等于一體。

4集控中心之安全防護設計

堅持安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則，以保證集控中心數據網絡的安全。

4.1安全區劃分

該集控中心綜合自動化系統原則上劃分為生產控制大區和管理信息大區。管理信息大區系指除生產控制大區以外的電力企業管理業務系統的集合。

生產控制大區分為控制區(安全區I)和非控制區(安全區Ⅱ)。安全區Ⅰ的典型系統包括計算機監控系統、涉網自動化系統等，數據實時性為秒級(或毫秒級)，外部通信邊界為電力調度數據網的實時子網和專用通道。安全區Ⅱ的典型系統包括水調自動化系統、電能量采集系統、主設備狀態在線監測系統、工業電視系統等。安全區Ⅱ的數據采集頻度為分鐘級、小時級，其外部通信邊界為電力調度數據網的非實時子網。

4.2安全區之間的橫向隔離

從生產控制大區往管理信息大區采用正向安全隔離裝置單向傳輸；由管理信息大區往生產控制大區采用反向安全隔離裝置。安全Ⅰ、Ⅱ區之間采用硬件防火墻、具有訪問控制功能的設備進行邏輯隔離。

4.3安全區與遠方通信的縱向安全防護

生產控制大區接入調度數據網時，采用電力專用縱向加密認證裝置實現網絡層雙向身份認證、數據加密和訪問控制。管理信息大區采用硬件防火墻或更高安全強度的設備接入電力企業數據網?；趯Ｓ猛ǖ赖耐ㄐ挪捎镁€路加密技術保護關鍵業務。

5實時控制部分的設計

5.1總體結構和功能設計

計算機監控系統主要以各個梯級電站的計算機監控系統及集控中心的廠級計算機等設備為主，構成一個全計算機監控的、實時的計算機網絡系統，采用全開放式分層分布系統，其系統架構分為三個層次：

(1)集控層：即集控中心的計算機監控系統，負責對整個長河壩、黃金坪水電站的監視和控制。

(2)廠站層：即長河壩、黃金坪水電站內部的計算機監控系統的廠級計算機，只負責對本站內的系統設備的監視和控制。廠站層設備通過各電站至集控中心的通信網與集控中心的集控層設備互聯，并通過光纜與站內的各現地層設備互聯。

(3)現地層：即長河壩、黃金坪水電站內部的計算機監控系統現地控制單元，只負責對本控制單元范圍內的監視和控制。

5.2控制方式設計

計算機監控系統控制調節方式有以下四種：

(1)電網調控方式：按電網調度要求直接調度電站，該電站自行與電網調度通信，上傳電網調度機構要求的實時數據和運行參數等，接收電網調度發布的調控命令，進行實時控制調節、安全監視。同時，集控中心亦可接收該電站上送的實時數據和運行參數等，用于監視。

(2)成都集控調控方式：電網調度發調控命令和設定值到集控中心，由集控中心對電站進行遠方實時控制調節、安全監視，實現聯合優化調度、經濟運行和統一調度管理。

(3)廠站調控方式：由場站側運行人員自行設定命令和設定值，由電站計算機監控系統調控機組、閘門及其它設備。

5.3集控層計算機監控系統網絡設計

星型結構網絡以一個中央節點為中心，以輻射方式連接各個節點設備，具有結構簡單，傳輸速率高，擴展方便的優點，同時一個節點的故障不影響系統其它部分[1]。由于各電站至集控中心計算機監控系統是通過租用四川省調電力數據網絡組網實現的，因此，集控層網絡推薦采用雙星型的快速交換式以太網。

對于貫穿梯級電站和集控中心的光纖集控層網絡，使用 1 000 Mbps的以太網結構。再結合通信規劃設計，各電站至集控中心的主用通道速率采用 10 Mbps、備用通道速率采用4 Mbps。

6傳輸網絡設計

6.1主用通道組網

目前四川省的電力光纖干線網絡已經覆蓋全川，電力光纖網絡主要采用電力特種 OPWG光纜線路，OPGW 光纜復合于輸電線路地線中，受自然災害影響較小，可靠性高?？紤]到四川電力光纖通信專網現狀，最終將集控中心通信傳輸的主用通道采用租用四川電力光纖通信專網電路的方式，長河壩、黃金坪水電站分別租用電力專網光纖通信電路至四川電力調度中心，而四川電力調度中心至集控中心由于沒有專用的直達線路，需自建部分光纜線路溝通集控中心至四川電力調度中心的通信傳輸通道。

6.2備用通道組網

為保證電站至集控中心生產管理數據傳輸的可靠性，集控中心應配置備用的通信傳輸通道。目前公網各大營運商光纖傳輸網絡已經全部覆蓋本工程梯級電站所在地，根據梯級集控業務傳輸

通道需求，選擇租用公網帶寬作為集控中心備用通信通道。

6.3應急通道組網

集控中心應具備防御各種故障和抵抗自然災害的能力，而衛星通信抗自然災害能力較強，傳輸容量較大，可滿足集控中心對音頻、視頻、數據等多種業務傳輸的需求。為保證集控中心通信系統通道的可靠性，最終決定建設 1套衛星通信系統作為集控中心通信應急通道。

7結語

目前的電力市場已經實現峰谷、豐枯分段電價，競價上網的電力體制改革也正在進行之中，為更加合理地利用水力資源，實現流域梯級電站的優化調度尤為重要。流域梯級集控中心的建設涉及到管理與技術的各個方面，邊界與約束條件多，規劃與實施難度大，技術含量高，專業跨度大，因此，必須統籌考慮，統一規劃。筆者通過對四川大唐國際甘孜水電開發有限公司集控中心設計的幾個關鍵部分的闡述(例如集控模式的選擇、實時控制部分的設計等)，希望對后續的流域梯級集控中心建設起到一定的借鑒作用。當然，如何滿足水電開發公司未來的發展需要，使集控中心的建設符合水電生產管理模式與業務模式的變化將是未來集控中心建設需要考慮的課題。

參考文獻：

[1]吳亞軍.計算機網絡拓撲結構分析[J].軟件導刊.2011，9(12):113-116.

[2]毛謙.我國光纖通信技術發展的現狀和前景[J].電信科學，2006，50(8):1-4.

(責任編輯：李燕輝)

唐亞波(1987-)，男，湖南永州人，工程師，工程碩士，從事大型水電廠電氣設備管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0009-02

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV736;TV737

收稿日期:2015-12-31