電站群遠程集控：基于技術創新的管理變革

萬 元，丁馳宇

（1.湖南五凌電力科技有限公司，湖南 長沙 410004；2.清華大學電機系，北京 100084）

電站群遠程集控：基于技術創新的管理變革

萬 元1，丁馳宇2

（1.湖南五凌電力科技有限公司，湖南 長沙 410004；2.清華大學電機系，北京 100084）

研制建設電站群遠程集控中心是發電企業實現集約化管理、提高勞動生產力、實現增收節支的必備手段，要真正實現電站群的遠程集控，須以技術創新為基礎，以管理變革為支撐。鑒于此，本文以五凌電力有限公司（以下簡稱五凌電力）電站群遠程集控中心建設與實踐成效為例，總結了電站群遠程集控中心建設所必須的全新技術手段，介紹了支撐集控運行所進行的系列管理變革、創新，并提出了電站群遠程集控向縱深發展的一些思考。實踐證明，技術創新與管理變革高度融合，將取得巨大的成效。

電站群；遠程集控；發電企業；技術創新；管理變革

0 引言

近10年來，隨著經濟社會的發展和“廠網分離”電力體制改革的實施，電源項目開發掀起了一波又一波的高潮，以區域（省區）新能源開發或流域梯級水電開發所形成的電站群不斷涌現，如何提高電站群管理的工作效率與綜合經濟效益，改變員工長期工作在邊遠地區的現狀已成為發電企業管理者不斷思考和探索的一個重要課題。

一門新興的研究領域“電站群遠程集控”悄然興起，成為解決上述問題的重要手段，并備受各大發電企業的青睞。因此，各發電企業紛紛啟動電站群遠程集控的開發與建設。然而，由于傳統電力調度體制、電力生產觀念等因素影響，目前國內電站群遠程集控平臺建設、支撐管理體系等尚未形成統一的標準與共識，技術創新沒有管理變革配套，無法發揮巨大的經濟效益，因而很多發電企業的電站群集控建設目前暫處于“監而不控”、集控中心與電站間協調機制不暢通等狀態，電站群遠程集控平臺建設遠遠無法發揮預定的成效。

鑒于此，我國最早流域開發公司之一的五凌電力引用先進的計算機技術、控制技術、網絡通信技術和優化調度技術等，構建了技術先進的電站群遠程集控平臺，融合了集約、集中、集控等管理理念，探索出一套支撐電站群遠程集控的管理模式，并獲得了應用，實現了技術創新與管理變革的高度融合，取得了巨大的經濟效益。

筆者從技術創新、管理變革方面出發，總結了五凌電力電站群遠程集控建設所采用的技術創新手段，重點介紹了與技術創新相匹配的先進管理理念與做法，提出了電站群遠程集控向縱深發展的一些思考，盼為發電企業電站群遠程集控的建設與應用提供可資借鑒的模式和經驗。

1 五凌電力電站群集控建設基本情況及成效

五凌電力是國家電力投資集團公司的二級單位，總部設在長沙市，所屬水電站主要分布于湘黔兩省，跨湘江、資江和沅水三條流域，共12個電站，其中在沅水上有水電站8個（五凌電力集控水電站分布見下頁圖1所示）。電站地處偏遠，點多分散，管理難度大。之前各電站計算機監控系統各自獨立，缺少公司層面的集中管控，不利于數據的綜合利用，不利于流域內部及相互之間的優化統一調度，這勢必造成現場生產人員增加、運營成本加大，影響水資源的利用率，給企業經營效益提升留下了較大空間。

從2009年開始，五凌電力按照集中化控制、集約化管理和以人為本的理念，逐步推進電站群遠程集控平臺及支撐管理體系的建設。截至2014年，12個水電站全部進入集控運行，受控機組54臺、容量466萬kW，為國內實際集控電站個數和機組臺數最多的集控中心。通過技術創新與管理變革的高度融合，系統安全穩定運行。截止2015年12月底，遠程集控開停機 63 543臺次，沒有出現不成功的情況，取得的經濟效益和社會效益顯著。經測算，實現流域梯級電站水電一體化調控后，五凌電力每年可增發電量2%～3%，年增加發電收入約6 600萬元到1億元。而所有電站實現遠程集控，每個區域值長監管2～3個電站，12個水電站可減員近100人，電站實現無人值班，每年可節約人力及生產成本約1 500萬元，提高了企業管理效益、效率和管理水平。另外，“遠程集控，無人值班”模式體現了以人為本的理念。提高員工幸福指數，減輕員工勞動強度，是企業留住優秀人才的關鍵之一。通過推行“遠程集控、無人值班”管控模式，把許許多多的員工從偏遠山區解放出來，減少工作在地處偏遠電站的員工人數，精簡了人員編制，使員工“山里工作、城里生活”的憧憬成為現實，企業員工生活品質得到較好提升，有利于隊伍穩定，符合可持續發展的要求。

圖1 五凌電力集控水電站群分布圖

2 五凌電力電站群集控的技術創新手段

電站群遠程集控絕非簡單地將“電站監控平臺”搬至“集控中心”，而是需要縱深挖掘技術潛能，并融合企業的特征，重新構建有異于單站監控系統的統一監控平臺，實現資源配置的最大化。五凌電力在研制電站群遠程集控平臺時，本著可靠、實用、先進、節約的原則，大量融入全新的系統構建理念，在集控系統構架、區域值班模式、優化控制與調度、設備監管智能化等方面做出了大量的技術創新，成效良好。

2.1 集控系統構架

2.1.1 硬件平臺構建

采用分層、分區、多重冗余的方式構建電站群遠程集控硬件平臺。

1）分層：采用全冗余分層分布的硬件總體結構，由電站控制層、集控控制層、集控信息層和信息查詢層等4個功能層組成。4個層次的功能各有側重，相互協調配合，共同完成監視、控制、計算、分析等多項任務。

2）分區：集控系統也由4個局域網組成，分別是：生產控制網（安全I區）、生產非控制網（安全II區）、生產管理信息網（安全III區）和集控數據網。安全I區與安全II區通過防火墻隔離，安全I區與安全III區通過網絡隔離裝置隔離，分區結構滿足國家電監會關于“電力二次系統安全防護”的規定。

3）多重冗余：集控中心生產控制網設備、電站接入設備、網絡設備等全部采用多重冗余結構，可實現多機熱備，無擾切換，極大保證了系統的安全性。

2.1.2 高可靠數據網構建

集控數據網主要連接電站接入設備，從電站接入設備收集海量數據，并向電站發送控制、調節指令。為了確保網絡通訊可靠性，集控數據網絡采用主、備用通道傳輸數據。租用電力光纖作為主通道、電信光纖作為備用通道，電信光纖優先級低于電力光纖。當電力光纖中斷時，電信光纖無擾切換為主運行通道運行。當電力光纖恢復正常時，電信光纖將自動還原為備用。

2.2 區域值班模式

為減少運行值班員的人數，提高工作效率，五凌電力在國內率先提出“區域值班員”的概念，“區域值班”模式是指將五凌公司的水電站群按一定原則劃分為若干個“區域”，一個“區域”包含多個電站，每個區域均被視為一個監視、調度和控制的整體，由一個運行值班員（“區域值班員”）對該區域內所有電站進行遠程監視與控制。該模式突破了傳統遠程集控中“一人一席一站”的模式，大幅度降低人力成本，但需相關技術配套支撐。具體如下：

1）“區域”劃分：“區域”的劃分非各電站簡單的自由組合，而是按照效益最大化、梯級電站聯合經濟運行最易實現、控制可靠度最高、自然環境與條件最適宜、站間經濟匹配最便利等要求的最優整合。

2）人機交互優化設計：對人機交互平臺進行重構，確保“區域”內多站控制、操作、監視的便利性、可靠性，減少不必要的信息重復，降低各功能操作的切換次數。

3）控制與視頻智能化聯動：通過配置“控制”與“視頻”畫面的映射規則庫，使“遙視”與“遙控”、“遙調”相匹配，遠程值班員在實施操作時，能通過“遙視”第一時間了解設備運轉狀況，避免事故。

4）調度通訊的優化：“五凌集控”只有一個調度號，但需接受4個調度機構的命令。通過虛擬物理鏈路技術，根據不同調度主叫號碼，自動將不同調度主叫振鈴分別映射到“五凌集控”對口網、省、地調的不同調度臺上去，從使用效果上看，跟各級調度機構向“五凌集控”各調度臺直撥電話的效果一樣。

2.3 優化控制與調度

為了最大幅度地提高發電效益，采用4種方式優化電站群的控制與調度。

1）針對沅水水文、氣象特性、梯級水庫電站特性和電網運行特性，結合洪水預報、徑流預測等數據，以梯級效益最大化為目的，以水庫集中優化調度為手段，建立梯級水庫聯合優化調度模型，優化各水庫的放水次序。

2）在小范圍內，構建上下游梯級電站的經濟匹配運行模型，根據上游大型電站的次日發電計劃，計算其下泄流量，優化下游徑流式電站的運行方式，使梯級間協調經濟運行。

3）以下泄流量最小為目標，充分考慮電網負荷約束、機組安全運行約束，建立單站AGC負荷分配模型，使電站在帶同等負荷的情況下，耗水量最小。

4）探索梯級聯合AGC方法，根據電力調度機構給定的梯級總有功，綜合考慮受調電站的運營情況及其他相關約束條件，按照最優化原則，將梯級總負荷實時統一分配梯級各電站機組，大幅度降低梯級綜合耗水率。

2.4 設備監管智能化

針對傳統局部離散式的集控維護管理存在的多方面問題（包括：設備分散造成人員需求量大，交通壓力大；維護標準不統一等），從系統管理的實際需求和預期目標角度出發，建立了一套集控設備智能監管平臺，通過利用原有網絡，采用“應答對話”、“通信互動”、“心跳交互”等多種方式，在確保安全和不影響現有系統正常運行的前提下，對集控系統運行狀態進行智能集中監管，使集控系統的維護人員在總部即可實現集控設備（包括電站接入服務器、交換機、路由器、網絡安全設備等遠端設備）運行狀態的自動辨識、故障的自動診斷，并實現遠程設備的自動檢修及自動維護，確保了集控設備的安全穩定運行，提高了工作效率。

3 五凌電力電站群集控的管理變革方面

電站群遠程集控作為一套現代化的高效管理系統，必須以技術創新為基礎，以管理變革為保障，兩者同步推進、有機聯系，方能達到預期效果。從某種意義上說，技術創新+管理變革+人的轉變=成功的管理系統。五凌電力在研發運用電站群“遠程集控、無人值班”系統的過程中十分注重管理的突破、創新、變革，切實做到與技術體系的有效融合，形成配套。

3.1 外部調度管制突破

為發揮電站群集控的應有作用，首先要取得電網調度部門的支持，從以前的直接調度到每個電站改變為調度五凌電力集控中心。隨著電力體制改革的推進和科學技術發展，五凌電力立足電網實際和要求，積極做好與電網的溝通協調，謀求調度管制的優化，取得良好效果。根據華中電網調度權限劃分慣例，華中電網調度部門明確，五凌電力500 kV電壓等級的電站，其調度業務和專業管理包括調度運行、調度計劃、水庫調度、繼電保護、自動化、通信等工作直接對五凌電力集控，不再直接對直調電站。湖南省電網調度部門明確，500 kV電壓等級以下電站調度指令及調度業務直接對五凌電力集控。五凌電力集控中心直接調度所屬電站每臺機組。這種調度管制的突破，為五凌電力統籌優化電站群的經濟運行提供前提條件。五凌電力也針對這一變化，制訂落實相應的對策與方案，確保電網安全穩定和集控優化運行的兩到位。

3.2 內部管控模式突破

實行電站群遠程集控意味著對電站傳統生產管理模式突破。各電站由屬地分散、自主獨立運行轉變到由公司集中統一調度運行，是對長期的、傳統的電力生產管理模式的一次突破，它需要對公司與電站之間的管理范圍、權責進行新的調整，對安全保障的擔憂需要采取有力措施去克服，而行之有效的全新管理模式和運行機制更需要探索構建。五凌電力經過精心策劃和宣傳發動，達成共識，按照積極穩妥、循序漸進、整體規劃、分步實施的原則，在長沙公司總部建成并實踐中不斷完善發電集控中心。集控中心設綜合部、運行部、水調部、系統部四個部門，運行部下設六個運行值，實行“六值四倒班”方式，汛期和洪水期間，水調和電調合署值班。同時創新優化值班人員設置，采用區域值班模式（“一人一席多站”），突破傳統遠程集控“一人一席一站”的模式；各電站在原“車間式”管理的基礎上逐步實現“無人值班、少人值守”。五凌電力這種電站群集控模式得到行業專家、水電同行的高度認可。

3.3 電站群水能資源管理調度一體化

以往一個電站自管一個水庫運行，站的角度是局部的優化。五凌電力實行電站群遠程集控，對區域12個電站水庫實施一體化管理，其中包括沅水、資水流域梯級聯合優化調度和沅水、資水、湘江上電站水庫的跨流域優化調度，不斷提高水能利用率，降低耗水率，最大限度利用水能資源，實現發電效益最大化。與之相適應的是，建立完善水調與電調聯動、無縫銜接、相互支持的調度管理機制，做好密切跟蹤天氣形勢與水情變化、加強水情分析與預測、實行大型水庫汛期水位動態控制等方面工作，制定中長期優化調度方案，實時優化調度和調整方式，正確處理發電與防洪的關系，嚴格執行防汛與調度部門命令。實施水庫集中管理調度以來，五凌電力各水庫棄水損失電量逐年減少，非送出受限等特殊原因，棄水損失電量可為零；洪水預報精度提高到了甲級標準。

3.4 生產運營過程管理一體化

發電計劃、市場營銷、生產調度、安全經濟運行和檢修等是電力生產過程的幾個關鍵環節。只有環環相扣，實現一體化，才能達到預期效果。如果各唱各的調，或者缺乏有效溝通和共識，往往就會事倍功半。五凌電力研究建立了一套集控模式下生產一體化管理的機制與體系，實現對跨流域梯級電站群電力生產的全范圍、全過程、全員管理，達到生產經營要素集約化管理的要求，確保電力生產安全與經濟運行，有效提高生產經營管理水平，所研究的《跨流域大型水電站群集中式生產管理模式》獲全國電力行業管理創新成果一等獎。每月，召開生產營銷協調會，公司分管領導和市場營銷、生產技術、發電集控、安全監察部門及各電站、檢修單位負責人參會，一起研究解決電力生產運營中的問題，統籌協調工作安排，明確具體要求，既分工更協作，增強合力。

3.5 強化制度化標準化管理

電站群遠程集控管理的責任與難度更大、要求更高。與集控管理相配套，按照“橫向到邊、縱向到底”和“權責清晰、程序規范、要求明確、措施嚴密”的思路，注重系統設計，實施流程再造，大力推進管理制度、業務流程、工作標準建設，建立健全制度、流程、標準體系，做到凡事有章可循，形成管理閉環，實現管理精細化、科學化。至目前，先后制訂無人值班、遠程集控標準建設綱要、集控電站試運行前現場評估等多個方案，出臺“集控中心安全生產責任制、安全生產監督管理細則等制度56個，優化中長期經濟調度流程、機組檢修票執行流程等流程35個，建立“集控中心管理標準、技術標準、工作標準等121個。同時，強化制度剛性，確保制度標準執行到位。

3.6 強化人員及素質管理

電站群遠程集控是電力生產管理一項重大變革創新，不僅會對人們的思想觀念、管理理念、思維習慣帶來沖擊，還會對員工的專業知識面、業務能力、綜合素質提出新的挑戰與要求。五凌電力堅持按照“公開、競爭”的原則，嚴把關口，在公司范圍內擇優錄用人員進集控中心，做到專業和管理人員的高起點、高素質配置。同時，加強崗位培訓和實踐鍛煉，不斷拓展員工現代通訊技術、信息技術、控制技術等方面的知識，提升業務操作、溝通協調、優化調度和管理等方面的能力。建立考核評價機制，開展員工業績和綜合評價，不斷激發活力。強化執行力建設，培育“嚴、細、實”的工作作風，構建“守紀律、保安全、求效益、創一流”的發電集控文化，著力打造一支職業化、專業化水準高的人才隊伍。

3.7 強化應急管理

建立遠程集控模式下的一整套應急管理體系，形成企業內部上下與外部電網聯動的應急管理機制，對于預控和快速處理突發事故的重要性不言而喻。結合集控特點，引入和強化風險管理理念，構筑“事前、事中、事后”的應急管理防線。事前，重在事故預防。通過更新改造、隱患治理、維護消缺等途徑，提高設備可靠性和自動化水平。成立各類事故應急組織，電站AN-CALL人員處于24 h待令狀態。完善各種應急預案，每2個月開展一次反事故演習，抓好應急演練，增強應對事故的判斷、掌控和處理能力。事中，嚴控事故發展。面臨突發事故，快速啟動應急響應程序，集控值班人員根據事故范圍、類型和特點，與事故所在電站緊密溝通，通過調度聯系、運行方式調整以及控制權限切換等組合措施，將事故控制在最小范圍和最低限度以內，并力爭最短時間內恢復正常運行狀態。事后，全面總結經驗。應急處理完畢，查明事故發生原因，梳理事故處理流程，準確評估事故損失，著重總結電網故障、設備隱患、人員操作等方面的教訓，提出針對性的改進措施，在防范同類事故再次發生的同時，提高事故應急處理的及時性和準確性。

4 電站群集控技術及管理的幾點思考

五凌電力電站群遠程集控已經取得巨大成效。同時，我們應認識到，目前電站群集控系統不論在技術層面還是管理層面均有不少的提升空間。特別是隨著科技進步、電力發展和改革的深入，電站群集控技術及管理將進入更新、更高的階段。筆者在此就電站群集控建設與發展提出幾點不成熟的思考。

4.1 要完善安全保障體系

任何一項技術或管理模式得到推廣一定是要以安全為基本保障。沒有安全技術、安全管理機制做支撐，一切都是空談。電站群的遠程集控必須以確保安全為前提，技術上要優化系統功能，在確保安全可靠運行上下功夫，管理上要優化流程，將人員安全、設備安全作為第一要務。

安全保障體系的核心之一是事故應急處理能力的提升。在電站群集控模式下，完善的運行管理體系尚處于摸索前行階段，特別是缺乏同時涉及集控中心、電站兩層面事故迅速、精準處理的應急機構和機制，這會導致現場事故處理不力，進而導致二次事故的發生。加強技術監控和管理監管能力，深入研究并實踐技術與管理的深層次結合等，是避免該問題的重要手段之一。

4.2 要推進智能化發展

開展設備智能狀態監管系統、智能化電站以及數字流域研究，建立大數據中心及應用平臺，提升應用水平；建立統一的集控智能報警平臺，深入開展集控系統狀態智能診斷與維護；研究水電站泄洪閘門與動態負荷及水位自動聯動功能，打造智能集控。

集控有關設備分布分散，設備分散造成人員需求量大、技術水平要求高等諸多問題，需要通過集控設備智能監管平臺和提高技術人員的操控與維護水平兩方面解決，因此，必須持續開展集控系統運行狀態智能監管平臺應用探索，加快各電站綜合自動化系統納入監管平臺的可行性研究步伐，同時采取輪流值班等工作模式，改進人員管理模式，進一步在智能化和遠程集控上優化人員分配問題。

4.3 要夯實管理基礎

管理基礎工作為專業管理提供資料、準則和手段，是搞好企業管理的一項先行性的工作，是計劃、組織和控制企業生產經營活動的依據。在研發和運用電站群集控系統過程中，制度、標準、定額、計量、信息、員工業務培訓等工作一定要結合實際同步或超前開展，并在實踐中及時修正、完善，使之精細、精準。例如，在電站群集控標準化方面，應急管理、上下聯動機制及會商機制等需要標準支撐，電站的接入需要按照標準執行，系統的功能規劃、網絡條件、冗余配置方式等技術方面亦要求用相應的標準規范，同時維護管理標準不統一，以及人員素質提升、制度體系完善等問題，這些，都有待我們與時俱進做進一步的研究和深化工作。

5 結語

對于企業，技術創新與管理變革是相輔相成的，技術創新若不以管理變革作為配套和支撐，將遠遠無法發揮預期的效益，管理變革若不以技術創新為基礎，無疑只能做到組織、流程上的優化與局部的小修小補，無法從根本上提升效率。技術與管理“兩張皮”，往往是諸多企業開展管理創新工程建設難于成功或效果打折扣的問題所在。

當前，在大力發展清潔能源的新形勢下，風電、光伏等新能源項目大量建成。作為各大型電力生產企業，無論是擁有一定數量的水電站群，還是擁有水電、風電、光伏等多電源結構的電站群，應堅持集中調控的管理方向，因地制宜、因企制宜建立電站群遠程集控模式，真正體現“效益至上、以人為本”的管理真諦。在此過程中，我們必須認識到：企業管理是一項系統工程，創新沒有止境。因此，必須高度重視系統思考、系統設計，并切實把技術創新與管理變革有機結合起來，不斷推向前進，不斷開創電力企業管理的新境界。

［1］鄧志華，田啟榮.跨流域梯級電站群遠程集控管理模式的探索與實踐［J］.水電站機電技術，2014，37（3）：15-17.

［2］胡春林，萬 元，魏志鵬，等.“區域值班員”模式關鍵技術研究與工程應用［J］.水電站機電技術，2011，34（3）：83-86.

［3］田啟榮，萬 元.跨流域梯級電站群集中調控的探索與思考［J］.水電站機電技術，2014，37（1）：45-50.

TV737

B

1672-5387（2016）07-0076-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.026

2016-05-09

萬 元（1981-），男，博士后，高級工程師，研究方向：電力設備自動化控制與診斷。