大型水電廠監控系統集控運行分析

羅 杰

（國家能源集團新疆吉林臺水電開發有限公司，新疆伊犁 835000）

0 引言

隨著計算機技術和網絡通信技術的飛速發展，計算機監控系統在水電行業的應用越來越廣泛。它采用由過程控制層和過程監控層組成的多級通信網絡。計算機系統可以實時反映電廠運行狀態，有助于快速診斷系統故障，提高系統可靠性。電網的可靠性對電網的安全起著不可替代的作用，通過軟件系統的優化達到提升運行的作用。

系統概述：吉林臺水電開發有限公司，現已建成2 庫5 級電站，共20 臺機組，總裝機容量108 萬千瓦。從上游到下游分別是：薩里科特水電站、塔勒德薩依水電站、吉林臺一級水電站、尼勒克一級水電站、溫泉水電站。其中吉林臺一級安裝4 臺單機容量12.5 萬千瓦的水輪發電機組，是目前新疆電網裝機容量最大的水電站。集控中心始建于2013 年，2015 年底最早投產的吉林臺一級水電站、溫泉水電站接入集控中心，開啟了“無人值班、少人值守、集中控制”模式。集控中心總人數29 名，其中運行值班人員24 人，實現五班三倒的倒班方式。目前已實現總裝機108 萬千瓦的統一調度、遠方集控，以實現流域電站的統一調度，信號采集方式為“全采全送”。集控中心也是公司的經濟運行中心，主要負責流域電站的電力調度、水庫調度、防洪調度、氣象預報、水情水文測報和經濟運行等工作。接入到集控中心的5 座電站的機組的開停機、負荷調整、開關站設備倒閘操作、溢洪設施操作等都由集控中心實現遠方調度。流域投產電站電能主要是通過220 kV 和750 kV 線路在新疆區內消納，部分電量參于疆電外送。

1 集控運行

系統的可靠性在實際應用中得到了驗證，通過不斷地改進，增強了整個系統的穩定性，其功能也日益增強。在此監控平臺上實現了許多創新的設計理念。針對這一時期集中加強控制作業存在的問題和解決辦法，并采取了以下措施為了達到拋磚引玉的功能，對一個要點進行分析討論。

2 分層式結構

分層控制系統按功能分為本地控制層、主控層和調度控制層。本地控制層的功能是收集本地數據并將其發送給主控層和調度控制層，或啟動順序控制過程。根據監控系統的操作，由現場設備操作員控制主站的控制層，或者根據負載曲線或電網頻率自動控制主站的控制層，負責梯級水電站的經濟運行管理和協調運行。上層系統需要良好的人機接觸方式、完善的功能、快速的運行、長期穩定的性能以及與其他系統或通信的緊密聯系。分級控制系統按功能分為就地控制層、主站控制層和調度控制層。根據各層的功能要求，充分發揮計算機設備的性能，使本地設備的控制獨立，有利于設備的獨立，垂直運行和維護方便。分布將本地控制層劃分為多個單元，每個單元建立一個相對獨立的LCU。

在水電站監測系統中，機組、開關站、輔助供電、公用事業各按控制裝置和裝置的數量進行對項目布局和資本狀態，設置一個或多個LCU 分布，分散了監測系統的功能，每一層都有自己的分工，每一層設備根據每一層的功能要求設置，充分發揮不同層計算機設備的性能，有利于獨立運作。

3 多樣化數據規約

在局域網（LAN）的框架下，光纖主要是傳輸數據，而數據傳輸是保證系統順利運行的基礎，TCP/P 通信協議已成為網絡數據傳輸的基礎，TCP 是頂層，是一種連接方式，它保證了數據包和正常的傳輸順序，確認了數據包頭和數據包中的數據的準確性，以及TCP 在傳輸過程中是否負責數據包的傳輸錯誤，從而保證了TCP/IP 協議在會話中的可靠性，充分應用和發展了運輸。例如隨叫隨到工作站的語音報警通信，因為它不是重要數據，如采用UDP（UserDatagr 協議）用戶數據協議，其效果比TCP協議效果差，但是優勢在于網絡負載資源消化相對較少，另一方面，在信息傳輸方面采用級聯調度表面上是使用IEC104，實際上是IEC101 運動協議是早期使用TC 助手P 提供的網絡傳輸功能被組合起來，以使IEC101 能夠在TC 助手P 內使用各種網絡類型，它為運動信息的網絡傳輸提供了通信協議基礎，采用IECC104 協議可以很好地保證協議，通信的標準化和可靠性。集控運行所涉及到的設備繽紛復雜，無論是總線現場，還是多系統主站層的接入方面，都有大的利用價值。

4 監控系統的應用

由于各種功能的限制，工業控制計算機的APC 將負責集中控制環境下的現狀，現場總線通信沒有足夠簡潔的系統。在強干擾環境下，通信軟件工作的穩定性和協調性是根據通信軟件來協調。隨著網絡技術的飛速發展，工業控制廠商和系統集成商正在大力開發網絡數據系列產品。目前，國際知名廠商的產品可直接造成人員傷亡。PLC 直接接入互聯網，消除工控機在系統中的故障，可能會對改善數據定位和管理的可靠性和實時性。利用PLC 直接連接到Internet 的結構，有必要在PLC 直接連接到Internet 后正確解決智能儀器訪問的問題。LCU 通常需要一定量的智能儀器通信，在具有工業計算機結構的LCU 結構中，通信相對容易和靈活。但是，使用PLC 直接訪問互聯網的結構，必須考慮LCU 智能儀表的各種PLC 產品特性。解決LCU 智能儀表接入的方法有兩種，一種是直接或通過轉換到PLC 另一種是直接進入到以太網，因為出自不同的公司，所以特性也不同，因此需要通過特性中找到合適的方法進行完善。智能儀器的信息主要是通過RS232 melon 5485 串口通信發送，LCU 的特點是結構簡單、調試方便，電廠監控系統、智能交通信號采集單元和SOE 序列的事件記錄設備通信采用RS-485 通信方式（遵循Medbus 通信協議，傳輸速率9600 BPS）。由于PLC 通信模塊采用IMBPS 高傳輸速率，接口采用EM 85 多端口橋，作為PLC 與設備的通信橋梁，近年來，它可以滿足控制和調整的需要。其主要問題是抗干擾能力差，傳輸速度慢。同時，由于通信完全依賴于軟件，因此不可能觀察到相同的通信狀態。對于監測控制來說，這是一個非常不利于發展的因素。

5 水電站梯級調度運行

為了更好地實現我國水電站調度創新的目標，對水電站以及變電站SCAD 功能進行不斷地完善，以此來提升調度自動化系統的完善性和智能性是必然的選擇。只有結合水電站的實際情況并加以創新，最終構建出既具備SCADA 的數據深化功能，又可以滿足一體化調度的整體系統，并不斷依靠網絡拓補、狀態估計以及符合預測等一系列功能的應用，才可以保證不同梯級電站都保持在最優的工作狀態，以此來更好的對各個梯級電站的安全性以及經濟效益進行提升。在此基礎上，工作人員還需要不斷對通信系統的智能化技術進行調整和完善，通過這樣的方式來更好地搭建SDH 環網通信平臺，充分發揮電廠以及樞紐變電站的主要作用，以此來更好地提升發電設備的管理效益。在這個過程中，工作人員需要應用數字化技術、網絡技術以及智能技術，建立起科學可靠的監控系統，并將設備的遠程監控可視化，以此來更好地保證電站的安全性。為了更好地實現這個目標，建立良好的流域梯級電站聯合調度制度。首先需要在梯級電站之中設置一個流域調度機構，通過直接接收相關部門的調度指令，在梯級電站群中承擔起調度的工作。通過將各個梯級電站與調度機構進行穩定的網絡連接，就可以保證調度中心的指令可以快速準確地傳達到各個梯級電站，從而更好地保證電站的穩定運行和安全運行。

6 加強監控系統的管理

在監控系統安全運行維護過程中，由于工作管理制度的不完善，使得監控中心管理制度不能夠很好地監督管理，因此要加強并健全系統安全監測管控制度，將日常的保護工作分成幾個層次，并分配給每個監督人員。建立責任制，糾正有關工作人員的態度。及時監測電路監控情況，應及時發現和處理老化電路監測系統，并制定各種事故的應急解決方案。避免意外事故的發生，從而形成有效地監測安全系統的措施。集中監控中心監控系統是水電站監控中心系統，它能最大限度地提高值班人員的監控效率。是提高水電站經濟效益和社會效益的重要因素。在日益成熟的人工智能技術中，需要加強集中控制，加強并完善心臟監測系統的高級功能設計及其具體應用，與此同時，在各個方面各級系統完善的同時還應當進一步加強采集水電站控制中心監控功能的監測。

7 結語

在集中控制中計算機監控系統是一個狹隘的概念。如果將監控的集中控制視為生產過程中的自動系統，從而導致錯誤的結論，目前計算機控制系統的定義得到了極大的擴展。對于過去，傳統的監測系統只是生產過程控制自動化的一部分，而集中控制系統的概念是定位發電廠的綜合解決方案。問題只有從四面八方問才能解決。只有這樣，才能使計算機監控系統真正發揮作用。