紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個梯級水電站遠程集控項目探討

摘要：目前國內外梯級電站都實行集控中心管理，各種相關技術也已非常成熟。如國外的法國電力公司、加拿大魁北克水電公司，國內的湖北清江梯調管理中心、烏江流域梯級電站遠程集控中心等流域梯級電站集控中心管理的實踐和取得的巨大經濟效益和社會效益均有力地證明了梯級水電站集控中心管理切實可行，還能提高工作效率和調度指令的準確率，增強電網的安全穩定運行能力。這些流域性的集控中心機構成立后，在優化生產、提升管理水平等方面積累了成功經驗。

關鍵詞：洞河流域;集控中心;技術方案;預期效果

中圖分類號：TV73??文獻標識碼：A?????文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0 引言

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站地處紫陽縣洞河流域，是漢江南岸的一級支流，發源于陜西省紫陽、嵐皋縣和重慶市城口縣三縣交界的巴山主脈五個包一帶，由南向北流經嵐皋縣官元鎮，紫陽縣界嶺鎮、斑桃鎮和洄水鎮，與紫陽縣城下游約10km的洞河鎮注入漢江。洞河流域水力資源豐富，干流總落差2122.4m，多年平均徑流量4.17億m?，水力資源理論蘊藏量為5.6萬千瓦，可開發量為4.50萬千瓦。目前已建成水電站有8座，總裝機容量3.044萬千瓦，年發電量0.98億千瓦時。

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站所處洞河流域中段，地理環境較偏僻，交通較為閉塞，職工生活條件比較艱苦，為提高勞動效率，降低運營成本，提高職工的生活條件和生活品質，解決人員流動帶來的困擾，推進流域水電站遠程集控中心建設已經勢在必行也是順應智能電網的發展趨勢。

1 電站概況

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站隸屬于陜西省地方電力水電股份有限公司，總裝機1.44萬千瓦，年發電量0.482億千瓦時。電站自上而下分布，依次為新坪埡電站裝機3200千瓦，斑桃電站裝機4200千瓦，燈芯橋電站裝機5000千瓦，牛頸項電站裝機2000千瓦。其中斑桃電站為周調節引水式電站，總庫容285萬m?，調節庫容160萬m³ 。

2 建設遠程集控中心的必要性

通過建設4站集控中心，實現對同一流域的4個水電站進行遠程集中監視、集中控制、集中調度、集中管理，實現流域梯級水電站水資源優化利用和發電效益最大化，降低電站運維管理成本，達到對水電站的集約化運維管理，提高水電站自動化、信息化、智能化和現代化管理水平，達到調控一體化目標，最終實現企業管理和生產運行的高度集成和管控一體化，確保企業利益最大化，最終成為智能集控中心。

3 建設遠程集控中心總體方案

（1）在斑桃電站建設集控中心。一是由于斑桃電站地處同一流域4個電站的中心位置，距新坪埡電站6.5公里，距燈芯橋電站7公里，距牛頸項電站7.5公里;二是斑桃電站是周調節庫容電站，有一定的調節能力;三是斑桃電站具備建設集控中心的場地。

（2）實施水電站設備在線監測及故障診斷預警，提高水電站安全管理水平，實現“無人值班、少人值守”的現代化水電站管理體系。

（3）采用先進信息化、智能化和物聯網技術，實現全自動發電的遠程監控，能優化水資源利用。采用高可靠的先進自動化設備和功能強大的集控軟件系統，減少人的運行維護工作量和防止誤操作，提高流域水電站管理效益。采用水電聯合遠程監控一體化系統和移動監控系統，能隨時隨地監控和指揮管理電站的環境監控、防洪、安全運行和高效維護，實現水電站生態環保、綠色發電。

4 建設集控中心項目主要研發內容和關鍵技術

4.1主要研發內容

（1）集控系統：采用全分層分布式開放體系結構，便于功能和硬件擴展，便于系統的移植及系統二次開發，實現第三方系統或軟件無縫集成和可靠運行，滿足功能快速發展的需要。

（2）設備狀態監測：實現對水電站水輪機、發電機等主設備在運行過程中的壓力、溫度、轉速等狀態信息實時采集和在線監測，并進行設備在線自動分析和故障診斷，為設備狀態檢修提供設備狀態信息和統計分析、診斷數據。

（3）移動智能監測：遠程監視各電站重要數據信息及重要設備的運行狀態;以數據及圖形直觀展示各電站運行對比分析及統計結果。

（4）自動發電控制（AGC）：綜合分析水情水資源信息、設備運行狀況、電網調度發電指令等因素，以水資源耗水最少，發電效益最大為目標，科學合理的自動控制水電站機組運行方式，實現水電站最優經濟發電運行。

（5）智能決策支持：依據設備數據庫、歷史數據，運用智能分析診斷方式，自動計算設備健康數據及故障診斷結果，生成設備計劃檢修決策建議報告，提示水電站運行管理人員適時進行設備計劃檢修。

4.2關鍵技術

（1）IEC61850技術：IEC61850是電力系統自動化領域唯一的全球通用標準。它通過標準的實現，實現了集控中心/智能水電站的工程運作標準化。

（2）平臺軟件系統：采用面向服務的平臺軟件，實現全站信息的統一接入、統一存儲和統一展示的功能;對外提供統一的數據訪問接口，支持Windows系統及基于Linux的國產操作系統。

（3）計算機監控系統：具備遠程監視所控廠站設備運行狀態、遠程操作主設備的斷路器、遠程控制機組啟停;具備將采集數據、告警信息傳送發布到手機等接收端的功能。

（4）自動發電控制（AGC）：根據上一級調度機構下達的日負荷曲線和AGC命令要求，結合電氣安全運行和機組運行限制條件等，通過AGC對各電站的機組制定出運行計劃，并實時地自動地將有功負荷分配到流域內各電站，以確保梯級流域電站的安全、經濟運行。

（5）一體化管控支撐技術：適應各級管控信息協同共享和信息支撐環境，為集控中心的監視、統計、分析、控制、預警和輔助決策提供強大的數據支撐，提供靈活開放的信息化結構和高效可靠的技術支撐。

（6）通信故障診斷技術：對通信系統的故障類型、故障量進行統計分析與故障診斷，并將通信系統故障診斷信息實時傳于一體化監控系統中，實現通信在線監測與故障告警。

（7）主設備故障診斷：實現水輪機、發電機、變壓器、開關柜等主設備的溫度、壓力、轉速、聲音等在線監測，結合設備設計參數、運行歷史數據和專家知識庫，自動完成主設備的故障診斷分析，提出設備健康分析診斷報告，為設備的狀態檢修提供依據。

（8）手機移動智能監測系統：電站職工可在智能手機中安裝手機移動監測客戶端，通過網絡訪問遠程監控中心移動終端服務器，查詢各電站的實時、歷史數據和告警信息。

（9）物聯網技術：通過物聯網技術應用，在流域水電站建立全信息互聯共享的無線傳感、無線通信和移動互聯、公用網絡系統，實現智能水電站的河流流域、水庫的水情監測、大壩閘門監測、氣象環境監測、安全防護監測和電廠智能巡檢、遠程監控等應用。

5?集控中心系統結構和技術方案

5.1橫向層次劃分

系統按照電力系統安全防護相關要求橫向應劃分為3個安全區，分別為安全Ⅰ區、安全Ⅱ區和管理信息大區。安全Ⅰ區、安全Ⅱ區隸屬于生產控制大區。安全Ⅰ區為實時控制區，用于實時且帶有控制功能的電力信息系統，其安全防護等級最高。計算機監控系統應部署在安全Ⅰ區。安全Ⅱ區為非控制生產區，用于實時但不帶有控制功能的電力信息系統。水調自動化等系統功能應部署在安全Ⅱ區。管理信息大區為生產管理信息區，用于電力生產管理的信息系統和電力生產辦公的信息系統。設備狀態檢修決策、安全防護管理等智能應用組件應部署在管理信息大區。

5.2縱向層次劃分

縱向應劃分為集控系統層和電站廠站層。集控系統層一體化平臺采用分布式結構，分別布置于3個大區。集控系統層主要由一體化監控系統和計算機、時鐘同步裝置硬件設備等共同構成。一體化監控系統縱向貫通調度、生產等主站系統。直接采集站內電網運行信息和二次設備運行狀態信息，通過標準化接口與輸變電設備狀態監測、輔助應用、計量等進行信息交互，實現水電站全景數據采集、處理、監視、控制、運行管理等。集控系統層采用雙星形網絡結構設計，具備遠程配置、監視、報警和維護功能。建立集控系統層通信總線，生產控制大區應優先采用IEC61850標準MMS協議（長遠發展考慮）實現一體化平臺與電站廠站層設備通信;管理信息大區應優先采用IEC61970標準Web Service規范實現一體化平臺與外部系統通信。電站廠站層主要負責將采集到的數據進行處理，對所有數據進行運算、存儲，并將數據上傳至集控系統層設備，并接收集控中心下發的各類控制命令等。

6 建設集控中心預期成果

（1）提高管理先進水平。通過在斑桃電站建設4站集控中心，實現同一流域4個電站的遠程集控，完成平臺軟件系統、計算機監控系統、設備在線監測及故障診斷系統等軟件功能開發及應用，實現各電站設備運行狀態及參數的遠程監視、控制及調節，實現遠程通信訪問、設備狀態監測、開關變量管控、水情自動測報、作業環境監察等，實現信息化、自動化、現代化的管理操作模式。

（2）減員增效，實現“無人值班、少人值守”的管理模式。集控中心建立，各電站分站值班改為集中監控值班，各電站只保留少量維護巡視人員，工作重心向設備操作，巡檢、維護轉移，降低了管理運營成本，提高了勞動效率和公司的營運水平。

（3）實現安全防護，事故語境，故障追溯。對4個電站的視頻監控、環境監測、火災報警、門禁等子系統進行整合，實現綜合管理功能，各系統根據預設規則進行聯動。數據系統將自動采集數據，生成各類生產報表和設備缺陷統計分析，避免人為因素造成生產數據的漏報，誤報，實現監視、電氣設備控制與調節、故障告警、事件順序記錄、事故追憶等功能。

（4）實現同一流域梯級調度管理，聯動生產，優化發電結構統籌實施。對4個電站實行統一調度管理，合理調配各電站運行方式，充分發揮水資源的綜合利用效益并統一組織上下游各水電站的生產和管理，保證各電站開、停機、監控運行、調整負荷、其他設備操作等功能的順利完成，實現效益最大化。

（5）實現人力資源優化配置，實現遠程診斷。集控中心能突破區域和距離的限制，通過專家遠程診斷平臺指導流域水電站的倒閘操作、事故處理、檢修和維護工作，合理利用人力資源，縮短工作時間，從而降低生產運營成本，提高運行管理水平。

（6）利用手機APP，實現協作監控，移動辦公。電站職工可在智能手機中安裝手機移動監控客戶端，通過網絡訪問遠程監控中心移動終端服務器，查詢各電站的實時、歷史數據和告警信息。

7 結語

建設紫陽新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項同一流域4個電站的遠程集控，是流域開發企業實現現代化管理的必然趨勢，可以較好地利用水能資源，為各電站實現“無人值班，少人值守”的管理模式，創造了非常有利條件，從而提高了生產效率、降低了勞動強度，也是順應智能電網的發展趨勢。

參考文獻

[1]SL 193-1997 小型水電站技術改造規程[S].1997.

[2]吉隆朝，戚永健，曹波.二郎壩梯級水電站集中監控系統設計方案[J].中國水能及電氣化，2011（8）：59-63.

收稿日期：2019-07-23

作者簡介：羅俊（1977—），男，陜西紫陽縣人，大專，陜西省地方電力水電股份有限公司紫陽水電分公司安全監察部主任，技師，研究方向：水電站集控中心建設。