洪屏抽水蓄能電站多系統聯動應用的建設與應用

徐利君 韓釗

摘? 要：為解決現有電站各業務系統間無數據與業務互動，需人為操作各系統間的協同工作的問題，以洪屏抽水蓄能電站為例，分析水電站多系統聯動功能需求，以一體化平臺為基礎，建立范圍廣、邏輯功能復雜的多系統聯動功能架構，并對專家知識庫、應急處置工作流程、聯動策略等關鍵技術進行了討論。該設計解決了水電站“業務孤島”的問題，提升了發電企業的生產運行效率，有效提升電站的安全生產水平。

關鍵詞：抽水蓄能;多系統;聯動;應急處置

中圖分類號：TV736;TP311.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）17-0117-03

Abstract：In order to solve the problem that there is no data and business interaction between the various business systems of the existing power station，the collaborative work between the systems is required to be operated manually. Taking the Hongping Pumped Storage Power Station as an example，the multi-system linkage function requirements of the hydropower station are analyzed and integrated based on the platform，a multi-system linkage function architecture with a wide range and complex logic functions was established，and key technologies such as expert knowledge base，emergency response procedures，linkage strategies，etc. were discussed. This design solves the problem of isolated islands in various businesses of hydropower stations，improves the production and operation efficiency of power generation enterprises，and effectively improves the safety production level of power stations.

Keywords：pumped storage;multi-system;linkage;emergency response

0? 引? 言

江西洪屏抽水蓄能電站位于江西省靖安縣內，電站裝機容量1 200 MW，為周調節純抽水蓄能電站，承擔江西電網和華中電網的調峰、填谷、調頻、調相和事故備用等任務[1]。長期以來電站的生產運行主要依靠若干個獨立的系統實現，如電站發電控制功能由監控系統完成，防火功能由電站消防系統實現。運行人員需同時使用大量業務系統，但各業務系統間無數據與業務互動，需人為操作各系統間的協同工作，不僅工作量大，也無法在緊急操作時同時兼顧多系統。為了打破系統間的壁壘，實現多業務系統的聯動應用，出現了跨電站的聯動應用[2]與跨系統的聯動應用[3，4]。這些應用在單個系統間建立通信機制，通過信息共享實現聯動功能。近年來隨著智能化技術的不斷應用，聯動應用的系統架構與功能得到了較大的發展。架構方面，出現了單個系統對多個系統的聯動應用[5];策略方面，出現了采用腳本技術實現復雜觸發邏輯的聯動應用[6]，但目前尚不具備流程化的聯動策略，無法實現在聯動流程中按照特定順序觸發多個應用系統動作的功能。

為了保障電站的安全穩定運行，在故障或事故發生時運行維護人員需按照應急處置方案給出的輔助流程完成故障與事故處理，洪屏抽水蓄能電站迫切需要實現智能一體化平臺框架下的智能多系統聯動功能，實現對生產運行數據的智能聯動及應急處置，從全廠應用的視角智能聯動各相關業務系統，為運行或維護人員展現電站全景數據或按策略同時展開各業務流程，支撐對故障、事故的應急處理，提升電站響應速度。

1? 需求分析

智能一體化平臺框架下智能多系統聯動應用的建設目標是通過系統功能的整合、優化及管理，與電站各個生產運行子系統協同工作，運用智能分析、智能告警、聯動控制等技術手段，共同保障智能水電站的安全穩定運行[4]。多系統聯動應用應以數字化、標準化為基礎，整合生產業務流程，提高業務流轉和處理效率，實現電站業務協同、智能決策，推動水電站的管理創新;應以電站設備數字化模型、智能化設備及一體化管控平臺為基礎，降低電站運行對人員的依賴，其具體特征如下。

1.1? 數字化

聯動功能需要具備專業融合的數據基礎，通過一體化平臺的數據匯聚，實現信息的采集、匯聚與融合，打破“信息孤島”的限制，為智能多系統聯動的綜合判斷提供豐富的數據基礎。

1.2? 標準化

標準化體現在數據模型、業務模型與處置方案方面。通過數據模型的標準化實現采用相同語言描述相同設備信息的目標;研究標準化的水電站設備運行狀態分析診斷模型，建立告警機制，實現電站生產運行故障與事故的智能化判斷;通過處置方案的標準化，提高業務流轉與故障處理工作的處置效率。

1.3? 多系統

采用工作流機制，建立聯動處置策略知識庫，實現標準化的故障與事故應急處置功能。聯動功能不再局限于單個系統與系統間的聯動，而是將電站的所有業務功能作為一個整體來管理，通過聯動流程的單個步驟實現對不同業務功能的任務派發。

1.4? 智能化

采用腳本技術建立事故與故障診斷專家知識庫，以一體化平臺中的跨專業信息為數據基礎，對電站生產運行設備的狀態進行分析診斷，實現智能化的聯動應用。

2? 體系架構

洪屏抽水蓄能電站的智能多系統聯動的應用依托于整體的一體化管控平臺實現，如圖1所示，智能聯動的各業務系統分布于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區，主要包含Ⅰ區的監控系統、五防系統、振擺監測系統、廠房通風系統、消防系統，Ⅱ區的主變狀態監測系統、機組狀態監測系統、GIS狀態監測系統，Ⅲ區的工業電視系統、門禁系統。從已配置的聯動策略看，主要是同區間業務聯動或Ⅰ、Ⅱ區業務聯動Ⅲ區的工業電視系統與門禁系統。一體化平臺已打通各業務間的數據接口，各業務的聯動由一體化平臺統一調度，進行同一安全區的業務聯動或跨安全區的業務聯動。同區間的業務可通過網絡直接聯動，Ⅰ、Ⅱ區間的業務通過防火墻聯動，當Ⅰ、Ⅱ區業務需聯動Ⅲ區業務時，通過隔離裝置單向調動Ⅲ區的業務。

智能多系統聯動以一體化平臺為基礎，分為事故與故障診斷專家知識庫、分析診斷引擎、聯動處置策略知識庫與工作流引擎幾個部分，如圖2所示。分析診斷引擎以一體化平臺的跨專業數據為基礎，根據診斷策略對電站生產設備的運行狀態進行分析;當聯動功能辨別出故障或事故后，工作流引擎從處置流程知識庫中調用相應的應急處置流程，啟動并管理流程的執行情況;工作流引擎對業務系統的聯動指令通過一體化平臺接口下發到相關的系統，實現流程化標準化的處置功能。

一體化平臺提供可視化的聯動策略配置功能，通過流程圖將聯動啟動源和需聯動的業務間的邏輯關系連接起來，完成應急處置操作的標準化管理，使所有業務有機結合起來，實現一體化平臺框架下各業務功能的協同互動，極大地提高了人員工作效率，提升現場故障處理速度。

3? 關鍵技術

智能多系統業務聯動以一體化數據中心為數據基礎，通過建立智能化的專家知識庫實現對故障、事故的綜合判斷，基于工作流建立標準化的應急處置流程，提高電站人員的工作效率。

3.1? 事故與故障診斷專家知識庫

由于現場生產環境的復雜性，如果采用單個系統的局部數據對故障與事故進行判斷容易導致誤判，因此智能多系統業務聯動采用腳本技術建立智能化專家知識庫，將多個業務系統的數據進行綜合對比，實現對事故、故障的綜合判斷，提高事故與故障判斷的準確性，如圖3所示。

腳本語言又叫動態語言，是一種編程語言控制應用程序，通常以文本保存，只在被調用時進行解釋或編譯;腳本語言的種類很多，其共性是良好的開發速度和較高的解析執行效率，為實際工程應用開發提供了極大的方便[6]。在洪屏智能多系統聯動中，為了提高告警的準確性，采用腳本語言作為“供自動化工程師使用的能夠進行二次開發的組態軟件內置語言”[7]，針對電站自動化設備運行特點組態告警觸發邏輯，并實現相應的腳本解析組件，方便將電站運行維護人員多年的運行檢修經驗保存下來，通過跨業務數據的邏輯組合，實現對設備故障與事故的辨識，并觸發相應的應急處置流程。

3.2? 應急處置工作流程

為了提高現場故障與事故的處置效率，洪屏抽水蓄能電站對電站運行的各類故障與事故情況進行了總結，形成了完備的應急處置預案。以應急處置預案為基礎，洪屏智能多系統聯動應用對不同類型故障與事故，采用可視化流程組態工具建立應急處置流程，按照處置方案中的要求設置不同業務功能的觸發方式以及先后順序，建立應急處置流程策略庫。

當判斷電站設備出現故障或事故后，工作流引擎立即從應急處置流程策略庫中加載相對應的處置流程，然后啟動執行過程;工作流引擎可以管理流程步驟的執行（向業務系統發送聯動指令）、流向（根據當前系統狀態決定不同的處置路徑），并根據角色向不同分工的電站人員推送不同級別的信息;需要向其他業務系統派發聯動任務時，工作流引擎會通過一體化平臺與外系統的接口進行交互。

3.3? 聯動策略

對監控系統、工業電視系統、五防系統、門禁系統、消防系統等安全相關的系統進行統一監視、管理，并實現上述多系統之間的自動聯動功能，實現各相關系統之間的有效協同互動。典型的聯動策略如下：

五防聯動策略：將一體化平臺數據中心的高壓開關位置信號傳送給微機五防裝置，以便微機五防裝置及時了解開關實際工作狀態，實現五防程序和閉鎖邏輯功能。

火情聯動策略：火情發生后，一體化平臺系統調用應急流程聯動通風系統控制火災點的風機啟停，聯動門禁系統和消防系統控制消防通道的打開和關閉，實現告警點設備相關工業電視視頻畫面的自動彈出和聯動切換。

設備故障或事故聯動策略：設備發生異常后，系統調用應急流程聯動工業電視系統，實現告警點設備相關工業電視視頻畫面的自動彈出和聯動切換。

門禁與消防聯動策略：門禁系統及消防系統報警時，系統調用應急流程聯動工業電視系統，實現告警點設備相關工業電視視頻畫面的自動彈出和聯動切換。

4? 現場應用情況

多系統聯動功能在江西洪屏抽水蓄能電站應用后，提升了電站生產設備故障與事故的應急處置速度，減少了因人為操作不當導致故障與事故后果擴大的風險，降低了對運行人員工作能力的要求，為保障發電企業財產安全與員工人身安全起到了重要的作用。

5? 結? 論

智能多系統業務聯動是智能水電站技術特征中“業務應用互動化”的具體體現，解決了水電站“業務孤島”的問題，大大提升了生產運行的工作效率，從而提升電站的安全生產水平，體現了水電站智能化的意義，在后期的運行中該功能還會不斷地被優化、完善，更好地支撐智能一體化平臺的運行。

參考文獻：

[1] 唐擁軍，周喜軍.江西洪屏抽水蓄能電站1號機組振動分析與處理 [J].水力發電，2016，42（8）：87-89.

[2] 李宗明.流域梯級水電站火災自動報警及聯動控制系統設計 [J].水電廠自動化，2007（4）：61-67.

[3] 陳創波.視頻監控與消防的聯動方法研究 [J].信息通信，2015（9）：155-156.

[4] 殷召生，鄭煒，尤萬方.智能水電廠安防聯動系統設計和實現 [J].水電與抽水蓄能，2018，4（2）：73-76.

[5] 宋雨航，何建鋒，謝鳳祥.基于一體化平臺的可組態設備智能聯動研究 [J].水電與抽水蓄能，2018，4（6）：1-3+89.

[6] 楊曉旭.基于LUA腳本語言的變電站輔助綜合監控系統智能聯動技術研究 [D].南京：南京理工大學，2014.

[7] 薛如峰，陳奎，趙文杰.組態軟件腳本語言的設計與實現 [J].工業控制計算機，2011，24（12）：11-12+15.

作者簡介：徐利君（1977—），男，漢族，江西宜春人，高級工程師，本科，研究方向：水電站/抽水蓄能電站生產技術管理、運行維護和檢修;韓釗（1991—），男，漢族，江西宜春人，工程師，本科，研究方向：水電站/抽水蓄能電站生產運行維護及電氣一次管理。