淺談新疆伊犁河水利電力調度與遠程集控系統調度一體化平臺

梁 展

（伊犁河流域開發建設管理局，新疆 伊犁 835000）

近年來水電產業得到了飛速發展。“十二五”規劃中要求在保護生態和做好移民工作的前提下積極發展水電,實現我國長期節能減排，發展清潔能源的目標。集成的管理和控制平臺是整個智能水電站的核心，并負責整個業務流程的管理，包括信息處理和分析，數據建模，外部通信，服務發布，人機界面等，涵蓋應用程序服務層、數據層和人機多層應用程序。數據共享平臺實現集中式數據共享，提供統一的數據訪問和存儲服務，為全景數據提供基本支持。智能基礎平臺為各種業務提供基本的應用程序服務發布服務和組件管理。在智能基礎平臺和數據共享平臺的基礎上，建立完整的集成化管理控制平臺[1]。

1 伊犁河調控系統概述

伊犁河流域水利電力調度與遠程集控系統（以下簡稱伊犁河調控系統）的功能定位為伊犁河所屬的水庫、輸供水設施、水電站、變電站等水利電力設施的集中監視、調度和遠程控制，一期主要實現對1 號水庫（水電站）、2 號水庫（水電站）（以下簡稱2 號水電站）、3 號水電站、4 號水電站、5 號變電站、6 號變電站、7 號變電站的遠程集中監視、控制與調度功能。

伊犁河流域調控系統主要包括水利水電集控系統（南瑞集團公司研發的IMC 智能一體化平臺系統，以下簡稱集控系統）、電網調控系統（南瑞繼保研發的PCS9000 系統，以下簡稱電調系統）、基礎支撐平臺三大部分，可實現生產控制設備的實時監控、發電調度、水情水調、圖像視頻監控等的智能一體化應用功能，能夠對各梯級電站所涉及到的生產信息管理、現地機組控制、發電調度控制等自動化系統及應用提供數據存儲、圖表分析、系統管理、數據分析、各類智能報警等功能支持。某流域調控系統在安全分區上分為安全III 區、安全Ⅱ區、安全Ⅰ區等，安全II 區、I 區采用雙網冗余配置，安全Ⅰ區包括電調Ⅰ區、集控I 區、閘控I 區三套系統，安全Ⅱ區包括電能量管理、水情水調、培訓仿真，安全III 區主要為各主要系統WEB 展示系統。

2 伊犁河調控系統建設的必要性及優勢

2.1 必要性

隨著恰甫其海水利樞紐、山口水利樞紐、雅瑪渡水電站、南岸干渠等工程建成運行，以及伊河建管局發電能力和供電能力的增加，建立統一的遠程水利調度與電力調度工作平臺及相應的組織機構已成為迫切的管理工作需要。

通過遠程調控中心的建設，可以將全局各工程項目運行信息集中在同一工作場所，工程項目運行信息包括工程安全監測、水情測報、視頻圖像監視、設施報警防護、水工設施監控、機電設施監控、電廠監控、變電站監控等一切事關工程安全高效運行的實時信息[2]。為集中處理并用合適的技術手段將工程項目運行信息實時的進行處理、存儲、顯示，在同一工作場所需要設置網絡交換、數據處理、圖像顯示、語音通信等信息網絡應用共用硬件設施。為了在同一工作場所對各工程項目的運行過程進行控制，需要有滿足工業自動化遠程控制標準的軟件、硬件環境，在對工程運行信息進行采集、監視、分析后通過信息網絡向遠程設施或現場管理人員發出相關控制及調度信息和指令，并能實時監視控制及調度指令的執行情況[3]。

在同一工作場所搭建統一的信息處理技術平臺只是具備了全局工程項目集中控制與遠程調度的基礎條件，理順工程運行調度管理體制，對全局工程運行調度管理機構進行整合，用現代化的管理方法和理念建設全局統一的工程項目集控調度管理組織機構，在生產實踐中學習和探索遠程控制和調度的工作方法，積累工作經驗，才能使集中控制與遠程調度設施產生應有的作用。

2.2 優勢

遠程調控中心對于工程運行管理工作體現的優勢有：一是把全局各工程項目的運行調度管理工作集中在一處可以使全局工程運行調度工作統一協調，方便管理人員之間的信息交流，加強管理工作的協同性，從根本上扭轉目前管理工作中出現的信息不通暢、反應不及時、管理工作脫節、工程運行管理工作全局統籌兼顧性不強的不利局面；二是統一管理可以提高科學調度決策能力、降低管理成本、提高應急響應速度，在多個工程項目聯合運行的情況下提升工程安全運行的保障能力和工程運行可靠性；三是對建設高素質專業化的工程運行管理隊伍有極大的益處，直接降低了運行管理工作人力資源成本，提高了管理工作水平和效率；四是降低了實現水利電力生產運行管理現代化所需軟件硬件的建設和維護成本，提高全局生產運行管理信息的共享能力。建立全局統一的遠程調控中心需要一個基礎工作平臺，利用此平臺將使伊河建管局工程運行管理工作從分散的點上的管理邁入統一的、全面的科學管理，創造伊河建管局從“硬環境”和“軟環境”兩方面塑造形象的條件，構建伊河建管局管理新模式，使伊河建管局管理工作在質量、成本和業務處理周期等績效指標上取得顯著改善。

3 系統運行總體結構

結合伊河建管局的建設現況，對遠程調控中心建設采用橫向分區、縱向分層的體系結構，見圖1。其中現地級自動化系統主要負責現地級設備運行控制，采用IEC 系列國際電力標準協議，實現基于統一總線的數字化信息采集，進而保證運行數據，在調控中心集成管控平臺內的全局共享。對于特別重要的數據監控點，設置冗余設備，保證運行過程的可靠性。

圖1 系統總體結構示意圖

整個系統結構是以服務中心為核心，以可靠的高速光纖傳輸網絡為骨干結構，以本地自動化系統為基礎以及集成的管理和控制平臺的面向服務的智能分布式結構作為載體。在此基礎上，發布了水電生產和運營各個方面的智能應用程序，例如信息管理，調度控制，實時監控和狀態維護。系統根據不同的應用垂直劃分為多個應用層，并根據應用劃分為不同的安全區域。根據輔助電力系統安全保護的要求，在安全區域之間交換信息。同時，該系統為區域電網和下游電廠應用程序提供信息和服務交互。

同時，為了保證操作的可靠性，對于遙控中心的操作平臺，應充分考慮備用調節機構。即當監視系統在現場運行或中央調度部分的核心功能區域出現問題時，就會有相應的備份平臺和備份系統，可以快速接管相應的工作。在冗余機制中，各種本地系統的功能域和上述結構級別的平臺功能是一致的，提供了備份功能。在設計中，應充分考慮備份系統和平臺的建設計劃，以及遠程控制中心備份和調整中心的各種基礎架構，例如網絡環境和調整中心的建設。有必要確保備份和調整系統在軟件和硬件環境中，平臺整體結構的可靠性和一致性。

一體化管控平臺包括數據平臺和基礎平臺，針對I 區、Ⅱ區和Ⅲ區分別建設相應的數據中心、服務中心。采用標準的數據建模規范，對水電廠、樞紐各類資源進行建模，每區進行統一的數據存儲，利用同步機制實現Ⅱ區、I 區與管理信息大區之間的數據信息同步。

遠程調控中心運行一體化管控平臺，采用分布式面向服務的組件架構，提供統一的服務容器管理，熱部署多個應用管理分析組件，這樣就可以為各種應用提供服務支持。通過網絡配置，用戶可在現地或遠程調控中心等不同工作環境使用一體化管控平臺的各種應用功能。同時，一體化管控平臺，通過標準接口實現與第三方系統的交互。

通過遠程調控中心一體化管控平臺的Ⅰ區數據中心、服務中心以及操作員工作站等，實現各水電站、水利樞紐的實時監控業務；通過通訊管理服務器接收來自樞紐、廠站的MMS網絡信息，并存入數據中心。通過遠程調控中心一體化管控平臺的Ⅱ區數據中心、服務中心、工作站等，實現各水利樞紐、電站的水情測報以及水庫調度業務。通過通信管理服務器接收MMS網來自水情測報站的數據信息，以及狀態監測數據。通過調度通訊服務器實現與其他調度部門的水調通信。通過遠程調控中心一體化管控平臺的Ⅲ區數據中心、服務中心以及各工作站，實現全部電站、水利樞紐以及集控的綜合展示分析、綜合智能報警業務。通過WEB 服務器實現WEB發布。實現與工程安全信息管理與分析評估專家決策支持系統、氣象系統、防汛決策支持系統、狀態檢修管理系統、聯動服務器、三維GIS 輔助決策系統以及生產管理信息系統的IEC61970通信，以及視頻監視系統、大屏顯示系統的集控通信接入。通過聯動服務器實現視頻監視系統、生產管理系統等業務聯動。

4 伊犁河調控系統管理效益分析

4.1 提高經濟運行水平

改變單一技術經濟指標模式，綜合分析水庫水情信息、設備狀況、調度方式等相關因素，加強流域優化運行輔助決策能力和智能優化控制能力，科學合理地控制水庫和機組運行，實現混聯水電站群水庫調度與電力運行聯合優化，提高水資源綜合利用能力[4]。

4.2 提高管理集約化水平

以數字化、信息化、標準化為基礎，整合生產業務流程，優化管理模式，提高業務流轉和處理效率。實現設備與人、設備與設備之間的友好互動，降低設備對人的依賴。實現水電站群集中運行管理的全景數據、業務協同、智能決策，推動管理創新。提高設備狀態監測管理的效率和效益，提升設備檢修管理及綜合生產管理集約化水平提升設備檢修管理及綜合生產管理集約化水平。

4.3 提升流域安全保障和管理能力

加強氣象、水質、工程與地質等要素的監測，提高針對氣象及洪澇災害、泥石流等次生災害、水質污染的保障能力。提升各類自然災害和突發事故的預測預警能力、應急響應能力和快速決策指揮能力。

4.4 具備跨流域、多電站的集中托管和優化調控能力

一體化管控平臺及各類決策支持系統具備跨流域、多電站的標準化快速接入能力，實現對被托管電站的遙測、遙信、遙控、遙調監控功能、水庫調度功能，以及日常生產管理功能。

4.5 提高源網協調與水資源綜合利用水平

深化電力系統穩定器（PSS）、一次調頻的控制與安全策略，加強AGC/AVC 與調速/勵磁系統協調控制，提高機組快速響應能力和源網協調的能力。與建設目標結合，實現供水調度、生態等綜合利用功能，提高水資源的綜合利用水平。

4.6 提高區域電網調控自動化水平、安全性、穩定性及可靠性

實現更加智能化的區域電網調控，進一步優化電力資源的配置；提高供電的可靠性和供電質量、擴大供電能力、實現區域電網高效經濟運行。

5 結論

該項目主要包括水利電力集控系統、基礎支撐系統、電網調控系統、DLP 大屏顯示系統四個主體系統，該項目于2018 年7 月15 日通過竣工驗收，建管局水調、電調、水電站集控業務已利用該平臺開展業務，截止目前系統已集中遠程控制大型水庫2 座、水電站6 座、變電站6 座，按照傳統管理模式為確保以上14 項工程的正常運行管理需最低配置204 人，通過集控系統的運行目前僅配置51 人就完成以上14 項工程的運行管理任務，減員增效顯著，每年減少人員成本2000 萬元以上。對解決伊河建管局水電運行人員緊缺，全面提高管理水平和經濟效益起到關鍵作用。建成全國僅有的集水調、電調、網調與一體的多項目、多工程水利電力調度與遠程集控項目。為建管局提高工程自動化水平和流域水資源的統一調度管理奠定了良好的基礎，為水利工程管理單位提高運行管理的整體性、系統性、協調性提供了可借鑒的技術方法，同時也為大型水電開發企業統籌多屬性、國內流域管理單位、多類型水利水電、電力工程的統一調度、遠程集中監控以及運行提供了可借鑒的整體解決方案。