集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

傅元秀

（華自科技股份有限公司技術(shù)部，湖南長(zhǎng)沙，410205）

0 引言

建立遠(yuǎn)程集控中心，可以對(duì)下屬各電站進(jìn)行集中管理，更好地預(yù)測(cè)各電站的發(fā)電狀況，提高集團(tuán)公司在電網(wǎng)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；建立遠(yuǎn)程集控中心，同時(shí)有利于提高下屬各電站群的機(jī)組及整體運(yùn)行效率，通過(guò)對(duì)集控中心下屬的各電站集中管理，可以更好地從優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的角度分析，結(jié)合實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，制定電站的最優(yōu)運(yùn)行方式，獲取最大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益根據(jù)湖北清江公司隔河巖電廠的4座自備電站的實(shí)際情況，提出了曬谷坪集控中心的方案，重點(diǎn)對(duì)集控中心改造方案進(jìn)行了分析和探討，曬谷坪集控中心投運(yùn)以來(lái)，為清江公司優(yōu)化調(diào)度，提高效率等方面提供了良好的保障。

1 概況

曬谷坪集控中心位于湖北省宜昌市長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣——隔河巖電廠廠區(qū)內(nèi)辦公大樓，距長(zhǎng)陽(yáng)縣約3km，屬于清江流域梯級(jí)電站上的第二個(gè)電站，距上游一級(jí)電站柳樹坪電站約150km；距下游三級(jí)電站高壩洲自備電站約85km；西寺坪電站與隔河巖電廠相隔較近。見圖1。

圖1 曬谷坪集控中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

集控中心設(shè)備配置：直流系統(tǒng)兩套、逆變電流兩套、衛(wèi)星定位兩套、監(jiān)控后臺(tái)兩套，并通訊互為冗余，分層式組態(tài)軟件設(shè)計(jì)；集控室分多臺(tái)顯示屏分別監(jiān)控不同的電站運(yùn)行情況。

曬谷坪電站（2×5500kW）現(xiàn)有華自科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱華自科技）的自動(dòng)化成套設(shè)備：兩套機(jī)組LCU屏、一套公用LCU屏及三臺(tái)輔機(jī)LCU屏，2套冗余自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備；西寺坪梯級(jí)電站（2×（3×550kW））共6套機(jī)組LCU屏，2套公用LCU屏，2套冗余自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備；高壩洲自備電站（2×3000kW）也更換了華自科技的自動(dòng)化成套設(shè)備，兩套機(jī)組LCU屏，1套公用LCU屏，2套自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備兩套。柳樹坪電站（1×20MW）2019年經(jīng)過(guò)自動(dòng)化改造，配置了1套機(jī)組LCU屏，1套公用LCU屏，及采用華自科技HZ3000通訊管理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

監(jiān)控中心與電站采用雙光網(wǎng)通訊方式。

2 監(jiān)控系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)可分為集控中心和電站層，其業(yè)務(wù)范圍將包括水電站集中控制系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)等。

在集控中心調(diào)度層，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)將調(diào)度層各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行集成、整合、再加工，形成能表述電站生產(chǎn)運(yùn)行全貌的數(shù)據(jù)與信息成果。廠站層為集控中心所轄的變電站及水電站按業(yè)務(wù)類別劃分的各專業(yè)系統(tǒng)，包括電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、水情遙測(cè)站點(diǎn)以及其它專業(yè)子系統(tǒng)等。

集控中心的控制調(diào)節(jié)方式為：

（1）調(diào)控命令和設(shè)定值直接發(fā)到梯級(jí)電站廠站層計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)控機(jī)組、閘門及其它設(shè)備。

（2）集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)直接控制、調(diào)度梯級(jí)電站機(jī)組、主要開關(guān)和閘門等設(shè)備，機(jī)組、閘門設(shè)定值和控制命令等從集控中心發(fā)到梯級(jí)電站LCU，梯級(jí)電站LCU執(zhí)行這些命令并返回足夠的信息給集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。

當(dāng)由于故障使得梯級(jí)電站與集控中心聯(lián)系中斷時(shí)，可通過(guò)電站控制室的操作員站或現(xiàn)地LCU對(duì)電站機(jī)組進(jìn)行控制。

根據(jù)集控中心的業(yè)務(wù)定位，可歸納出應(yīng)對(duì)應(yīng)具備的功能（包括但不局限于）為數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制等，并滿足上級(jí)調(diào)度部門通過(guò)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)各電站四遙（遙信、遙測(cè)、遙調(diào)和遙控）功能。

由于集控中心距離高壩州電站和柳樹坪電站距離較遠(yuǎn)，非常需要采用“無(wú)人值班（少人值守）”“擴(kuò)大廠站”“遠(yuǎn)程集中控制”的運(yùn)行管理方式。目標(biāo)是建設(shè)一套將曬谷坪自備電站、西寺坪自備電站、高壩州自備電站和柳樹坪自備電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制接入集控中心的系統(tǒng)。

各電站與集控中心屬于并行關(guān)系，在后臺(tái)中都為主站，分別與對(duì)應(yīng)設(shè)備進(jìn)行通訊，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論子站的服務(wù)器或者集控的服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題，都不會(huì)影響對(duì)方的通訊。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

集控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用了華自科技公司先進(jìn)的、可靠的、有成功經(jīng)驗(yàn)的HZ300計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)控功能分布在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。對(duì)系統(tǒng)而言節(jié)點(diǎn)功能、資源相對(duì)獨(dú)立而又便于其他節(jié)點(diǎn)共享，并且為今后功能擴(kuò)充提供了較大的方便。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備中出現(xiàn)故障或不工作，不影響系統(tǒng)其他部分的運(yùn)行。

服務(wù)器、操作員工作站和工程師工作站等都直接接入網(wǎng)絡(luò)，具備高速通訊和共享資源的能力。網(wǎng)絡(luò)上接入的每一設(shè)備都具有自己特定的功能，實(shí)現(xiàn)功能的分布，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他節(jié)點(diǎn)通訊，既保證了某一設(shè)備故障只影響局部功能，又利于今后功能的擴(kuò)充。

關(guān)于監(jiān)控軟件方面的配置，子站配置以曬谷坪電站為例：站內(nèi)有一臺(tái)惠普服務(wù)器（DL388）作為主機(jī)，分別與站內(nèi)的PLC（施耐德M580）和通訊管理機(jī)（HZ320）進(jìn)行通訊，并且是雙網(wǎng)段進(jìn)行通訊。在后臺(tái)配置內(nèi)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)添加服務(wù)器和各通訊管理機(jī)，并在IP處添加雙網(wǎng)段的IP地址；在驅(qū)動(dòng)配置內(nèi)添加以太網(wǎng)組，在組內(nèi)配置兩行分別為PLC一二網(wǎng)段的IP地址，然后進(jìn)行發(fā)布，即可實(shí)現(xiàn)站內(nèi)雙網(wǎng)段通訊。

集控內(nèi)有八臺(tái)惠普服務(wù)器：兩臺(tái)主服務(wù)器（DL580）、兩臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器（DL388）、兩臺(tái)操作員站（DL388）、通訊工作站（DL388）、工程師站（DL388）；一臺(tái)GPS，2套UPS電源。目前的網(wǎng)絡(luò)配置為：1#主服務(wù)器、1#歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、1#操作員站、語(yǔ)音報(bào)警主機(jī)作為一網(wǎng)段配置。因?yàn)檫€要與曬谷坪電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行通訊，所以還需在1#主服務(wù)器的系統(tǒng)配置內(nèi)添加曬谷坪內(nèi)的管理機(jī)；在驅(qū)動(dòng)配置內(nèi)添加曬谷坪各個(gè)PLC的配置，然后進(jìn)行發(fā)布。二網(wǎng)段配置相似。

如上所述，即可實(shí)現(xiàn)子站與集控分別獨(dú)立通訊，同為主機(jī)的配置。并且滿足雙網(wǎng)段冗余的要求。

試驗(yàn)站內(nèi)雙網(wǎng)段：首先拔掉服務(wù)器上二網(wǎng)段的網(wǎng)線，報(bào)二網(wǎng)段通訊中斷，但畫面并無(wú)影響，一網(wǎng)段通訊正常，遙信遙測(cè)遙控都正常，然后插上并無(wú)影響；然后拔掉服務(wù)器上一網(wǎng)段的網(wǎng)線，報(bào)一網(wǎng)段設(shè)備通訊中斷，畫面內(nèi)斷路器圖標(biāo)變灰色，遙測(cè)保持上一秒數(shù)據(jù)并變灰，幾秒后，通訊恢復(fù)，畫面正常，再觀察遙信遙測(cè)遙控都正常。

試驗(yàn)集控和子站同為主機(jī)：首先關(guān)閉子站內(nèi)服務(wù)器，集控內(nèi)的通訊一切正常，遙信遙測(cè)遙控都無(wú)影響；然后關(guān)閉集控內(nèi)服務(wù)器，子站內(nèi)的通訊一切正常，遙信遙測(cè)遙控都無(wú)影響。

4 總結(jié)

自曬谷坪集控中心投入運(yùn)行以來(lái)，曬谷坪自備電站、高壩州自備電站、柳樹坪自備電站陸續(xù)成功的接入集控中心。作為獨(dú)立于電站的集控中心，已具備實(shí)時(shí)觀察電站上送監(jiān)控系統(tǒng)的各類信息，并能對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制；為實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備的集中靈活控制，將人員從現(xiàn)場(chǎng)工作中解放、提高工作效率提供了技術(shù)保障。