集控中心監控系統的設計與實現

傅元秀

（華自科技股份有限公司技術部，湖南長沙，410205）

0 引言

建立遠程集控中心，可以對下屬各電站進行集中管理，更好地預測各電站的發電狀況，提高集團公司在電網系統的競爭優勢；建立遠程集控中心，同時有利于提高下屬各電站群的機組及整體運行效率，通過對集控中心下屬的各電站集中管理，可以更好地從優質、經濟的角度分析，結合實時和歷史數據，制定電站的最優運行方式，獲取最大的經濟和環境效益根據湖北清江公司隔河巖電廠的4座自備電站的實際情況，提出了曬谷坪集控中心的方案，重點對集控中心改造方案進行了分析和探討，曬谷坪集控中心投運以來，為清江公司優化調度，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陽土家族自治縣——隔河巖電廠廠區內辦公大樓，距長陽縣約3km，屬于清江流域梯級電站上的第二個電站，距上游一級電站柳樹坪電站約150km；距下游三級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 曬谷坪集控中心網絡拓撲圖

集控中心設備配置：直流系統兩套、逆變電流兩套、衛星定位兩套、監控后臺兩套，并通訊互為冗余，分層式組態軟件設計；集控室分多臺顯示屏分別監控不同的電站運行情況。

曬谷坪電站（2×5500kW）現有華自科技股份有限公司（以下簡稱華自科技）的自動化成套設備：兩套機組LCU屏、一套公用LCU屏及三臺輔機LCU屏，2套冗余自動化監控設備；西寺坪梯級電站（2×（3×550kW））共6套機組LCU屏，2套公用LCU屏，2套冗余自動化監控設備；高壩洲自備電站（2×3000kW）也更換了華自科技的自動化成套設備，兩套機組LCU屏，1套公用LCU屏，2套自動化監控設備兩套。柳樹坪電站（1×20MW）2019年經過自動化改造，配置了1套機組LCU屏，1套公用LCU屏，及采用華自科技HZ3000通訊管理機進行數據通訊。

監控中心與電站采用雙光網通訊方式。

2 監控系統方案

監控系統總體結構可分為集控中心和電站層，其業務范圍將包括水電站集中控制系統、自動化控制系統、調度綜合數據平臺、圖像監控系統等。

在集控中心調度層，各業務系統間的數據交換均通過調度綜合數據平臺實現，調度綜合數據平臺將調度層各業務系統數據與信息進行集成、整合、再加工，形成能表述電站生產運行全貌的數據與信息成果。廠站層為集控中心所轄的變電站及水電站按業務類別劃分的各專業系統，包括電站計算機監控系統、圖像監控系統、水情遙測站點以及其它專業子系統等。

集控中心的控制調節方式為：

（1）調控命令和設定值直接發到梯級電站廠站層計算機監控系統，由梯級電站計算機監控系統調控機組、閘門及其它設備。

（2）集控中心計算機監控系統直接控制、調度梯級電站機組、主要開關和閘門等設備，機組、閘門設定值和控制命令等從集控中心發到梯級電站LCU，梯級電站LCU執行這些命令并返回足夠的信息給集控中心計算機監控系統進行監視。

當由于故障使得梯級電站與集控中心聯系中斷時，可通過電站控制室的操作員站或現地LCU對電站機組進行控制。

根據集控中心的業務定位，可歸納出應對應具備的功能（包括但不局限于）為數據采集、監視和控制等，并滿足上級調度部門通過本系統實現對梯級各電站四遙（遙信、遙測、遙調和遙控）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，非常需要采用“無人值班（少人值守）”“擴大廠站”“遠程集中控制”的運行管理方式。目標是建設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時數據和遠程控制接入集控中心的系統。

各電站與集控中心屬于并行關系，在后臺中都為主站，分別與對應設備進行通訊，這種結構優點是無論子站的服務器或者集控的服務器出現問題，都不會影響對方的通訊。網絡結構如圖2所示。

圖2 網絡結構

3 監控系統實現

集控計算機監控系統采用了華自科技公司先進的、可靠的、有成功經驗的HZ300計算機監控系統。數據庫、監控功能分布在相應的網絡節點上。對系統而言節點功能、資源相對獨立而又便于其他節點共享，并且為今后功能擴充提供了較大的方便。網絡上的設備中出現故障或不工作，不影響系統其他部分的運行。

服務器、操作員工作站和工程師工作站等都直接接入網絡，具備高速通訊和共享資源的能力。網絡上接入的每一設備都具有自己特定的功能，實現功能的分布，通過網絡與其他節點通訊，既保證了某一設備故障只影響局部功能，又利于今后功能的擴充。

關于監控軟件方面的配置，子站配置以曬谷坪電站為例：站內有一臺惠普服務器（DL388）作為主機，分別與站內的PLC（施耐德M580）和通訊管理機（HZ320）進行通訊，并且是雙網段進行通訊。在后臺配置內，系統結構添加服務器和各通訊管理機，并在IP處添加雙網段的IP地址；在驅動配置內添加以太網組，在組內配置兩行分別為PLC一二網段的IP地址，然后進行發布，即可實現站內雙網段通訊。

集控內有八臺惠普服務器：兩臺主服務器（DL580）、兩臺歷史數據服務器（DL388）、兩臺操作員站（DL388）、通訊工作站（DL388）、工程師站（DL388）；一臺GPS，2套UPS電源。目前的網絡配置為：1#主服務器、1#歷史數據服務器、1#操作員站、語音報警主機作為一網段配置。因為還要與曬谷坪電站內的設備進行通訊，所以還需在1#主服務器的系統配置內添加曬谷坪內的管理機；在驅動配置內添加曬谷坪各個PLC的配置，然后進行發布。二網段配置相似。

如上所述，即可實現子站與集控分別獨立通訊，同為主機的配置。并且滿足雙網段冗余的要求。

試驗站內雙網段：首先拔掉服務器上二網段的網線，報二網段通訊中斷，但畫面并無影響，一網段通訊正常，遙信遙測遙控都正常，然后插上并無影響；然后拔掉服務器上一網段的網線，報一網段設備通訊中斷，畫面內斷路器圖標變灰色，遙測保持上一秒數據并變灰，幾秒后，通訊恢復，畫面正常，再觀察遙信遙測遙控都正常。

試驗集控和子站同為主機：首先關閉子站內服務器，集控內的通訊一切正常，遙信遙測遙控都無影響；然后關閉集控內服務器，子站內的通訊一切正常，遙信遙測遙控都無影響。

4 總結

自曬谷坪集控中心投入運行以來，曬谷坪自備電站、高壩州自備電站、柳樹坪自備電站陸續成功的接入集控中心。作為獨立于電站的集控中心，已具備實時觀察電站上送監控系統的各類信息，并能對電站設備進行遠方控制；為實現電站設備的集中靈活控制，將人員從現場工作中解放、提高工作效率提供了技術保障。