水電站操作員站延伸的實現及試驗要點介紹

曹艷明，高 峰，李繼業

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川成都 610051)

0 引言

水電站由于其地域的特殊性，大多建設在交通不便、人煙稀少的偏遠山區，距離城市較遠。為保障水電站電力安全生產及設備的穩定運行，運行值班人員需進行24 h倒班監視，檢修維護人員隨時待命以消除故障，造成了大量的人力、物力資源浪費。而流域電站集控中心大多建設在城市，對所接入的各個電站進行集中調度和控制管理。隨著計算機技術、網絡技術、通信技術等信息技術的不斷發展和企業以人為本管理理念的進一步深入，水電站的運維管理模式也發生著較大的改變，尤其是流域梯級水電站正由傳統的“電站全監全控、集控重點監控”向“集控全監全控、電站無人值班(少人值守)”轉變。新的運維管理模式實質上是將水電站中央控制室延伸至流域集控中心，電站運行人員在集控中心即可完成對本電站設備的實時監控并協調現場值守人員開展相關工作。新的運維管理模式對集控中心提出了全監全控、安全可靠、遠程現地無差異化等新的需求。水電站操作員站的延伸建設就是一大進步。

1 傳統集控模式簡介

1.1 傳統集控模式如圖1所示。流域梯級水電站與集控中心通過公用協議方式進行數據通信。各電站的電力生產數據采用全采全送的方式上送集控中心，并接收集控中心下發的遙調、遙控指令；集控中心通過通信網關機直接和各電站LCU之間通信，不需要通過站控層主機轉發；集控中心的下行命令直接調用流域各電站側計算機監控系統的相關流程，實現對廠站側設備的控制。

圖1 傳統集控模式示意圖

1.2 傳統集控模式存在以下難題

(1) 系統異構造成同步有一定難度。集控中心監控系統和電站監控系統是兩套定位及功能設計不一樣的異構系統，兩者在畫面及事件等方面很難完全保持一致，尤其是動態一致性方面。當電站與集控中心監控系統為不同廠家品牌時，要實時保持兩者在畫面及事件等方面的一致性將更加面臨一系列技術難題，需要大量的人力物力投入。

(2) 分工界面有重疊、不清晰，集控中心與電站運行人員分屬兩個系統，但是要協同完成在線監控、應急、分析等各項工作。分工界面有重疊，易出現責任劃分不清、工作相互推諉的情況，不利于設備健康管理。

2 操作員站延伸模式實現

2.1 操作員站延伸模式實現示意圖如圖2所示。該模式在傳統集控模式的基礎上，將電站監控系統的操作員站向集控中心延伸。即在電站側增加兩臺縱向加密裝置，集控中心增加對應的縱向加密裝置和兩臺操作員站并部署電站側操作員站的全部功能，并以數據組播方式直接從電站核心交換機中收發數據實現監控系統集控中心延伸側與電站側調控側的畫面、事件、報警信息及時標等完全一致。

圖2 操作員站延伸模式示意圖

2.2 操作員站延伸模式的實現，不僅與原先的遠程集中控制系統構成了互為備用的雙系統，也將集控中心與電站運行人員的職責劃分更加明確、清晰。提高了電站遠程值班的安全性、可靠性，降低了運行管理難度，同時也實現了“遠程集控、無人值班(少人值守)”的運行模式。該模式讓水電站職工也可以在城市工作生活，大大增加了水電站運行員工的歸屬感和幸福感，也進一步體現了企業以人為本的管理理念。

3 操作員站延伸后的試驗項目及重點注意事項

3.1 試驗項目

3.1.1 聯網靜態調試

電站側搭建一臺臨時主機并將該臨時主機從電廠監控系統內網中獨立出來，通過遠程通信通道與集控側兩臺新增操作員站聯網。聯網須檢測系統主要功能是否運行正常，包括：網絡互聯調試。配置兩側縱向加密裝置，確保新增操作員站與臨時主機通信正常。系統功能調試。檢查新增操作員站主機狀態、節點狀態、語音功能、一覽表、報表、歷史曲線等功能是否滿足要求。上行信號調試。在臨時主機上模擬開關量、SOE量、模擬量的變化，在新增操作員站上觀察簡報、畫面、光字、測點索引功能是否正確，同時核對數據刷新是否正常、準確。下行控制信號調試。在新增操作員站上進行下行控制令的操作測試，核對簡報以及測試控制令能否正常下發到臨時主機。

3.1.2 聯網通信性能檢查

聯網靜態試驗通過后，按照設計要求將延伸操作員站接入廠內監控系統內網，檢測在遠程網絡互聯情況下的系統性能和功能，包括：延伸操作員站與廠內操作員站畫面完整性、一致性檢查，以及數據刷新檢查；單個/批量事件和報警列表一致性檢查；電廠主機遠程監視延伸操作員站的功能檢查；延伸操作員站硬件性能、軟件功能檢查；通信網絡流量檢查；通信通道單故障測試。

3.1.3 系統功能性測試

聯網通信性能檢查通過后，測試電廠主機遠程控制管理延伸操作員站的功能是否與廠內操作員站一致，以及新增操作員站的功能是否完整，包括：測試修改用戶組態、用戶權限組態功能。測試進程監視、自啟動配置、啟停以及服務器啟停等功能。測試一覽表查詢、保存以及報表查詢、歷史曲線等歷史庫功能。測試報表打印、畫面打印、一覽表打印、簡報打印等打印功能。測試語音報警、對時等其他輔助功能。

3.1.4 上行信號變位測試

系統功能性測試通過后，在電站側每個PLC的模擬量、溫度量、開關量、SOE量、脈沖量等每種信號中隨機選取10個信號，進行手動模擬測值變化和品質變化的操作，檢查延伸操作員站的對應信號刷新是否正常，并測定刷新延時。檢查的功能包括：測點索引監視界面功能；簡報監視界面功能，并檢查簡報多窗口報警的一致性；畫面監視功能。

3.1.5 下發控制令測試

上行信號變位測試通過后，在電廠的控制信號中隨機選取不影響電站機組、GIS等主設備正常運行的信號進行動態試驗，檢查延伸操作員站下發控制令是否正常，并測定下發延時，測試的控制令信號包括：通過畫面設定機組負荷增減操作，分別通過設定值和微增、微減的方式調節；通過畫面按鈕微增、微減的方式調節機組無功功率；通過畫面按鈕下發模出量切換設備的運行方式。

3.2 重點注意事項

3.2.1 試驗條件

試驗前對相關試驗人員進行方案講解，使其熟悉整個試驗方案。集控中心至電廠通信通道已開通并完成通道性能測試。集控中心側延伸操作員站及配套設備軟硬件安裝部署已完成。電站側縱向加密裝置和網線已安裝部署到位。相關試驗人員保持通信暢通，原則上通過座機進行聯系。試驗過程中發生異常應立即暫停試驗，待原因查清后方可繼續進行試驗。

3.2.2 試驗風險分析

通信網絡可能中斷；操作延時可能過長；系統誤發控制命令；人員誤動；監控系統內網流量過載；通信網絡IP地址沖突；黑客入侵等網絡不完全事件。

3.2.3 試驗風險控制措施

在通信通道網管設備上實時監視通信網絡狀態，發生通信網絡中斷、操作延時過長等網絡異常情況時及時優化通信通道配置。試驗設備接入電站監控系統內網前，做好延伸操作員站系統重啟工作，清理延伸操作員站系統內存，防止系統誤發控制命令等設備異常情況發生。試驗過程中做好操作監視、操作權限控制以及系統操作口令管控，防止人員誤動等人為事故發生。試驗過程中嚴格執行工作票等工作制度，試驗人員嚴格進行試驗項目，做好試驗過程記錄，無關人員不得進入試驗區域，防止人員誤動事故發生。監控系統內網交換機對延伸操作員站接入端口進行網絡流量管控設置，防止內網流量過載發生。通信網絡上對延伸操作員站接入端口進行網絡IP地址綁定設置，防止IP地址沖突發生。試驗前，確認通信通道上縱向加密認證裝置的安全策略的符合性和完整性，確認延伸操作員站加固軟件或防病毒軟件完整安裝并啟用，防止發生網絡不安全事件。試驗過程中，出現不可控異常情況時，拔掉電站側延伸操作員站網絡端口連接，斷開延伸操作員站及延伸通信通道與電站監控系統內網的物理連接，防止不可控異常情況擴大。試驗項目嚴格按照計劃流程進行，不得漏項，并逐項進行核對，做好試驗測試記錄。

4 結論

水電站操作員站延伸至集控中心使得“遠程集控、無人值班(少人值守)”運行管理模式得以真正意義上的實現，并且實現了“梯級監控+電站操作員站延伸”的雙系統功能，大幅提升了集控中心的遠端監控能力，進一步提高了系統的安全、可靠性和企業的經濟效益，同時降低了運行管理難度及一線生產人員的勞動強度，提升了一線生產人員的幸福感。隨著水電站值班方式改革和發展，必將有越來越多的水電站發展遠程集控技術和實行無人值班模式，希望本文能給同行一些啟發與借鑒。