大金坪水電站和洪一水電站集控方案探討

付紹勇,楊炳全

(四川松林河流域開(kāi)發(fā)有限公司,四川石棉,625400)

1 電站概況

大金坪水電站位于四川省雅安地區(qū)石棉縣境內(nèi)、大渡河中游右岸一級(jí)支流松林河上,距成都市338km,距雅安市 218km,電站廠房距石棉縣城16km。電站總?cè)萘?129MW,保證出力 28.6MW,年利用小時(shí)數(shù) 4930h,年發(fā)電量 6.36×108kW·h。電站裝設(shè)三臺(tái) 43MW混流式機(jī)組,工程規(guī)模屬中型,首臺(tái)機(jī)發(fā)電時(shí)間為 2007年6月30日,2007年8月5日第三臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。電站運(yùn)行方式:豐水期帶基本負(fù)荷運(yùn)行,枯水期承擔(dān)部分峰荷任務(wù)。

洪一電站位于四川省雅安地區(qū)石棉縣與甘孜州九龍縣交界的松林河次源 -洪壩河上,首部樞紐位于九龍縣境內(nèi),發(fā)電廠房位于石棉縣境內(nèi),是一座引水式電站,隧洞全長(zhǎng) 5663m。洪一電站是松林河流域“一庫(kù)九級(jí)”梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案中洪壩河干流河段最下游的梯級(jí)水電站,下游與大金坪電站相連,上游與已建成的濱東水電站相連。洪一電站通過(guò)一回 220kV線路送電至大金坪水電站,接入石棉 500kV變電站。電站裝機(jī) 2臺(tái) 40MW機(jī)組,首臺(tái)機(jī)于 2009年5月24日并網(wǎng)發(fā)電,2009年5月30日第二臺(tái)機(jī)組發(fā)電。

2 大金坪電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

大金坪水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為電站層及現(xiàn)地層兩級(jí)。電站層設(shè)備包括:主機(jī)/操作員工作站、工程師工作站、遠(yuǎn)程通訊工作站、廠內(nèi)通訊工作站、ON-CALL及語(yǔ)音報(bào)警工作站、打印處理服務(wù)系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘裝置、電站層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電站層 UPS設(shè)備等。電站層配置為 6套 HP級(jí)工作站,2臺(tái)打印機(jī),1套 GPS,2套 UPS和 2套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。現(xiàn)地層設(shè)備包括:3套機(jī)組現(xiàn)地控制單元(LCU1～LCU3),1套全廠公用現(xiàn)地控制單元(LCU4),一套開(kāi)關(guān)站現(xiàn)地控制單元(LCU5)?，F(xiàn)地控制單元 PLC配置的是施奈德 Quantum系列設(shè)備 PLC和同檔次的 I/O模件,10.4″GP觸摸屏,深圳智能自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置,交流采樣表,功率變送器等設(shè)備。

四川松林河大金坪水電站是 2007年6月正式投入運(yùn)行的,投運(yùn)至今兩年多來(lái),計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要存在以下不足:(1)除主機(jī)/操作員站外,其他工作站 CPU類型為 intel奔騰 4處理器,內(nèi)存僅為 512M,不能滿足改造后作為集控中心運(yùn)行的要求;(2)原監(jiān)控系統(tǒng)不能自動(dòng)接收調(diào)度 AGC、AVC指令,而是通過(guò) RTU接收,人為調(diào)節(jié)機(jī)組出力,不利于合理分配機(jī)組運(yùn)行率,節(jié)省能源,降低成本;(3)原監(jiān)控系統(tǒng)不能接入省調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng),同時(shí)交換機(jī)容量已經(jīng)飽和,不能接入新投產(chǎn)洪一水電站的信息;(4)由于監(jiān)控系統(tǒng)的原因,造成投運(yùn)以來(lái)常出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定、死機(jī)等不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題。

根據(jù)目前的具體情況,擬對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造,在保留目前硬件配置基本不變的前提下,更換其它廠家成熟的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),提高其運(yùn)行可靠性。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造后,將極大提高電站的自動(dòng)化水平,減少運(yùn)行維護(hù)工作量,提高設(shè)備的自動(dòng)化水平和安全可靠性,從而創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 大金坪、洪一水電站集控的必要性

大金坪水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由成都卓越科技工程公司提供,性能一般。洪一水電站監(jiān)控系統(tǒng)由南京南瑞自控有限公司提供,運(yùn)行良好。兩水電站設(shè)計(jì)初期,由國(guó)家電力公司西北勘測(cè)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)統(tǒng)籌設(shè)計(jì),后期由于其他原因,洪一水電站交由成都市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)為松林河控股單位的阿水公司,對(duì)松林河的遠(yuǎn)景規(guī)劃為三步走戰(zhàn)略,即先各站控制,再梯調(diào)集控,最后遠(yuǎn)控。正因如此,導(dǎo)致兩站設(shè)計(jì)理念及控制模式發(fā)生變化,致使現(xiàn)在大金坪、洪一水電站兩站是分開(kāi)控制。

隨著水電廠“無(wú)人值班”(少人值守)成為大趨勢(shì),以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求,有必要改造現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)大金坪、洪一水電站集中控制。

同時(shí),為實(shí)現(xiàn)中水四川公司梯級(jí)電站的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。在滿足電網(wǎng)調(diào)度要求的前提下,合理分配梯級(jí)各電站的發(fā)電出力,為實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。集控中心控制模式采用流域集控與廠站監(jiān)控相結(jié)合的控制模式,實(shí)現(xiàn)梯級(jí)各電站的“無(wú)人值班”(少人值守),降低生產(chǎn)管理成本,適應(yīng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)需要,增強(qiáng)公司核心競(jìng)爭(zhēng)力。

4 松林河流域集控方案

根據(jù)大金坪、洪一水電站的實(shí)際情況及流域特點(diǎn),對(duì)改造現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)提出了以下幾種改造方案。

4.1 完善大金坪水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自身改造方案

本方案主要針對(duì)大金坪水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造,全部更換上位機(jī)軟件系統(tǒng),采用國(guó)內(nèi)資質(zhì)較高的廠商監(jiān)控系統(tǒng)軟件,并更換所有的PLC控制程序和觸摸屏畫面,以及與各系統(tǒng)之間的通訊程序等。

該方案改造范圍僅局限于大金坪水電站自身系統(tǒng),與洪一水電站及集控中心無(wú)關(guān)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看,此方案不可取。

4.2 將洪一電站監(jiān)控系統(tǒng)信息接入大金坪電站分開(kāi)控制

本方案主要內(nèi)容為在上一方案的改造基礎(chǔ)上,再將洪一電站信息接入大金坪水電站控制。但控制模式為兩站操作員站分別控制,相當(dāng)于將洪一電站中控制操作員站延伸至大金坪中控室。該方案雖然名義上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)控,但本質(zhì)上仍屬分層控制。

4.3 一廠多站集中監(jiān)控(監(jiān)控信息匯聚點(diǎn)模式)

本方案主要內(nèi)容為在第一方案改造基礎(chǔ)上,再將洪一電站監(jiān)控信息接入大金坪水電站集中控制,相當(dāng)于將洪一電站作為大金坪電站的擴(kuò)大廠站模式運(yùn)行,洪一電站現(xiàn)地 LCU作為大金坪電站擴(kuò)展LCU運(yùn)行,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置,實(shí)現(xiàn)大金坪電站對(duì)洪一電站 LCU的監(jiān)視和控制。洪一電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)可以監(jiān)視到洪一電站的運(yùn)行數(shù)據(jù),在正常運(yùn)行情況下,洪一電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)控制權(quán)被閉鎖,只有在兩站之間的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷情況下,恢復(fù)洪一電站上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)地 LCU的控制權(quán)。

增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式(含擴(kuò)大廠站模式)控制技術(shù)已非常成熟,國(guó)內(nèi)已成功實(shí)施并投運(yùn)了多個(gè)增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式的集控中心。如,浙江珊溪集控中心、浙江華光潭集控中心、四川白水江集控中心、四川田灣河集控中心、重慶巴山集控中心(正在投運(yùn))等。這些集控中心在使用過(guò)程中效果良好,有力地提高了整個(gè)流域梯級(jí)電站的綜合自動(dòng)化水平和管理水平,完全能滿足流域梯級(jí)電站“無(wú)人值班”(少人值守)的要求。

綜合比較硬件成本(本方案不用增加多余的硬件)、安全性、可靠性、維護(hù)方便性和實(shí)施難度及工期等因素,可以看出增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式結(jié)構(gòu)為比較理想的接入方案。

4.4 松林河公司基地建梯調(diào)中心(集控分中心模式)

本方案主要工作為在松林河公司基地重新建立一個(gè)梯調(diào)中心,集控中心的上位機(jī)與大金坪、洪一電站上位機(jī)組網(wǎng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置,實(shí)現(xiàn)集控中心與電站上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)大金坪電站、洪一電站 LCU的冗余監(jiān)視和控制。

松林河集控中心能對(duì)大金坪、洪一電站的機(jī)組、公用開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制和獨(dú)立的數(shù)據(jù)紀(jì)錄存儲(chǔ),直接采集相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時(shí)性,方便集控中心和電站上位機(jī)單獨(dú)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理。

5 兩種方案最優(yōu)比較

下面分析比較監(jiān)控匯聚點(diǎn)和集控分中心方案。

5.1 一廠多站集中監(jiān)控方案(監(jiān)控信息匯聚點(diǎn)模式)

5.1.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述。全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由大金坪水電站、洪一水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)可采用分層分布式的雙光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);雙機(jī)容錯(cuò)、客戶 /服務(wù)體系結(jié)構(gòu),選用成熟的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶操作系統(tǒng)(UNIX,WINDOWSNT),IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)約;采用光纖實(shí)現(xiàn)與各站上位機(jī)的雙向通訊。采用以網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為中心的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),系統(tǒng)共分兩層:(1)電站控制層。完成對(duì)本站的控制和監(jiān)視;(2)現(xiàn)地控制層。完成對(duì)本設(shè)備單元的數(shù)據(jù)采集和當(dāng)?shù)乜刂?并完成對(duì)上下位機(jī)間的雙向數(shù)據(jù)通訊的要求。

5.1.2 一廠多站集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。匯聚點(diǎn)監(jiān)控中心控制層網(wǎng)絡(luò),由控制層監(jiān)控設(shè)備、機(jī)組LCU、公用 LCU、電站開(kāi)關(guān)站 LCU組成雙網(wǎng)星型。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為光纖以太網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大于或等于 100Mbps,傳輸速率為自適應(yīng)式,采用TCP/IP協(xié)議,遵循 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

大金坪電站與洪一電站監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)采用光纖雙通道結(jié)構(gòu)(100/1000M通道 2×2專用光芯),通過(guò)大金坪、洪一電站的主交換機(jī)直接相連。主交換機(jī)作為兩電站連接的核心,大金坪電站可以對(duì)洪一電站進(jìn)行運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制操作。

一廠多站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 1)和功能如下:(1)主控計(jì)算機(jī)兩臺(tái):管理梯級(jí)上各電站的運(yùn)行,具有自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、歷史數(shù)據(jù)保存、統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)、通過(guò)交換機(jī)與各電站通訊等功能;(2)操作員工作站兩臺(tái):作為梯調(diào)值班人員的操作控制臺(tái)(雙屏),配置工作站兩臺(tái),互為備用,是運(yùn)行人員與計(jì)算機(jī)人機(jī)聯(lián)系的接口,以完成對(duì)大金坪和洪一兩站的遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視;(3)工程師工作站一臺(tái):對(duì)全廠監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行在線或離線維護(hù),網(wǎng)絡(luò)的管理;(4)調(diào)度通訊服務(wù)器兩臺(tái):通訊工作站采用 SUN公司高性能服務(wù)器,集控中心設(shè)置 2臺(tái)調(diào)度通訊工作站,直接接入監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)調(diào)度信號(hào)的直采直送;(5)集控通訊工作站兩臺(tái):集控通訊工作站采用 SUN公司高性能服務(wù)器,負(fù)責(zé)和洪一電站的通訊,實(shí)現(xiàn)對(duì)洪一電站實(shí)時(shí)、可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制操作。

圖 1 大金坪、洪一集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.1.3 洪一水電站監(jiān)控系統(tǒng)接入?yún)R聚點(diǎn)方案。洪一電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由南瑞自控公司完成,采用 SSJ-3000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),目前洪一水電站已連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間。為了安全、可靠地完成集控中心對(duì)洪一電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制,洪一電站目前配置的魏德米勒交換機(jī)需要更換為赫斯曼 POWERMICE型三層工業(yè)級(jí)交換機(jī)(支持路由和環(huán)網(wǎng)),并且增加兩臺(tái)集控中心通訊機(jī)(SUNU24),改造完成后,洪一電站上位機(jī)配置簡(jiǎn)單實(shí)用而可靠,現(xiàn)地 LCU性能穩(wěn)定,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作穩(wěn)固,這為建設(shè)功能強(qiáng)大齊全的集控中心打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從洪一電站交換機(jī)接出到大金坪電站,僅需對(duì)大金坪、洪一電站交換機(jī)作簡(jiǎn)單的路由配置及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議配置,就可以使大金坪電站和洪一電站的系統(tǒng)相通,并能屏蔽洪一電站與集控中心間的廣播風(fēng)暴,從而實(shí)現(xiàn)大金坪電站直接對(duì)兩個(gè)電站機(jī)組 LCU、公用開(kāi)關(guān)站 LCU安全、可靠地通信,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)洪一電站的直采直控。同時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接清晰、安全、可靠。

為了保證洪一水電站具有很高的運(yùn)行可靠性,對(duì)其進(jìn)行了增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式配置。增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式與擴(kuò)大廠站模式的主要區(qū)別在于:前者在洪一電站側(cè)保留了目前的上位機(jī)系統(tǒng),這樣當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷,洪一電站可以通過(guò)完整的上位機(jī)系統(tǒng)完成生產(chǎn)運(yùn)行;后者在電站側(cè)未配置上位機(jī)系統(tǒng)。大金坪電站和洪一電站的上位機(jī)并列監(jiān)視和控制各電站的現(xiàn)地 LCU,通過(guò)設(shè)置控制權(quán),確定同一時(shí)刻,僅能在電站側(cè)或集控側(cè)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)和控制操作。

5.1.3 實(shí)施難度及工期。因?yàn)楹橐浑娬颈O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備無(wú)變化,大金坪電站和洪一電站主機(jī)與 LCU通信的軟件完全一致,所以接入工作容易、安全、可靠,且實(shí)施工期短。

5.1.4 優(yōu)點(diǎn)。監(jiān)控信息匯聚點(diǎn)能對(duì)大金坪、洪一電站的機(jī)組、公用開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制和獨(dú)立的數(shù)據(jù)紀(jì)錄存儲(chǔ),直接采集相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時(shí)性,方便集控中心和電站上位機(jī)單獨(dú)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理。電站的機(jī)組也是集控的機(jī)組,這種增強(qiáng)型的擴(kuò)大廠站模式尤其適用于整個(gè)流域電站機(jī)組臺(tái)數(shù)不是很多的集控中心。集控中心上位機(jī)擔(dān)負(fù)主要的運(yùn)行工作,電站上位機(jī)承擔(dān)維護(hù),檢驗(yàn)試操作以及與特殊情況下運(yùn)行的任務(wù)。

對(duì)于松林河流域這種中型集控中心來(lái)說(shuō),增強(qiáng)型擴(kuò)大廠站模式是一種比較理想又行之有效的選擇。如果采用通訊機(jī)來(lái)作為數(shù)據(jù)交換的介質(zhì),為保證數(shù)據(jù)交換的可靠性,需再配置一套通訊機(jī)構(gòu)成冗余通訊機(jī),這樣不僅增加了設(shè)備成本,加重了設(shè)備維護(hù)負(fù)擔(dān),同時(shí)又降低了實(shí)時(shí)性,增加了故障點(diǎn)。而匯聚點(diǎn)集控中心直采直控現(xiàn)地機(jī)組LCU、公用開(kāi)關(guān)站 LCU將不存在前述問(wèn)題。

5.2 松林河公司基地建梯調(diào)中心方案(集控分中心模式)

5.2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述。全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由松林河集控中心和大金坪水電站、洪一水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)可采用分層分布式的雙光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);雙機(jī)容錯(cuò)、客戶/服務(wù)體系結(jié)構(gòu),選用成熟的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶操作系統(tǒng)(UNIX,WINDOWSNT),IEEE802.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)約;采用光纖實(shí)現(xiàn)與各站上位機(jī)的雙向通訊。采用以網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為中心的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),系統(tǒng)共分三層:(1)集控中心層:完成對(duì)大金坪和洪一兩站的遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視;(2)電站控制層:完成對(duì)本站的控制和監(jiān)視;(3)現(xiàn)地控制層:完成對(duì)本設(shè)備單元的數(shù)據(jù)采集和當(dāng)?shù)乜刂?并完成對(duì)上下位機(jī)間的雙向數(shù)據(jù)通訊的要求。

圖 2 松林河集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.2.2 梯調(diào)(集控)中心結(jié)構(gòu)。松林河集控中心控制層網(wǎng)絡(luò)由各工作站經(jīng)由住交換機(jī)組成雙網(wǎng)星型。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為光纖以太網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大于或等于 100Mbps,傳輸速率為自適應(yīng)式,采用 TCP/IP協(xié)議,遵循 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

松林河集控中心與大金坪、洪一電站監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)采用光纖雙通道結(jié)構(gòu)(100/1000M通道2×2專用光芯),通過(guò)通訊工作站相連,主交換機(jī)作為這兩個(gè)電站連接的核心;集控中心可以對(duì)大金坪電站、洪一電站進(jìn)行運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制操作。

梯調(diào)(集控)中心監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 2)和功能如下:(1)主控計(jì)算機(jī)兩臺(tái):管理梯級(jí)上各電站的運(yùn)行,具有自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、歷史數(shù)據(jù)保存、統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)、通過(guò)交換機(jī)與各電站通訊等功能;(2)操作員工作站兩臺(tái):作為梯調(diào)值班人員的操作控制臺(tái)(雙屏),配置工作站兩臺(tái),互為備用,是運(yùn)行人員與計(jì)算機(jī)人機(jī)聯(lián)系的接口,以完成對(duì)大金坪和洪一兩站的遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視;(3)工程師工作站一臺(tái):對(duì)全廠監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行在線或離線維護(hù),網(wǎng)絡(luò)的管理;(4)WEB工作站:完成生產(chǎn)管理信息的發(fā)布;(5)ON-CALL及語(yǔ)音報(bào)警工作站:完成語(yǔ)音報(bào)警及電話短信報(bào)警等功能;(6)與調(diào)度通訊服務(wù)器兩臺(tái):通訊工作站采用 SUN公司高性能服務(wù)器,集控中心設(shè)置 2臺(tái)調(diào)度通訊工作站,直接接入監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)調(diào)度信號(hào)的直采直送;(7)集控通訊工作站兩臺(tái):采用 SUN公司高性能服務(wù)器,負(fù)責(zé)和大金坪、洪一電站的通訊,實(shí)現(xiàn)對(duì)兩站實(shí)時(shí)、可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制操作。

此次改造主要工作包括:在松林河流域開(kāi)發(fā)有限公司石棉基地建設(shè)松林河集控中心,作為成都中水集控分中心運(yùn)行;另外涉及大金坪水電站上位機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)地 LCU改造,以及將大金坪、洪一電站接入到集控中心的工作。

5.2.3 大金坪、洪一電站接入集控中心方案。同 5.1.3,洪一電站目前配置的魏德米勒交換機(jī)需要更換為赫斯曼 POWERMICE型三層工業(yè)級(jí)交換機(jī)(支持路由和環(huán)網(wǎng)),并且增加兩臺(tái)集控中心通訊機(jī)(SUN U24)。集控中心的上位機(jī)與大金坪、洪一電站上位機(jī)組網(wǎng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置,實(shí)現(xiàn)集控中心與電站上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)大金坪電站、洪一電站 LCU的冗余監(jiān)視和控制。

同樣,從大金坪、洪一電站交換機(jī)接出到松林河集控中心,僅需對(duì)大金坪、洪一電站交換機(jī)作簡(jiǎn)單的路由配置及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議配置,就可以使集控中心和大金坪、洪一電站的上位機(jī)系統(tǒng)相通,并能屏蔽大金坪、洪一電站與集控中心間的廣播風(fēng)暴,從而實(shí)現(xiàn)了集控中心系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)大金坪電站、洪一電站交換機(jī)直接與大金坪電站、洪一電站機(jī)組 LCU、公用開(kāi)關(guān)站 LCU安全、可靠地通信,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)洪一電站的直采直控。同時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接清晰、安全、可靠。

5.2.4 實(shí)施難度及工期。因?yàn)楹橐浑娬颈O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備無(wú)變化,大金坪集控中心和洪一主機(jī)與 LCU通信的軟件完全一致,所以接入工作容易、安全、可靠,但實(shí)施工期長(zhǎng)。

5.2.5 優(yōu)缺點(diǎn)。松林河集控中心能對(duì)大金坪、洪一電站的機(jī)組、公用開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制和獨(dú)立的數(shù)據(jù)紀(jì)錄存儲(chǔ),直接采集相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時(shí)性,方便梯調(diào)集控中心和電站上位機(jī)單獨(dú)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理。此外,利用梯調(diào)中心的建設(shè)光纖通道,公司及兩站之間辦公自動(dòng)化通道也將隨之形成。缺點(diǎn)是施工工期長(zhǎng),投資較大。

6 松林河流域集控效益分析

6.1 提高電站安全運(yùn)行水平

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能迅速采集和處理大量信息,彌補(bǔ)了人的能力局限性,因而能迅速發(fā)現(xiàn)異常,及時(shí)采取措施,防止事故的發(fā)生或擴(kuò)大,大大提高了水電廠安全運(yùn)行水平。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的成功應(yīng)用,大大提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性,它能直觀指出系統(tǒng)或設(shè)備存在的問(wèn)題,增強(qiáng)了故障判斷能力,減少了排除故障時(shí)間,增加了各電站機(jī)組的可運(yùn)行小時(shí)。通過(guò)對(duì)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,可對(duì)設(shè)備的健康狀況變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷,從而對(duì)各個(gè)電站設(shè)備的運(yùn)行、檢修做到有的放矢,為設(shè)備進(jìn)行診斷檢修提供依據(jù)。

6.2 減少運(yùn)行值班人員,降低生產(chǎn)成本

實(shí)現(xiàn)大金坪電站設(shè)流域集控中心后,運(yùn)行值班人員可減少 8人。實(shí)現(xiàn)流域梯調(diào)中心后,運(yùn)行值班人員可減少 4～6人。

實(shí)現(xiàn)大金坪水電站“集中控制”、洪一水電站“少人值守”。兩站人員將精簡(jiǎn)至 46人,人員減少 8～10人,人力成本將節(jié)約 80～100萬(wàn)元 /年。

實(shí)現(xiàn)松林河梯調(diào)中心“集中控制”、大金坪水電站、洪一水電站“少人值守”。兩站人員將精簡(jiǎn)至 36人,但梯調(diào)中心集控人員將增加 10人,總體來(lái)看人員減少 4～6人,人力成本將節(jié)約 50～60萬(wàn)元 /年。

6.3 社會(huì)效益

6.3.1 提高了梯級(jí)各電站運(yùn)行的安全性。梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行之后,電站的規(guī)模更大,運(yùn)行方式復(fù)雜,在配備了全圖形工作站的調(diào)度控制臺(tái)上,集控中心值班人員可以縱觀全局,實(shí)時(shí)監(jiān)視流域各電站的運(yùn)行情況,科學(xué)地指揮流域梯級(jí)電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生事故時(shí),電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)把遙測(cè)量越限及遙信變位信號(hào)在 2s～3s之內(nèi)傳輸?shù)郊刂行?并輔助以聲光報(bào)警,幫助值班員及時(shí)分析和處理事故,縮小停電范圍和停電時(shí)間,減少停電損失。

電站或由電站引起的電力系統(tǒng)事故造成的國(guó)民經(jīng)濟(jì)直接損失和間接損失都是十分巨大的,利用現(xiàn)代化的控制手段,可以在電站或局部電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí),通過(guò)先進(jìn)可靠的自動(dòng)化手段進(jìn)行事故緊急處理,縮短停電時(shí)間,保證電站和電網(wǎng)的安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

6.3.2 保證電能質(zhì)量。電壓和頻率是電能質(zhì)量的兩個(gè)重要指標(biāo)。集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)投運(yùn)后,按照電網(wǎng)調(diào)度的命令執(zhí)行電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制和自動(dòng)電壓控制的功能,可以有效地將電網(wǎng)的頻率和系統(tǒng)的電壓控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。電網(wǎng)的頻率和電壓質(zhì)量的提高,將對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生積極的影響。

6.3.3 減輕值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度。集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)記錄各電站運(yùn)行狀況,包括正常運(yùn)行和故障信息(事件順序記錄和事故追憶)。這將大大減輕電站值班人員監(jiān)盤抄表的重復(fù)勞動(dòng),并逐漸減少電站的運(yùn)行值班人員直至達(dá)到“無(wú)人值班”(少人值守)的目的,尤其是具有良好人機(jī)界面的全圖形工作站的應(yīng)用,給集控中心值班人員監(jiān)視電站的運(yùn)行帶來(lái)了極大的便利。