瀾滄江流域梯級電站集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用與經(jīng)驗探討

胥冠軍

(華能瀾滄江水電集控中心，云南昆明650214)

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深化和流域梯級水電站生產(chǎn)特性的客觀需要，流域梯級電站群的集中統(tǒng)一控制和生產(chǎn)經(jīng)營成為流域水電生產(chǎn)運行管理的發(fā)展方向,水電廠自動化科學技術、現(xiàn)代計算機控制及相關的網(wǎng)絡通信技術迅速發(fā)展，通過安全可靠的通信專用網(wǎng)絡對流域梯級電站實現(xiàn)遠方集中控制提供了強有力的技術保障。

1 華能瀾滄江水電集控中心概況

華能瀾滄江水電集控中心(以下簡稱集控中心)是結合國內(nèi)外水電行業(yè)技術和管理的發(fā)展趨勢，根據(jù)瀾滄江流域開發(fā)的實際情況以及華能瀾滄江水電有限公司(以下簡稱瀾滄江公司)的發(fā)展目標，由瀾滄江公司在云南昆明成立的生產(chǎn)運行單位。根據(jù)《中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程》(Q/CSG21003-2008)規(guī)定:“集控中心(包括流域電廠集控中心、變電站集控中心)等屬于發(fā)電廠或變電站的異地值班單位，仍屬調(diào)度系統(tǒng)的一部分，未經(jīng)調(diào)度機構同意不得自行操作、控制調(diào)度管轄范圍的任何設備?！币虼思刂行母鶕?jù)瀾滄江公司確定的職能，在調(diào)度機構的許可下，統(tǒng)一負責瀾滄江公司所管理各電站的生產(chǎn)運行監(jiān)視、遠程集中控制與操作、水庫優(yōu)化運行管理等工作。瀾滄江公司所屬各電站按照“無人值班”的技術標準進行設計和建設，并按照“無人值班、少人值守”的要求組織電力生產(chǎn)。

集控中心先期考察了國內(nèi)外流域梯級集控的建設運行情況，并委托法國EDF公司從規(guī)劃設計、建設到生產(chǎn)運行等各個階段開展咨詢工作，借鑒EDF公司先進的流域梯級管理和運行經(jīng)驗，指導集控中心的建設運行，同時通過參觀、培訓、學習,提高了集控人員的專業(yè)水平,開拓了工作視野及思路。

2007年6月21 日零時，集控中心正式投入試運行，負責對漫灣電廠6臺機組的遠程集控。

2 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)簡介

2.1 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)采用雙網(wǎng)絡星型局域網(wǎng)，采用全開放、分布式系統(tǒng)結構，硬件配置為容錯設計，不會因任何一臺計算機發(fā)生故障而引起系統(tǒng)誤操作或降低系統(tǒng)性能，如SCADA服務器、歷史數(shù)據(jù)庫服務器、電站通信服務器、交換機、GPS主機等均采用雙機配置。

《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》(電監(jiān)會2005五號令)規(guī)定:電力二次系統(tǒng)安全防護工作應當堅持安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則。集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)劃為安全I區(qū)，即生產(chǎn)控制大區(qū)中的控制區(qū)，屬集控中心安全級別最高的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)通過防火墻分別與位于Ⅱ區(qū)的大屏幕顯示系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)平臺相連，與電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過縱向認證加密設備相連(見圖1)。

圖1 集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)連接示意圖

縱向認證加密裝置之間支持基于數(shù)字證書的認證，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)簽名與加密進行數(shù)據(jù)真實性、機密性、完整性保護；數(shù)據(jù)加密算法采用國家有關部門指定的電力專用加密算法。

在與梯級各電站通信的接入交換機上配置1套基于網(wǎng)絡的入侵監(jiān)測系統(tǒng)NIDS。NIDS的主要功能是依照一定的安全策略，對網(wǎng)絡、系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)視，盡可能發(fā)現(xiàn)各種攻擊企圖、攻擊行為或者攻擊結果，以保證網(wǎng)絡系統(tǒng)資源的機密性、完整性和可用性。

冗余GPS系統(tǒng)中配有2臺GPS主機及1臺冗余切換裝置、1套信號擴展裝置。2臺GPS主機分別接受衛(wèi)星信號通過切換裝置將信號傳送至信號擴展裝置中。擴展裝置與集控中心電站通信服務器間通過RS232串口進行通信，通信服務器接收到GPS對時信文后通過網(wǎng)絡通信對網(wǎng)絡上所有上位機系統(tǒng)的設備進行對時，以此保證整個上位機系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一。

集控中心與瀾滄江公司所管理各電廠的通信通道由云南電網(wǎng)公司和云南省電信有限公司的專用光纖通道組成(見圖2)。其中云南電網(wǎng)公司的通道為主用通道，云南省電信公司的通道為備用通道，通道切換工作由計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件自動完成。為增加通道的可靠性，目前正積極規(guī)劃衛(wèi)星通道的組網(wǎng)方式。

圖2 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)與電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)通道連接示意圖

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與電廠采用IEC104規(guī)約進行通信，監(jiān)控系統(tǒng)通過104協(xié)議接口向綜合數(shù)據(jù)平臺提供監(jiān)控數(shù)據(jù)，綜合數(shù)據(jù)平臺通過104協(xié)議接口向水調(diào)系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)；綜合數(shù)據(jù)平臺通過WEBService讀取水調(diào)數(shù)據(jù)，然后以104協(xié)議接口轉發(fā)至監(jiān)控系統(tǒng)。

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用網(wǎng)絡型全分布數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)共享都通過透明的網(wǎng)絡通信來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫包括實時數(shù)據(jù)庫、計算數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫、報表數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、漢字庫、圖形符號庫等，這些數(shù)據(jù)庫構成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源中心。數(shù)據(jù)庫的結構定義包括梯級監(jiān)控和管理所需要的全部數(shù)據(jù)項；支持快速存取和實時處理；提供數(shù)據(jù)庫引擎技術和用戶二次開發(fā)所需的接口軟件，支持數(shù)據(jù)庫建立及在線/離線修改；支持點增加(包括點數(shù)量與點類型)，綜合運算增加和高級編程。

2.2 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能

集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)畫面包括各類菜單畫面、電站電氣主接線圖、機組開停機流程圖、AGC/AVC監(jiān)視圖、PQ開環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)圖、功率曲線圖、通道監(jiān)視圖、非電量監(jiān)視圖等。

集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)在接受電網(wǎng)調(diào)度機構命令下，實現(xiàn)對流域梯級電站的集中監(jiān)控功能。集控中心向各電站計算機監(jiān)控上位機系統(tǒng)發(fā)送遠程監(jiān)視和控制指令，并且通過電站上位機系統(tǒng)作用到各LCU，對各被控電站機電設備主要運行參數(shù)進行檢測和處理，如機組的有功功率、無功功率、電流、電壓，線路的有功功率、無功功率、電流，各級母線電壓、頻率等；對各被控電站開關量的采集和事件順序記錄，諸如機組的運行狀態(tài)，各斷路器和隔離開關的位置，主要保護和自動裝置的動作信號，各種越限信號，溢洪閘門的開啟位置等；對各被控電站的遙控和遙調(diào)，如機組的工況轉換，主要斷路器和隔離開關的操作，遙調(diào)的項目如各被控電廠或機組的有功功率和無功功率給定值等。

集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的命令、水情等條件和電廠的實際情況，按照經(jīng)濟和安全準則，制定各被控水電廠的運行計劃，實現(xiàn)梯級電站的自動經(jīng)濟運行，按電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的要求，將各被控水電廠的主要信號和參數(shù)送至上級調(diào)度。

根據(jù)瀾滄江流域實際情況對監(jiān)控系統(tǒng)的控制權按“現(xiàn)地優(yōu)先和唯一性”的原則進行設置，由高到低依次為:電廠層、流域集控層、電網(wǎng)調(diào)度層。高級權限具有閉鎖低級權限的切換功能，電廠側可以對電廠、集控中心、電力調(diào)度機構三種控制方式進行切換，集控中心可以對流域集控、電網(wǎng)調(diào)度二種控制方式進行切換。

3 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行維護經(jīng)驗及存在問題

3.1 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行維護經(jīng)驗

(1)集控中心運行監(jiān)控畫面中嚴格按照“分層分級”顯示原則，即:第一級主監(jiān)視界面，包括為集控值班員對流域電站總體監(jiān)視；第二級各電站級，包括漫灣、景洪、瑞麗江等各電站完成的監(jiān)視、操作畫面；第三級為單元操作控制級，即在每個電站下對單個控制操作的顯示界面。

后續(xù)接入電站的第二級、第三級控制依照漫灣電廠現(xiàn)有監(jiān)控畫面設計，原則上集控側顯示內(nèi)容與電站側顯示內(nèi)容保持一致，具體集控監(jiān)控畫面要求在接入集控過程中由集控中心逐步細化。

(2)簡報窗口優(yōu)化，不同工作站可設置顯示不同廠站簡報信息，也可同一工作站分別顯示不同電站簡報信息。光字顯示窗口優(yōu)化，滿足不同廠站光字信息分類優(yōu)化工作。

(3)針對集控中心監(jiān)控系統(tǒng)簡報窗口中部分報警信息混亂，不便于分類查詢問題，根據(jù)運行使用要求，對集控中心側信號重新分類(按照操作、自診斷、故障、事故、狀變等類型)檢查，對信號的越限值設置、0/1變位報警、是否提示語音等特征定義情況進行檢查梳理。

(4)為降低信號的誤報率，提高信號測量及報警的準確性，協(xié)調(diào)電廠對信號進行了統(tǒng)一的清理工作。如剔除無效或有故障的測點，選擇可用的替代測點；對于多源信號為避免測量結果偏差，在電廠側整合后上送集控中心；對于同類設備的同類信號統(tǒng)一定義；對部分模擬量信號由于抖動、干擾等因素導致的頻繁越限/復限現(xiàn)象，采取信號延時過濾或其他手段進行處理，避免信號反復報警。

(5)在集控中心監(jiān)控組人員的共同努力下，通過監(jiān)控系統(tǒng)腳本程序實現(xiàn)了機組溜負荷、甩負荷的檢測，機組蠕動信號、機組有功功率、無功功率的越限報警，上送集控信號數(shù)據(jù)刷新檢測等功能。

(6)隨著接入集控中心電站的逐漸增加，如何更有效地實現(xiàn)多站的集控運行是一個復雜的課題，集控中心正積極探討多廠站監(jiān)控運行方式，如目前對景洪和漫灣采用兩廠站AGC/AVC縮略圖、兩廠站主接線圖、兩廠站運行監(jiān)視圖等畫面監(jiān)視方式。

(7)積極探索集控中心防誤閉鎖功能，對接入集控的各廠站從主畫面風格等方面予以區(qū)別，從畫面操作、控制流程、后臺程序等方面加入防誤閉鎖功能，實現(xiàn)文字提示與語音提示的結合，以避免運行人員“走錯間隔”。

(8)集控中心與景洪電廠IEC104通信程序屢次出現(xiàn)異常退出現(xiàn)象，檢查程序出錯的core文件，經(jīng)檢查分析，問題出在一處數(shù)據(jù)類型強制轉換過程中。該操作在Linux操作系統(tǒng)平臺上不出錯，但在Solaris10操作系統(tǒng)平臺上則可能出錯，更換新版本程序，規(guī)范該處數(shù)據(jù)類型的強制轉換處理后運行正常。

3.2 集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)存在問題及建議

(1)集控中心在今后的工作中需進一步加強與電廠的溝通協(xié)調(diào)，尤其是及時掌握電廠的檢修情況，目前電廠在檢修過程中更換設備、調(diào)整測點信號往往無人負責通知集控中心進行相應的修改，為保持集控側與電廠側的信號一致，往往由集控中心監(jiān)控人員主動要求電廠提供，但必須是在了解其檢修安排的前提下。

(2)設備特殊工況下的信號屏蔽處理，如機組處于檢修狀態(tài)時，通過監(jiān)控軟件可屏蔽其誤發(fā)信號在光字牌上的顯示，但簡報窗中顯示的誤發(fā)信息目前尚無法從技術層面解決，已提請廠家在新版本中解決。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在每次修改完進行編譯及同步時對所有數(shù)據(jù)庫進行編譯，隨著接入集控電廠的增多，編譯時間及同步時間將會大大增加，已建議廠家在開發(fā)新版本時改進數(shù)據(jù)庫，修改某電廠數(shù)據(jù)時僅編譯及同步該電廠的數(shù)據(jù)庫。

(4)通過監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫編輯軟件進行數(shù)據(jù)庫修改時存在修改無效的情況(如語音報警選擇)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)僅能對硬盤中存儲的非實時數(shù)據(jù)庫進行修改，雖然重啟備用通信服務器(重啟通信機按先備后主的順序進行)時會將硬盤中數(shù)據(jù)庫重新調(diào)用至內(nèi)存，但由于主機會自動將實時運行的數(shù)據(jù)庫參數(shù)(未修改)同步到備用服務器，備用機內(nèi)的參數(shù)依然是修改前的參數(shù)。同時監(jiān)控系統(tǒng)還具備由內(nèi)存向硬盤反寫參數(shù)的功能，即將內(nèi)存中運行的重要參數(shù)定時寫入硬盤，因此人工修改的內(nèi)容往往會被實際運行的舊軟件修改，導致數(shù)據(jù)參數(shù)修改無效。

(5)各監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(工作站或主機)上顯示的測點數(shù)值存在不一致現(xiàn)象。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)各節(jié)點顯示的部分數(shù)據(jù)值從主機中調(diào)用(如測值、生值等)，部分數(shù)據(jù)量從本機調(diào)用(如限值、光字等)，而在數(shù)據(jù)庫修改過程中，只有主、備機間有同步功能，其他節(jié)點(如工作站)在調(diào)用主機內(nèi)存數(shù)值時，其內(nèi)存數(shù)據(jù)庫可能會與主機內(nèi)數(shù)據(jù)庫不完全一致，因此導致顯示差異。

(6)電廠上送集控中心的遙信量通過104規(guī)約變位上送，有些信號由動作到復歸時間較短，當時間小于104檢測周期時，信號會有漏報現(xiàn)象。

(7)監(jiān)控系統(tǒng)信號傳送至其他系統(tǒng)(如綜合數(shù)據(jù)平臺)，在通信接口中配置測點時無法區(qū)分接口中已有測點的歸屬電廠，隨著接入電廠的增加，為核查某廠站測點是否已配置帶來了困難。

(8)原漫灣監(jiān)控系統(tǒng)中提供的“事件上送”信息，未在監(jiān)控系統(tǒng)中形成測點，僅依靠文本信息存儲，不能實現(xiàn)語音報警，滿足不了后續(xù)使用要求，因此已要求在監(jiān)控系統(tǒng)改造中處理。

(9)目前漫灣監(jiān)控系統(tǒng)改造、瑞麗江電廠監(jiān)控系統(tǒng)均采用其他廠家系統(tǒng)，如何保障與集控中心的無縫銜接及可靠運行，對集控中心監(jiān)控系統(tǒng)是一個考驗。

4 結束語

集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過近2年的運行，基本能實時、準確、可靠及有效地完成對各電站所有被控對象的安全監(jiān)視和控制，為全面提高水能利用效率和流域綜合效益，提高電能質(zhì)量和電站的安全運行水平及瀾滄江公司的綜合競爭力正發(fā)揮著越來越重要的作用。

但隨著接入集控電站的增加，對集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定運行提出了新的挑戰(zhàn)。集控中心在多庫聯(lián)合調(diào)度和多站集控運行方面沒有任何經(jīng)驗，在廠網(wǎng)協(xié)調(diào)、事故分析、綜合判斷、應急處理等方面與公司的發(fā)展要求還有較大差距。