小漩集控中心建設(shè)與實(shí)現(xiàn)

劉 卉（漢江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北十堰　442200）

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小漩集控中心建設(shè)與實(shí)現(xiàn)

劉 卉
（漢江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北十堰442200）

【摘 要】小漩集控中心為湖北堵河流域上的潘口水電站和小漩水電站兩座梯級(jí)水電站的集中監(jiān)控和聯(lián)合調(diào)度中心，其成功實(shí)現(xiàn)了兩站人力資源的優(yōu)化和水能資源的充分利用。本文介紹了小漩集控中心的通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、電能量系統(tǒng)、微機(jī)五防系統(tǒng)、二次安防系統(tǒng)等的建設(shè)，以及小漩集控中心集中監(jiān)控和聯(lián)合調(diào)度功能的實(shí)現(xiàn)情況。

【關(guān)鍵詞】小漩集控中心；梯級(jí)電站；集中監(jiān)控；聯(lián)合調(diào)度

小漩集控中心為湖北堵河流域上潘口水電站和小漩水電站兩座梯級(jí)水電站的集中監(jiān)控和聯(lián)合調(diào)度中心。潘口水電站位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)的堵河干流上游河段，距竹山縣城13km，總庫(kù)容為23.53億m3，具有年調(diào)節(jié)性能，裝機(jī)容量為500MW（2×250MW），升壓至500kV通過(guò)潘口開關(guān)站一回出線送至湖北省電網(wǎng)；小漩水電站下距竹山縣城約3km，上距潘口水電站約10.4km，總庫(kù)容為0.3674億m3，具有日調(diào)節(jié)能力，裝機(jī)容量為50MW（3×16.67MW），升壓至220kV通過(guò)潘口開關(guān)站聯(lián)絡(luò)變?cè)俅紊龎褐?00kV后送至湖北省電網(wǎng)。

小漩集控中心主要由通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、電能量系統(tǒng)、微機(jī)五防系統(tǒng)、二次安防系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。其中，通信系統(tǒng)是各梯級(jí)電站至小漩集控中心的傳輸通道；電源系統(tǒng)為小漩集控中心設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的交流電源支持；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為小漩集控中心的核心子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)各梯級(jí)電站所屬設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，并將各梯級(jí)電站重要的遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，接受調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遙調(diào)指令；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)采集各梯級(jí)電站的水情數(shù)據(jù)，為小漩集控中心對(duì)各梯級(jí)電站的聯(lián)合調(diào)度提供水情數(shù)據(jù)支撐；調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小漩集控中心與電力調(diào)度的數(shù)據(jù)交換；工業(yè)電視系統(tǒng)主要用于接收各梯級(jí)電站工業(yè)電視系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)工業(yè)電視監(jiān)視畫面，實(shí)現(xiàn)對(duì)各梯級(jí)水電站的“遙視”功能；電能量系統(tǒng)采集各梯級(jí)電站的電能量數(shù)據(jù)，對(duì)各梯級(jí)電站的發(fā)電量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)；微機(jī)五防系統(tǒng)主要防止各梯級(jí)電站所屬開關(guān)、斷路器的誤操作；二次安防系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)間的訪問(wèn)提供安全防護(hù)。小漩集控中心各子系統(tǒng)的相互配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)潘口、小漩水電站進(jìn)行集中監(jiān)控和聯(lián)合調(diào)度。

1 小漩集控中心建設(shè)

1.1 小漩集控中心選址

由于小漩水電站距竹山縣城約3km，即將建設(shè)的生活營(yíng)地距小漩水電站不到1km，因此，將小漩集控中心選擇在小漩水電站副廠房?jī)?nèi)。

1.2 通信系統(tǒng)

小漩集控中心通信系統(tǒng)為小漩集控中心與各梯級(jí)水電站之間建立穩(wěn)定、可靠的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量系統(tǒng)、五防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及工業(yè)電視系統(tǒng)的圖像信息。

小漩集控中心至流域梯級(jí)水電站通信通道為：小漩集控中心與潘口開關(guān)站之間架設(shè)一條光纖通道，即沿小漩集控中心到潘口開關(guān)站的220kV線路上架設(shè)一條長(zhǎng)度為6.8km的48芯OPGW光纜；潘口開關(guān)站與潘口水電站之間分別架設(shè)兩條光纖通道，即一條沿500kV短線路架設(shè)長(zhǎng)度為1km的24芯OPGW光纜，另一條沿10kV線路架設(shè)長(zhǎng)度為0.7 km的48芯ADSS光纜。

在小漩集控中心配置ONS2500光端機(jī)和ZXMP S385光端機(jī)各一套，以實(shí)現(xiàn)小漩集控中心與各梯級(jí)水電站、湖北省電力調(diào)度中心之間的通信傳輸。

1.3 電源系統(tǒng)

考慮到要確保小漩集控中心所有設(shè)備交流電源的穩(wěn)定供應(yīng)，選用便于維護(hù)的模塊化2×40kVA冗余逆變電源，每套冗余逆變電源均由16個(gè)逆變電源模塊組成，任意一個(gè)逆變電源模塊出現(xiàn)故障不影響逆變電源工作。

1.4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用雙光纖星型快速交換式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

小漩水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用擴(kuò)大廠站方式接入小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，即小漩水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不單獨(dú)設(shè)置廠站控制層，由小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)兼做小漩水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，小漩水電站現(xiàn)地控制單元以光纖方式直接接入小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主交換機(jī)；潘口水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用集控方式接入小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，即潘口水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有廠站控制層，通過(guò)廠站控制層通信網(wǎng)關(guān)機(jī)以雙光纖通道實(shí)現(xiàn)與小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通信的方式接入小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要硬件配置為：分別采用2臺(tái)T5240服務(wù)器作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)各梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和歷史數(shù)據(jù)的查詢；采用2臺(tái)DL380服務(wù)器作為集控通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)各梯級(jí)電站與小漩集控中心的通信；采用2臺(tái)DL380服務(wù)器作為調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站，以實(shí)現(xiàn)小漩集控中心與電力調(diào)度之間的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)交換；采用3臺(tái)Z600工作站作為操作員

工作站，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各梯級(jí)電站的集中監(jiān)視和控制；分別采用2臺(tái)DL580 G7服務(wù)器和1臺(tái)DL380 G7服務(wù)器作為Web數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Web數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)實(shí)時(shí)查詢梯級(jí)電站設(shè)備的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1.5 水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)小漩集控中心調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集各梯級(jí)電站上游水位、下游水位、入庫(kù)流量、出庫(kù)流量等水位遙測(cè)信號(hào)，通過(guò)防火墻實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全傳輸，將梯級(jí)電站的水位數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，接收計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各梯級(jí)電站機(jī)組實(shí)時(shí)負(fù)荷值、閘門開度等數(shù)據(jù)。

1.6 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

小漩集控中心調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采用雙平面設(shè)置，即通過(guò)調(diào)度雙平面系統(tǒng)分別將各梯級(jí)電站調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)（遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)、電能量數(shù)據(jù)、PMU數(shù)據(jù)）通過(guò)防火墻和縱向加密裝置的安全防護(hù)實(shí)時(shí)傳送至湖北省電力調(diào)度中心自動(dòng)化主站。

1.7 工業(yè)電視系統(tǒng)

小漩集控中心設(shè)置工業(yè)電視系統(tǒng)主站，各梯級(jí)電站設(shè)置工業(yè)電視子站，各子站通過(guò)小漩集控中心光纖通信系統(tǒng)將各站工業(yè)電視攝像頭顯示視頻數(shù)據(jù)傳送至小漩集控中心工業(yè)電視主站。小漩集控中心工業(yè)電視主站再將接收到的各梯級(jí)電站工業(yè)電視畫面?zhèn)鬏斨良刂行钠聊伙@示系統(tǒng)中的3臺(tái)液晶電視，使小漩集控中心調(diào)度運(yùn)行人員能對(duì)流域各梯級(jí)水電站的上下游水位、水輪發(fā)電機(jī)組、斷路器、開關(guān)等重要部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

1.8 電能量系統(tǒng)

小漩集控中心電能量系統(tǒng)設(shè)備主要由關(guān)口電能表、關(guān)口電能量采集終端、電能量主站組成。由于小漩水電站所發(fā)電量通過(guò)220kV線路送至潘口開關(guān)站，經(jīng)潘口開關(guān)站500kV聯(lián)絡(luò)變升壓后送至十堰變電站，因此關(guān)口電能表設(shè)置在潘口開關(guān)站保護(hù)室內(nèi)，關(guān)口計(jì)量點(diǎn)2個(gè)，按1 + 1方式，配置4塊0.2s級(jí)關(guān)口計(jì)量表。各梯級(jí)電站設(shè)置電能量采集終端，小漩集控中心設(shè)置電能量主站1套，梯級(jí)電站電能量采集終端通過(guò)集控中心光纖通信系統(tǒng)將電站電能量數(shù)據(jù)傳送至小漩集控中心電能量系統(tǒng)主站，小漩集控中心電能量系統(tǒng)主站具有對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算功能，包括分時(shí)段的尖值、峰值、谷值、平值電能量累積，能按日、周、月、季、年統(tǒng)計(jì)電能量數(shù)據(jù)，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

1.9 微機(jī)五防系統(tǒng)小漩集控中心設(shè)置微機(jī)五防系統(tǒng)主站，各梯級(jí)電站設(shè)置微機(jī)五防子站，各子站通過(guò)小漩集控中心光纖通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送至微機(jī)五防系統(tǒng)主站。小漩集控中心微機(jī)五防系統(tǒng)站通過(guò)串口通信將各梯級(jí)電站開關(guān)、斷路器的五防數(shù)據(jù)傳送至小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有“五防”功能。

1.10 二次安防系統(tǒng)

小漩集控中心二次安防系統(tǒng)為小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)間的訪問(wèn)提供安全防護(hù)，遵循電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的總體原則即“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”進(jìn)行設(shè)計(jì)。

小漩集控中心二次安全防護(hù)系統(tǒng)分為安全區(qū)I（實(shí)時(shí)控制區(qū)）、安全區(qū)Ⅱ（非控制生產(chǎn)區(qū)）、安全區(qū)Ⅲ（生產(chǎn)管理區(qū)）、安全區(qū)Ⅳ（信息管理區(qū)）。安全區(qū)Ⅰ是電力生產(chǎn)的重要必備環(huán)節(jié)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線運(yùn)行，是電力二次系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)，安全等級(jí)最高，是安全保護(hù)的重點(diǎn)與核心，該區(qū)包括信息保護(hù)子站、應(yīng)用程序服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、PMU同步測(cè)量裝置和實(shí)時(shí)平衡調(diào)度服務(wù)器等。安全區(qū)Ⅱ是不具備控制功能的生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、保護(hù)故障錄波系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)等，通過(guò)防火墻與安全區(qū)Ⅰ通信。安全區(qū)Ⅲ為進(jìn)行生產(chǎn)管理的系統(tǒng)，包括生產(chǎn)管理信息服務(wù)器、Web服務(wù)器等，通過(guò)單向隔離裝置與安全區(qū)Ⅱ通信。安全區(qū)Ⅳ實(shí)現(xiàn)電力信息管理和辦公自動(dòng)化功能，使用VPN廣域網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的訪問(wèn)界面主要為桌面終端，該區(qū)包括管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等，其外部通信邊界為辦公網(wǎng)和因特網(wǎng)，通過(guò)防火墻與安全區(qū)Ⅲ通信。

考慮到調(diào)度業(yè)務(wù)的可靠性，采用基于網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)（NIDS），其IDS探頭主要部署在安全區(qū)I 與II的邊界點(diǎn)、SPDnet的接入點(diǎn)以及安全區(qū)I與II內(nèi)的關(guān)鍵應(yīng)用網(wǎng)段。入侵檢測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用于捕獲網(wǎng)絡(luò)異常行為，分析潛在風(fēng)險(xiǎn)以及安全審計(jì)。

選用S-NUMEN 2.0版本的系統(tǒng)加固軟件。該產(chǎn)品通過(guò)了公安部計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心的檢驗(yàn)，并通過(guò)了國(guó)家電網(wǎng)公司信息安全實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，在國(guó)內(nèi)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及流域電站遠(yuǎn)控中心監(jiān)控系統(tǒng)大量應(yīng)用。當(dāng)防火墻、入侵檢測(cè)、VPN等網(wǎng)絡(luò)級(jí)安全產(chǎn)品不能滿足日益受到威脅的內(nèi)網(wǎng)核心安全時(shí)，iAchieve S-NUMEN作為系統(tǒng)級(jí)系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)品可以保證內(nèi)網(wǎng)核心服務(wù)器的安全。iAchieve SNUMEN能夠防止非授權(quán)的訪問(wèn)，使內(nèi)網(wǎng)核心服務(wù)器安全運(yùn)行。

2 集中監(jiān)控與聯(lián)合調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)

2.1 集中監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)

小漩集控中心通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)梯級(jí)電站的主機(jī)設(shè)備、輔機(jī)設(shè)備、主接線開關(guān)和斷路器（包括：廠用電400V開關(guān)和斷路器）及閘門設(shè)備等運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的集中監(jiān)視和遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)控制功能。

小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由上至下分為集中控制層、電站廠站控制層、電站現(xiàn)地控制層三層，控制權(quán)限逐級(jí)升高。在各梯級(jí)電站設(shè)置“電站/集控中心”切換按鈕，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站和小漩集控中心控制的切換，操作控制權(quán)限正常情況下設(shè)置在集中控制層，特殊情況下切換至電站廠站控制層，操作控制權(quán)限控制點(diǎn)設(shè)置在電站現(xiàn)地控制層。當(dāng)電站控制方式為“集控中心控制”時(shí)接受小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的指令，完成電站各機(jī)組開機(jī)、停機(jī)操作，負(fù)荷調(diào)整，開關(guān)站、廠用電、壩區(qū)設(shè)備的常規(guī)操作和事故處理。

2.2 聯(lián)合調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)

小漩集控中心接收上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)各梯級(jí)電站運(yùn)行、調(diào)度、管理的要求，根據(jù)各梯級(jí)電站樞紐當(dāng)前運(yùn)行狀況和各方面綜合利用要求，對(duì)各梯級(jí)電站進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。

小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)向水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)提出梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度有關(guān)要求及限制條件，并接收水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)于梯級(jí)水庫(kù)的水情及水庫(kù)運(yùn)行信息，根據(jù)水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)水庫(kù)調(diào)度決策對(duì)水庫(kù)實(shí)施調(diào)度。

小漩集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度要求和發(fā)電調(diào)度決策，參加系統(tǒng)調(diào)頻，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度和自動(dòng)發(fā)電控制計(jì)算，負(fù)責(zé)調(diào)頻功率在各梯級(jí)電站的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配。同時(shí)向各梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送調(diào)度指令，對(duì)各梯級(jí)電站發(fā)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照電力調(diào)度的要求，進(jìn)行無(wú)功功率控制，負(fù)責(zé)無(wú)功功率在各梯級(jí)電站的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配，并向各梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送調(diào)度指令。對(duì)各梯級(jí)電站發(fā)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視，并按電力系統(tǒng)調(diào)度要求及各梯級(jí)電站和開關(guān)站運(yùn)行要求，對(duì)各梯級(jí)電站機(jī)組和開關(guān)站設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。

3 結(jié) 語(yǔ)

小漩集控中心自2012年12月21日正式投入運(yùn)行以來(lái)，潘口、小漩水電站通過(guò)湖北省電力調(diào)度中心向小漩集控中心下發(fā)總負(fù)荷的方式實(shí)行兩站聯(lián)調(diào)，已實(shí)現(xiàn)了兩站人力資源的優(yōu)化和水能資源的充分利用，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域電站遠(yuǎn)程集中控制和聯(lián)合調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。

The construction and implementation of Xiaoxuan Centralized Control Center

LIU Hui
（Hanjiang River Hydropower Development Co.，Ltd.，Shiyan 442200，China）

Abstract：Xiaoxuan Centralized Control Center belongs to centralized control and joint dispatching center of two cascade hydropower stations—Pankou Hydropower Station and Xiaoxuan Hydropower Station in Hubei Duhe River basin.The optimization of human resources and sufficient utilization of water resources are successfully realized.In the paper，the construction of communication system，power-supply system，computer monitoring system，water dispatching automation system，dispatching automation system，industrial television system，electric energy system，microcomputer five-defense system，secondary security system，etc.as well as the realization condition of centralized monitoring and joint dispatching functions in Xiaoxuan Centralized Control Center are introduced.

Key words：Xiaoxuan Centralized Control Center；cascade hydropower station；centralized monitoring；joint dispatching

DOI：10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.03.008

中圖分類號(hào)：TV737

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8241（2016）03-0034-04