“調(diào)控一體化”背景下水利工程調(diào)度自動化系統(tǒng)研究

田質(zhì)勝 趙 芳 張 玉 李德剛

1.山東省水利勘測設(shè)計院，山東濟南 250014；2.山東省水文局，山東濟南 250014

當前水利工程行業(yè)邁入嶄新的發(fā)展階段，智能化水平不斷提高，自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，對傳統(tǒng)的水利工程管理模式進行了一系列改革，將調(diào)度和監(jiān)控相結(jié)合，采取調(diào)控一體化管理模式，同時在技術(shù)支撐系統(tǒng)建設(shè)方面有著非常高的重視度，更好的支撐水利工程運行管理智能化和信息化水平提升，維持水利工程順利運行 ，水利工程自動化安全水平得到有效保證。調(diào)控一體化背景下，對調(diào)度自動化系統(tǒng)有了更為嚴格的要求，本文就此展開了研究分析。

1 調(diào)度自動化系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)

調(diào)度自動化系統(tǒng)的構(gòu)建需要以梯調(diào)中心調(diào)控一體化管理需求相結(jié)合，系統(tǒng)的核心為梯調(diào)中心，選擇光纖網(wǎng)絡(luò)作為載體，以現(xiàn)有自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，整個系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有著縱向分層和橫向分區(qū)特點。

在縱向分層方面，結(jié)合不同應(yīng)用，可以將其劃分為不同應(yīng)用層，比如現(xiàn)地自動化層，該層主要是用來控制現(xiàn)地級設(shè)備，結(jié)合數(shù)字化信息采集方式，能夠?qū)崿F(xiàn)在整個梯調(diào)中心的數(shù)據(jù)共享。另外，在重要數(shù)據(jù)監(jiān)控點，通過冗余設(shè)備的設(shè)置，能夠使運行過程可靠性有明顯提升。數(shù)據(jù)支持層結(jié)合整個調(diào)控一體化的全部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，根據(jù)具體數(shù)據(jù)應(yīng)用特點，可以將其分為商用庫和實時庫2個類別。縱向分層中以應(yīng)用服務(wù)層為核心涉及水庫調(diào)度、電力調(diào)度以及運行監(jiān)控等的協(xié)調(diào)應(yīng)用。信息發(fā)布層主要是用來發(fā)布水電運行方面信息，針對不同用戶，涉及調(diào)度控制、實時監(jiān)控等內(nèi)容。橫向分區(qū)指的是根據(jù)相關(guān)規(guī)定將整個系統(tǒng)劃分為不同管理區(qū)。

2 調(diào)度自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 全數(shù)字化信息采集

當前我國水電站所使用的通信規(guī)約種類非常多，不同自動化系統(tǒng)在信息收集、信息處理和信息傳遞方面難度非常大，同時很多站內(nèi)信號為模擬信號，在監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中容易受到電磁干擾等，對電廠的安全運行有重要影響。在智能化設(shè)備發(fā)展過程中，不斷有新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議等投入使用，水電站已經(jīng)具備全數(shù)字化信息采集的基礎(chǔ)。全數(shù)字化信息采集技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對電站抗干擾問題的有效解決處理，成本低，各個智能設(shè)備使用標準化接口，能夠提高電廠自動化設(shè)備操作整體水平。

2.2 縱深安全防護

調(diào)控一體化管理在電站安全防護方面要求非常嚴格，縱深安全防護能夠更好地滿足梯調(diào)中心持續(xù)穩(wěn)定運行需要。結(jié)合當前我國在信息安全等級方面的保護要求，從之前的邊界防護逐漸向著全過程安全防護過渡，建立以縱深防御為基礎(chǔ)的安全防護體系。綜合使用接入控制、防病毒、安全存儲以及行為監(jiān)控等技術(shù)，同時利用主動防范技術(shù)、安全標簽技術(shù)等，能夠使物理安全、主機系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全等得到明顯提升，建立包含安全防護、安全預(yù)警、安全管理等于一體的縱深防護體系，以此為基礎(chǔ)，提高在梯調(diào)中心網(wǎng)絡(luò)攻擊和破壞方面防御有效性，避免出現(xiàn)電力系統(tǒng)癱瘓和崩潰等問題，維持電力系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。

2.3 數(shù)據(jù)中心

調(diào)控一體化的實現(xiàn)離不開完備數(shù)據(jù)的支撐，通過數(shù)據(jù)中心的建立，能夠?qū)崿F(xiàn)對運行監(jiān)控、電力調(diào)度以及生產(chǎn)管理等層面需求的整合，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的價值和作用，控制生產(chǎn)維護成本，使資源配置得到改善，在提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時為企業(yè)競爭力的提升打下良好基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建需要充分考慮數(shù)據(jù)同步和跨大區(qū)數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫鎲栴}，合理使用傳輸軟件和正、反向隔離設(shè)備等，實現(xiàn)跨大區(qū)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)同步。

2.4 業(yè)務(wù)協(xié)同

調(diào)度自動化系統(tǒng)中必須要提高在各大區(qū)業(yè)務(wù)協(xié)同方面重視度，建立業(yè)務(wù)協(xié)同體系，以此為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支撐，體系的核心為數(shù)據(jù)中心，要重視安全基礎(chǔ)，提高整個工作高效性。在具體應(yīng)用中，先由水庫調(diào)度制定相應(yīng)的調(diào)度計劃，做好與電力調(diào)度方面的協(xié)商，將協(xié)商結(jié)果發(fā)送至梯調(diào)中心，梯調(diào)中心的調(diào)度臺將其分配至各個下屬電站機組負責執(zhí)行，將最后的執(zhí)行結(jié)果反饋至電力調(diào)度。

2.5 智能決策

智能決策支持中心屬于調(diào)度自動化系統(tǒng)的一項重要組成，涵蓋各類數(shù)據(jù)中心，利用多維度、多模型、數(shù)字特征分析、關(guān)聯(lián)分析等方式，對數(shù)據(jù)的價值展開深入發(fā)掘，提升梯調(diào)中心人員工作效率，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中存在的隱患問題，維持系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。

3 調(diào)控一體化背景下調(diào)度自動化系統(tǒng)面臨的風險

3.1 自動化運行維護不到位

調(diào)控一體化背景下，調(diào)控人員通過調(diào)度自動化系統(tǒng)執(zhí)行調(diào)度、控制、監(jiān)視等各項操作，調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行維護直接關(guān)系到調(diào)度自動化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，如果無法及時發(fā)現(xiàn)調(diào)度自動化系統(tǒng)存在的問題和缺陷，將非常容易增大系統(tǒng)故障。如果未能定期做好調(diào)度自動化系統(tǒng)的定檢和輪換等工作，同樣無法及時發(fā)現(xiàn)問題，最終導(dǎo)致調(diào)度自動化系統(tǒng)失去相應(yīng)作用。

3.2 調(diào)度自動化人員未執(zhí)行作業(yè)標準

調(diào)度自動化人員工作中的功能調(diào)試以及參數(shù)修改等工作往往憑借工作經(jīng)驗進行，容易有控制參數(shù)設(shè)置出錯等問題出現(xiàn)，導(dǎo)致監(jiān)護審核程序流于形式，或者設(shè)備誤控制等，最終出現(xiàn)電力安全事件。調(diào)度自動化人員如果未做好采集信息審核，出現(xiàn)關(guān)鍵信息未采集等問題，將很難實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的綜合性監(jiān)控。設(shè)備投入運行過程中很難將所采集的信息及時上傳，對調(diào)控員工作的干擾非常大。如果調(diào)度自動化系統(tǒng)人員的業(yè)務(wù)水平不足，在工作過程中也容易出現(xiàn)問題，影響調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)揮作用。

3.3 自動化主站系統(tǒng)告警信息標準設(shè)置缺乏規(guī)范性

自動化系統(tǒng)安全防護工作具有十分重要價值和作用，系統(tǒng)運行過程中面臨非常多網(wǎng)絡(luò)安全威脅，網(wǎng)絡(luò)安全威脅的范圍和內(nèi)容有明顯擴大趨勢。水利工程企業(yè)屬于能源行業(yè)的支柱型企業(yè)，必須要對自動化監(jiān)控系統(tǒng)安全防護工作有足夠重視。調(diào)控一體化背景下，調(diào)度自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對水利工程自動化運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)督和控制，如果出現(xiàn)惡意攻擊和病毒入侵等情況，非常容易產(chǎn)生嚴重影響和后果。

4 調(diào)控一體化背景下調(diào)度自動化系統(tǒng)運行建議

4.1 做好自動化系統(tǒng)日常運維標準化管理，提高系統(tǒng)運行維護質(zhì)量

調(diào)度自動化系統(tǒng)運行過程中如果有系統(tǒng)失靈等情況出現(xiàn)，調(diào)控人員無法及時控制無人值班站點，設(shè)備運行狀況監(jiān)測等難度非常大。因此，自動化專業(yè)必須要提高日常運維工作重視度，保證設(shè)備定檢、輪換測試等方面工作得到有效落實。當有異常情況出現(xiàn)時，給予及時有效處理措施，按照作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容逐項測試，認真記錄測試結(jié)果。針對測試中存在的問題，通過設(shè)置臺賬等方式給予銷號式整改措施。同時還需要提高在應(yīng)急管理方面重視度，與自動化系統(tǒng)實際情況相結(jié)合，做好現(xiàn)場設(shè)備處置方案和自動化預(yù)案等編制工作，定期展開各項演練和培訓(xùn)工作，使預(yù)案的可操作性和針對性得到保證。

4.2 規(guī)范自動化標準作業(yè)流程

調(diào)控一體化背景下，調(diào)度自動化系統(tǒng)需要與調(diào)控一體化相結(jié)合，明確業(yè)務(wù)流程，規(guī)范作業(yè)表單。在具體工作中，自動化人員各項控制功能調(diào)試工作中必須要嚴格執(zhí)行審核制度，對系統(tǒng)防誤功能進行優(yōu)化，保證人員管控得到落實。在日常工作中加強安全教育和學(xué)習，增強運行維護人員的綜合素養(yǎng)，解決人員憑經(jīng)驗主觀臆測的錯誤工作作風，使誤調(diào)誤控等問題從源頭上得到解決。

4.3 規(guī)范告警信息，提高調(diào)控人員在告警信息方面辨識度

調(diào)控一體化模式下，調(diào)控人員需要負責管理較多廠站，同時需要保證信息采集齊全性。當前自動化專業(yè)自告警信息淹沒問題處理方面，可使用通告預(yù)警信息分區(qū)分層方式，根據(jù)監(jiān)控范圍分區(qū)，之后按照統(tǒng)一的告警規(guī)范設(shè)置告警優(yōu)先級，還可以結(jié)合畫面以及聲音等不同告警方式，避免出現(xiàn)遺漏，使調(diào)控員監(jiān)控質(zhì)量和效率得到保證。

5 結(jié)語

調(diào)控一體化背景下，調(diào)度自動化中調(diào)控水平有明顯提升，人員配置向著集約化方向發(fā)展，水利工程事故處理速度和效率有明顯提升。當前調(diào)度自動化系統(tǒng)在運行過程中還面臨一定的風險，對調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行有嚴重影響，未來調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展首先要做好自動化系統(tǒng)日常運維標準化管理，提高系統(tǒng)運行維護質(zhì)量，其次要規(guī)范自動化標準作業(yè)流程，最后要規(guī)范告警信息，提高調(diào)控人員在告警信息方面辨識度，通過這些方式，提高調(diào)動自動化系統(tǒng)運行有效性，促進水利工程行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。