流域梯級水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)

王曉　樊建軍

摘 要：文章以流域梯級水電廠作為研究對象，首先列舉了集控中心監(jiān)控系統(tǒng)具有的特點(diǎn)，然后通過理論與實(shí)際相結(jié)合的方式，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能兩個(gè)方面，分別展開了較為系統(tǒng)并且全面的論述，希望文中討論的內(nèi)容可以在某些方面給相關(guān)人員以啟發(fā)，為集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供幫助。

關(guān)鍵詞：流域梯級水電廠；集控中心；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0162-02

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是其他行業(yè)，對電能具有的需求均有所上升，發(fā)電廠面臨著全新的挑戰(zhàn)。作為我國諸多發(fā)電機(jī)構(gòu)中具有代表性的機(jī)構(gòu)，水電廠不僅需要為所對應(yīng)地區(qū)提供安全、穩(wěn)定的電能，還需要對流域水資源的利用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有整合水電站群、監(jiān)控、調(diào)度及優(yōu)化水電站配置等功能的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的重要性自然不言而喻。

1 水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

其一，水電成所應(yīng)用的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)為開放結(jié)構(gòu)，無論是服務(wù)器、工程師的工作站還是操作員的工作站，都應(yīng)當(dāng)對UNIX系統(tǒng)加以應(yīng)用。除此之外，上文所提及的系統(tǒng)均直接接入網(wǎng)絡(luò)，這樣做的目的是保證系統(tǒng)所具有資源共享能力、通訊速度以及可靠性的提升；其二，接入網(wǎng)絡(luò)的任何設(shè)備，都應(yīng)當(dāng)具備符合自身特點(diǎn)的功能，在保證功能分布的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)為依托，實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間信息的實(shí)時(shí)交換，這樣做不僅可以在很大程度上限制設(shè)備故障所產(chǎn)生影響的范圍，還能夠?yàn)楣δ軘U(kuò)充提供便利；其三，無論是開放式的結(jié)構(gòu)還是冗余的設(shè)計(jì)，都間接的增強(qiáng)了集控中心監(jiān)控系統(tǒng)所具有的可靠性和實(shí)用性，與其他系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。

2 水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 系統(tǒng)主要構(gòu)成

如果想要保證即使在無人值班的前提下，各發(fā)電站仍舊能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，完成相應(yīng)的工作，集控中心監(jiān)控系統(tǒng)需要具備實(shí)用、安全、穩(wěn)定等特點(diǎn)，除此之外，提高技術(shù)所具有的先進(jìn)水平也是很有必要的，只有這樣，才能將集控中心監(jiān)控系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制方面具有的作用進(jìn)行最大化發(fā)揮[1]。在對應(yīng)用于水電廠的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須保證該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)滿足以下幾點(diǎn)要求：

其一，開放式結(jié)構(gòu)。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段，我國各地區(qū)在對流域梯級發(fā)電站群進(jìn)行建設(shè)時(shí)應(yīng)用的形式主要是分期建設(shè)，因此，在對集控中心進(jìn)行建設(shè)時(shí)，也應(yīng)當(dāng)參考發(fā)電站群的建設(shè)形式，選擇滾動式建設(shè)。另外，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度極快的當(dāng)今社會，軟件更新速度逐漸提升，應(yīng)用在集控中心監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件也是如此，這就要求設(shè)計(jì)人員在安裝軟件和硬件的過程中，應(yīng)當(dāng)將結(jié)構(gòu)化、模塊化的模式作為首選，這樣做的目的是為后續(xù)系統(tǒng)建設(shè)工作的開展提供便利，擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模時(shí)，也不會出現(xiàn)不必要的麻煩；其二，分布式結(jié)構(gòu)。集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)工作，需要以不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)網(wǎng)為基礎(chǔ)，因此，只有選擇分布式結(jié)構(gòu)，才能保證某個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)即使出現(xiàn)故障，也只能夠影響其所對應(yīng)的管理區(qū)域，流域梯級發(fā)電站群的整體系統(tǒng)并不會受到相應(yīng)的影響，無論是穩(wěn)定性還是安全性都會得到明顯的提升；其三，在靠近廣域網(wǎng)的一側(cè)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置通信服務(wù)器專用的網(wǎng)段，以此來實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)所對應(yīng)內(nèi)網(wǎng)段進(jìn)行有效隔離的目標(biāo)。以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)所衍生出的監(jiān)測系統(tǒng)，則應(yīng)當(dāng)被設(shè)置在系統(tǒng)邊界處廣域網(wǎng)的側(cè)網(wǎng)段之上，用以對數(shù)據(jù)網(wǎng)邊界流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測?？v向加密的認(rèn)證裝置則需要被部署在數(shù)據(jù)網(wǎng)和接入交換機(jī)之間，該裝置的作用主要是為監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全提供保障；其四，由于以太網(wǎng)技術(shù)正處于快速發(fā)展之中，因此，在對集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)保證所應(yīng)用以太網(wǎng)具備結(jié)構(gòu)清晰、組網(wǎng)簡單等要求，對主要功能節(jié)點(diǎn)而言，雙機(jī)冗余模式的應(yīng)用是很有必要的，實(shí)踐結(jié)果表明，這樣做不僅能夠提升該系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性，還可以為后續(xù)操作及維護(hù)工作的開展提供便利。

2.2 系統(tǒng)功能構(gòu)成

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，如果想要保證針對不同流域水電廠所開展的遠(yuǎn)程監(jiān)控工作能夠取得應(yīng)有的效果，在建設(shè)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對通訊網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作站等部分的建設(shè)引起重視。水電廠所應(yīng)用的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)以雙局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，只有這樣才能保證各節(jié)點(diǎn)機(jī)都能夠分擔(dān)相應(yīng)的功能，數(shù)據(jù)也可以得到分散的保存，還可以保證不同節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)地位平等且獨(dú)立，在后續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充的過程中，原系統(tǒng)不會受到不利影響[2]。除此之外，該監(jiān)控系統(tǒng)需要具備的功能還包括數(shù)據(jù)發(fā)布、培訓(xùn)站等，下面就以此為核心，結(jié)合水電廠的實(shí)際需求展開論述。

2.2.1 數(shù)據(jù)的發(fā)布

數(shù)據(jù)發(fā)布是監(jiān)控系統(tǒng)必須具備的功能之一，這一要求的提出，是因?yàn)橹挥型ㄟ^數(shù)據(jù)發(fā)布功能，才能夠?qū)崿F(xiàn)將不同節(jié)點(diǎn)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)交換與統(tǒng)計(jì)的目標(biāo)。該功能的原理是以兩臺或以下的冗余接口服務(wù)器為依托，將各節(jié)點(diǎn)機(jī)的數(shù)據(jù)通過Web進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布，安全系統(tǒng)的存在而保證了數(shù)據(jù)在交換過程中不會出現(xiàn)泄漏或是丟失的問題。

2.2.2 工作站實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)

其一，根據(jù)上級調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出的指令完成開機(jī)或關(guān)機(jī)的工作；其二，對某些需要進(jìn)行單點(diǎn)控制的水電廠設(shè)備，工作人員應(yīng)當(dāng)以安全鎖閉為前提，完成相應(yīng)的控制操作；其三，無論是對機(jī)組的有功功率、頻率，還是對機(jī)組的無功功率、電壓而言，都需要根據(jù)設(shè)定值完成相應(yīng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)；其四，該監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備自動開機(jī)、停機(jī)和緊急停機(jī)的功能，并且能夠?qū)\(yùn)行工況進(jìn)行轉(zhuǎn)換。無論是監(jiān)視機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)過程，還是集控中心的開機(jī)、停機(jī)過程，都應(yīng)當(dāng)在TFT上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，一旦有阻滯或其他異常情況出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)在第一之間中止程序執(zhí)行，并將出現(xiàn)阻滯的原因、出現(xiàn)故障的部位顯示在TET上，工作人員可以通過人工干預(yù)的方式，將保證機(jī)組狀態(tài)的安全性；其五，對上級調(diào)度機(jī)構(gòu)所發(fā)出的單機(jī)、聯(lián)合調(diào)節(jié)命令進(jìn)行接受，并開展相應(yīng)的工作；其六，對機(jī)組同期令進(jìn)行發(fā)布，不同節(jié)點(diǎn)機(jī)都能夠自動完成準(zhǔn)同期并網(wǎng)的工作；其七，對進(jìn)水閘門、泄洪閘門和沖沙閘門的流程進(jìn)行單點(diǎn)控制。

2.2.3 培訓(xùn)站

培訓(xùn)站的作用主要是為維護(hù)人員或其他從事相關(guān)工作的人員提供模擬作業(yè)的平臺，保證工作人員能夠熟練掌握系統(tǒng)操作以及維護(hù)的流程，除此之外，培訓(xùn)站還可以作為開發(fā)、利用系統(tǒng)軟件的實(shí)驗(yàn)平臺。通過實(shí)踐可以看出，培訓(xùn)站的設(shè)立，能夠在很大程度上增加工作人員對知識掌握的準(zhǔn)確性和技術(shù)的熟練程度，即使有問題發(fā)生，工作人員可以在第一時(shí)間選擇相應(yīng)的解決方案，保證問題的有效解決。

2.2.4 電站負(fù)荷的給定方式

（1）無功功率。首先，根據(jù)實(shí)際情況對不同節(jié)點(diǎn)機(jī)所對應(yīng)母線電壓值和電壓曲線進(jìn)行給定；其次，上級調(diào)度機(jī)構(gòu)給定各節(jié)點(diǎn)機(jī)所對應(yīng)無功功率的設(shè)定值，以此為依據(jù)，集控中心對機(jī)組的無功功率進(jìn)行自動分配，或?qū)o功設(shè)定值向廠站層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，各廠站層分別完成機(jī)組無功功率的分配工作；最后，上級調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備對不同節(jié)點(diǎn)機(jī)進(jìn)行直接調(diào)度和控制的功能[3]。（2）有功功率。首先，對總有功功率所對應(yīng)的設(shè)定值進(jìn)行給定；其次，結(jié)合實(shí)際情況，對不同節(jié)點(diǎn)機(jī)的總有功功率進(jìn)行設(shè)定；接下來，上級調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)給定不同節(jié)點(diǎn)機(jī)相應(yīng)的頻率值，以此為依據(jù)，集控中心對開機(jī)、停機(jī)計(jì)劃以及機(jī)組負(fù)荷的分配進(jìn)行自動制定，或?qū)⒔o定頻率值向廠站層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，各廠站層分別完成對開機(jī)、停機(jī)計(jì)劃以及機(jī)組負(fù)荷的分配工作；最后，上級調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備對不同節(jié)點(diǎn)機(jī)進(jìn)行直接調(diào)度和控制的功能。

2.2.5 工程師站

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)至少需要配備一個(gè)工程師站，用以對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，無論是對系統(tǒng)維護(hù)還是對故障維修維修工作而言，工程師站都作為人機(jī)接口而存在，也就是說，工程師站的作用主要是對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的啟動及維修，對軟件進(jìn)行開發(fā)、修改與升級，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行傳輸以及維護(hù)。

3 結(jié)語

通過對上文所敘述的內(nèi)容進(jìn)行分析能夠看出，集控中心監(jiān)控系統(tǒng)能否高效、穩(wěn)定運(yùn)行，對水電廠發(fā)電工作的開展具有十分重要的意義。可以說科學(xué)的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以保證電力調(diào)度的穩(wěn)定性和安全性，還能夠通過對遠(yuǎn)程控制、調(diào)節(jié)能力的充分發(fā)揮，提高電站群運(yùn)行的可靠性，在保證工作效率提升的基礎(chǔ)上，降低事故發(fā)生的幾率。

參考文獻(xiàn)

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