基于水電站集控技術(shù)研究

姬婧婧　楊建軍

摘要：在水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，主要包含了電能量采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)等，在構(gòu)建水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，需要應(yīng)用水電站集控技術(shù)。本文首先對(duì)水電站集控系統(tǒng)作出簡(jiǎn)要概述，然后結(jié)合實(shí)例，對(duì)基于水電站集控技術(shù)的水電站集控中心建設(shè)模式、監(jiān)控系統(tǒng)、關(guān)鍵點(diǎn)展開(kāi)討論，希望對(duì)業(yè)內(nèi)具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：水電站；集控技術(shù)；調(diào)控一體化

前言：隨著水電產(chǎn)業(yè)的逐漸發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，現(xiàn)階段，集控系統(tǒng)已經(jīng)在各大水電站中得到了廣泛應(yīng)用。借助水電站構(gòu)建集控系統(tǒng)的實(shí)際案例，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，可以對(duì)其他水電站集控系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃提供參考。

一、水電站集控系統(tǒng)概述

依照“無(wú)人值班，少人值守”的原則，可以設(shè)計(jì)區(qū)域水電站集中控制系統(tǒng)，在集控系統(tǒng)中，主要包含了遠(yuǎn)程集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與各電站微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，利用全開(kāi)放分層分布結(jié)構(gòu)，可以讓各控制單元得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與監(jiān)控功能的均勻分布，現(xiàn)階段，在水電站集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，擴(kuò)大廠站模式與梯級(jí)集控調(diào)度模式為主要類(lèi)型。

二、水電站集控技術(shù)

（一）背景概述

以我國(guó)四川某水利電力股份有限公司為例，該公司現(xiàn)有水利發(fā)電機(jī)組共12臺(tái)，裝機(jī)容量是81.7兆瓦，年發(fā)電為4.6億千瓦，現(xiàn)隨著公司的壯大，生產(chǎn)管理集約要求的提高，需要建設(shè)水電站集控中心，利用水電站集控技術(shù)，可以讓水電站運(yùn)維管理水平得到提升。

（二）水電站集控中心建設(shè)模式

1.擴(kuò)大廠站模式集控

如果電站間距距離相對(duì)較近，且集控系統(tǒng)的規(guī)模相對(duì)較小、電站數(shù)量相對(duì)較少，那么可以應(yīng)用此種擴(kuò)大廠站的集控中心建設(shè)模式，如在螺電與小螺電、東電與金電中，使用此種水電站集控方式就具有良好的適用性、經(jīng)濟(jì)性。在該公司的水電站中，現(xiàn)有螺電和小螺電的監(jiān)控系統(tǒng)、小螺電和東電系統(tǒng)已經(jīng)較為完善，如果各自構(gòu)建統(tǒng)一集控平臺(tái)，就會(huì)讓設(shè)備出現(xiàn)浪費(fèi)情況，同時(shí)還有可能需要進(jìn)行技術(shù)改造工作，其性價(jià)比相對(duì)較低，且有重復(fù)投資現(xiàn)象存在，因此，可以判定此種模式建設(shè)方案的實(shí)施缺乏經(jīng)濟(jì)性。

2.梯級(jí)集控調(diào)度

現(xiàn)階段，該公司的下屬四座水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)較為完善，且設(shè)備較為齊全，具有完善的中控功能與后臺(tái)功能，在光纖網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)相關(guān)要求予以滿足的條件下，通過(guò)少量匹配施工可以讓其和集控中心實(shí)現(xiàn)通訊，進(jìn)而讓集控得以實(shí)現(xiàn)，此系統(tǒng)的擴(kuò)展難度相對(duì)較小。因此，改水電站可以選擇此種集控技術(shù)[1]。

（二）集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

在集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，需要遵循四方面原則：（1）集控中心需要將各個(gè)電站信息數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)直接傳送給電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)，需要積極接受電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)調(diào)度要求及命令，讓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)控得以實(shí)現(xiàn)；（2）集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要對(duì)各個(gè)電站的集控監(jiān)控功能予以實(shí)現(xiàn)，要求其對(duì)各電站被監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行有效控制與監(jiān)視；（3）需要依照流域水情、運(yùn)行工況、水文動(dòng)能條件等客觀因素，保證可以對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度要求予以滿足條件下，制定電站聯(lián)合控制的機(jī)組運(yùn)行計(jì)劃，并依照最優(yōu)的發(fā)電規(guī)律，對(duì)電站開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)電站有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷予以自動(dòng)分配，讓梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理得以實(shí)現(xiàn)。（4）需要設(shè)計(jì)集控中心方案，讓各個(gè)電站可以對(duì)集控中心予以同時(shí)接入，且應(yīng)該統(tǒng)一信息傳輸協(xié)議與接入接口標(biāo)準(zhǔn)，讓接入維護(hù)工作更為便利。

（三）集控系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵點(diǎn)

1.集控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選用

在集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是重要基礎(chǔ)部分，在確定集控系統(tǒng)建設(shè)方案之前，需要對(duì)集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道接入方式予以明確，如租用網(wǎng)絡(luò)、自建網(wǎng)絡(luò)以及通道數(shù)量。現(xiàn)階段，在該公司中，其各廠均具有自建的光纖網(wǎng)絡(luò)，為讓網(wǎng)絡(luò)可靠性得到保證，螺電與金電的光纖通道數(shù)量限制會(huì)得到突破，進(jìn)而讓雙通道雙網(wǎng)冗余配置要求得到進(jìn)一步滿足。

2.后續(xù)功能擴(kuò)展

電網(wǎng)要求的發(fā)展趨勢(shì)是不斷提升的，而區(qū)域小水電規(guī)模的發(fā)展趨勢(shì)是不斷擴(kuò)大的，對(duì)此，集控系統(tǒng)建設(shè)中需要考慮到后續(xù)功能的擴(kuò)展，需要保證其可以對(duì)區(qū)域電站群經(jīng)濟(jì)調(diào)度、自動(dòng)負(fù)荷調(diào)整功能予以滿足，此集控系統(tǒng)的對(duì)外通信接口十分豐富，具有MIS系統(tǒng)、水情系統(tǒng)與視頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換功能，除此之外，在集控系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)該做好后期電站接入接口的預(yù)留工作。

3.多種通信方式

在集控中心的調(diào)度與監(jiān)控工作中，需要保證和梯級(jí)水電站的通信信道具有可用性、穩(wěn)定性，可以采用電信運(yùn)營(yíng)商通道、光纖主備通道以及衛(wèi)星信道等多種通信方式，利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以讓語(yǔ)音業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)在應(yīng)急狀態(tài)下持續(xù)提供，如在洪水、地震等極端狀況中，利用衛(wèi)星手持移動(dòng)電話也可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信。

4.權(quán)限切換和閉鎖

在集控控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)方法中，主要可以分為廠站調(diào)控、集控調(diào)控與現(xiàn)地調(diào)控三種方法，在控制調(diào)節(jié)中，應(yīng)該按照從高到地的順序進(jìn)行，即地層、廠站層、集控層，利用在地層設(shè)置的切換開(kāi)關(guān)，可以讓控制、調(diào)節(jié)權(quán)限得到切換，在此過(guò)程中，應(yīng)該具有一定閉鎖條件。如果有事故情況出現(xiàn)，那么控制權(quán)限閉鎖不會(huì)限制緊急操作，如果廠站與集控系統(tǒng)之間出現(xiàn)通信中斷情況，那么控制權(quán)限可以自動(dòng)切換至廠站層[2]。

5.通信防雷措施

集控系統(tǒng)本身為全計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中沒(méi)有常規(guī)控制設(shè)備，在系統(tǒng)當(dāng)中，如果有通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)因?yàn)楦袘?yīng)過(guò)電壓、雷電而遭到破壞，就有可能讓集控中心設(shè)備出現(xiàn)癱瘓情況，除此之外，隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)備靈敏度也開(kāi)始提升，這讓系統(tǒng)受到破壞機(jī)會(huì)增加，所以，應(yīng)該將防止感應(yīng)過(guò)電壓、感應(yīng)雷的相關(guān)設(shè)施加裝在集控系統(tǒng)中。在防雷工作中，需要明確信號(hào)防雷與電源防雷是重點(diǎn)工作內(nèi)容。

結(jié)論：綜上所述，在水電站集控中心建設(shè)中，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇建設(shè)模式，構(gòu)件計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，做好集控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選用、后續(xù)功能擴(kuò)展、利用多種通信方式、權(quán)限切換和閉鎖以及通信防雷措施這幾項(xiàng)工作，確保水電站集控技術(shù)得到科學(xué)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁晶，裴亮.關(guān)于小型水電站遠(yuǎn)程集控運(yùn)行管理模式的探討[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2017，25（06）：69-71+89.

[2]古領(lǐng)先，盧金龍，冀娟.水電站集控系統(tǒng)在明星電力集控中心的應(yīng)用[J].河南科技，2016（13）：40-43.