水利电力调度与远程集控方案

【摘要】计算机高速网络在实时系统中的开发应用，已实现了机组自动化由现场集中自动控制到远程自动控制的飞跃，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响。文章以伊河建管局为例，立足现状与存在问题，探讨了远程自动控制的必要性、可行性，提出了水利电力调度与远程集控系统规划思路、设计原则与解决方案，为类似工程施工提供参考。

【关键词】电力调度;远程集控;解决方案;探讨

随着计算机技术和通信技术的飞速发展，计算机监控技术在水电站自动化控制中应用的可靠性越来越高，从集中式现场自动控制向远程自动化的飞跃，实现了系统的控制。远程计算机集中控制作为计算机现场监控的延伸，已不再是一个技术问题。国内水电领域正在大力推广并成为大势所趋。建立伊河水电调度远程集中控制系统，运用现代管理方法和理念，建立统一的调度集中管理机构，可减少人员、提高效率，优化流域水电站和水资源。

1伊河建设水利电力调度系统现状

目前，伊河建管局已建成2座大型水库、5座水电站和1处引水枢纽，装机容量达到593000kW。根据规划设计，将形成8座水库和21座水电站的水电建设规模，水电总装机容量控制在2630000kW。经过15年的发展，伊河已成为集水利水电工程建设和运营、电力生产、电网运行、生态、水产养殖、供水等业务为一体的综合性单位。已完成的建设项目和系统独立运行形成信息孤岛，因此，各种不同性质的水利水电工程都需要强有力的现代化手段。

2系统建设的必要性和可行性分析

2.1发展战略的需要。目前，伊河建管局水利水电工程开发处于建设管理两个阶段，科学协调水资源和水利水电工程的类型、阶段和性质，需要强有力的现代化手段。通过构建伊河水电站调度与远程集中控制系统，可尽快形成技术控制优势，从而提高伊河水电站未来的市场竞争力和发展空间。2.2统筹运行管理的需要。伊河工程多线，跨行业、跨领域运营时间长，缺乏统一的调度、控制和运营管理平台，主要水利水电工程，梯级水库调度、电力调度、供水调度由不同的单位进行。建立统一的营运平台，通过远程集中控制系统的调整和建设，实现所有项目的运行信息共享势在必行。建成该体系，伊河建管局项目运行管理可从分散走向统一、全面科学，为伊河建管局从两个方面塑造形象创造了条件。2.3控制运行维护成本的需要。随着伊河建管局建设项目的增加，运营管理费用也在逐年增加。每增加一个电站，投入运行的硬件和软件至少增加几千万元，特别是人力成本的增加将更加明显。根据目前电站的运行方式，每个新增电站至少需要18名值班人员，以此计算4座即将开工的水电站，投入运行后，需要现场运行值班人员72人。为了降低现场运行和维护成本，必须建立统一的远程调度、监控和控制系统，以实现各种水电工程中“无人值班，少人值班”的目标。2.4提高工程自动化水平和安全生产管理水平的需要。目前，伊河建管局没有相应的梯级水库调度和电力调度自动化系统;梯级水库调度的大部分操作都是人工完成的;水文自动监测预报系统设备老化、停机、软件升级等问题已经引起大多数降雨站设备停机;水力调度和电力调度的协调通过电话进行;当地水情、水量调节以及电厂设备运行信息不能为决策提供及时依据;调水、调电效率低，工程运行的可靠差。必须建立稳定、可靠、安全、经济的水调节自动化与电厂集中控制相结合的系统，以提高自动化水平和安全生产管理水平，电站和变电站的自动化水平和安全生产管理水平，更好地为现场生产设备的检查、维护和运行服务，全面提高调度系统的管理能力和技术水平，促进调度管理的规范化，提高工作效率和应急能力。

3系统建设规划思路

3.1电站实时集中监控。根据伊河建管局当前通信网络建设、电厂规模和当前运行模式，各电站以104通信方式接入控制中心CEN实时集中监控系统，实现电站发电设备的自动监测，并根据电力系统的调度要求和各电站的运行要求，对各电站的相关设备进行自动控制。确保各电站机电设备安全可靠运行;与相关部门沟通，传递相关信息，并接收各电站调度的要求。3.2电网调控。伊河电网是一个独立的地方电网，目前采用电话调度方式。建立一套功能完善、运行稳定可靠的电网控制自动化系统，可使电网调度员能够全面、实时地监控伊河电网，预测和分析电力系统的运行趋势，预控电网的安全风险，并迅速准确地处理电网事故。为实现变电站无人值班运行模式，需对伊河电网变电站进行集中监控。3.3水情测报和水库调度。伊河水情自动监测预报系统包括28个降雨站、11个水文站和3个坝前水位站。经过多年运行，该站设备关闭，通信通道单一，维护成本高，中心站设备负担重，软件升级困难。基于以上情况，需要对遥测站、数据通信设施、中心站设备和采集软件进行整体升级。另外，为了满足控制中心整体统一数据共享和传输的要求，系统需要有一个标准的通信接口将数据连接到控制中心的统一高速总线。通过系统的建设，可以提高系统整体的可靠性、数据传输速率、设备的可维护性、数据的实时性和准确性，为安全经济运行提供数据支持。根据水利调度的基本业务功能，需要对梯级水库、水电站的水库调度、发电、闸门调度、水雨情等全过程进行监测分析，并应用查询、管理、监测、告警等技术，提高水库运行管理效率，保障水库、水电站安全。在安全操作方面，降低员工工作强度。在调水工程决策支持与优化调度方面，除洪水预报外，具有中长期预报，长期、中期、短期发电规划，实时调度，能源评价等决策支持功能。3.4防汛决策支持。为了保证枢纽及下游地区防洪安全，防洪调度需要及时获取大量信息，此外，防洪调度还涉及各种专业人员和物资的日常管理和规划。目前尚无系统的软件系统来支持，从现状来看，必须以专业化为前提，以技术为保证，以数据为标准，以信息为手段，依靠防洪决策支持系统进行防洪精细化管理，减少洪灾损失，确保下游防洪。3.5工程安全信息管理与分析评估决策支持。目前，伊河建管局辖下的许多工程安全自动监测系统主要功能是数据管理和初步分析，其分析、评价和决策支持功能相对比较初级，难以满足施工需要。从整体上看，将各个项目的安全监测信息集成到集中控制系统管理，可全面系统地集成安全监测信息资源，实现工程安全监测数据的自动采集、监测信息的集中管理、分析评价、预警预测和信息等功能，掌握工程结构的运行情况、状态和安全状态，为项目运行调度和维护管理提供决策支持。3.6主设备状态监测与状态检修决策支持。目前，建管局下属水电站均配有在线监测系统和监测设备，每个系统物理上和逻辑上都是独立的，建管局集控层面统一的设备状态监测分析诊断及状态检修决策支持技术平台，无法收集各站设备状态监测系统采集的有效信息，无法展开设备状态评价、风险评估及检修决策支持等工作。拟建的主要设备在线监测和状态检修决策支持系统，将基于电站现有的状态监测设备和系统，利用现有的信息网络，采用统一规划的综合思路，统一设计，建立设备信息集成分析系统。系统建设可以消除设备状态监测建设水平参差不齐、缺乏集中式状态监测存储管理手段、信息孤岛严重、统一决策和评价方法应用不足等问题。可实现对每个电站的状态监测、分析和诊断以及状态维护，提高施工管理局设备状态监测与故障诊断的专业水平，促进设备故障诊断与分析的标准化。

4系统设计原则

在设计和研发过程中突破传统的水利电力调度控制和生产运行管理思路，在系统设计上利用最新的计算机技术、自动化技术、通信技术及先进的标准，通过研究电站集控、电网调控、水库优化调度及经济运行等相关理论，进行总体规划设计。4.1突出重点。系统开发与建设坚持以需求为导向，紧密围绕项目调度和集中控制业务，进行全面的业务需求分析、系统设计与建设，同时满足项目调度、远程集中控制、运营管理、综合办公、决策支持需求，突出重点建设内容。4.2分步实施。充分考虑生产经营管理各环节的应用需求，根据各子系统或功能模块的业务特性以及它们之间的内在关系，采用指定的网络安全设备进行隔离，并根据各子系统或功能模块的业务特点进行隔离;采用高速数据总线构成水平互连数据交换平台和垂直直接监控现场设备。该系统是一个覆盖水电生产、运行和管理各个方面的智能系统。同时，根据实际情况，合理划分项目实施步骤，使基础先行，有计划地逐步实施项目建设。在保证安全稳定运行的基础上，合理划分层次，构建统一的平台结构，着力解决当前水电自动化、信息化、智能化建设中存在的主要问题，支持发展伊河建管局战略。4.3扩展开放。在标准体系的支持下，充分考虑了系统的开放性、可扩展性和可维护性，为系统功能的扩展和项目运行后的需求开发奠定了基础。整个系统将充分吸收面向服务(SOA)、分层分布式组件模型、自主计算和GIS可视化计算的先进理论和成果，对预测、调度控制、生产运行和状态维护等专业进行探索。在技术发展方向上，水电自动化、信息化、智能化等关键技术取得突破，达到国际领先水平。系统设计应遵循统一接口、清晰接口的原则。基于开放通用接口，实现数据总线、数据中心、基础服务、应用服务和人机接口之间的数据交换和功能调用。降低子系统之间的耦合度，提高应用之间的耦合度，降低开发和工程实现的难度。在系统开发与实施过程中，首先要遵循标准的原则。制定了一系列标准，如服务、消息、数据交换和模型管理。在此基础上，形成区域电网调度控制、专家决策、梯级电站监控、水库调度、状态监控、图像监控、安全保护、信息通信等功能规范。4.4安全可靠。在系统开发过程中，要注意实用性，特别是人机界面的相关部分，从设计、测试和实现阶段来看，我们需要大量的实际最终用户参与，从而做到实用、易用、好用。在保证系统业务功能实现的前提下，适度提高技术，使系统在一定时间内保持先进水平。系统设计需要完整的安全方案，以保证系统的安全可靠运行。

作者:王文山 单位:新疆伊犁河流域开发建设管理局