饒立波

摘 要 隨著我國(guó)用電量的大幅增加，各類型發(fā)電廠也逐漸增多，水力、火力、風(fēng)力、太陽(yáng)能等技術(shù)也被更加深入的運(yùn)用在了發(fā)電工作中。而面對(duì)日益增加的工作量和技術(shù)要求，對(duì)水電廠的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)也勢(shì)在必行。它是順應(yīng)水電站群的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控發(fā)展趨勢(shì)的，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)各水電廠之間或內(nèi)部建立其數(shù)據(jù)網(wǎng)，采用橫縱向二次安全預(yù)警措施。本文簡(jiǎn)要論述了流域水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與優(yōu)化，以期能為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞 流域水電廠;集控中心;監(jiān)控系統(tǒng);建設(shè)

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-021-01

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、企業(yè)、住宅等各方面的用電量也在逐年增加，這對(duì)各電廠的發(fā)電工作提出了新的挑戰(zhàn)。水電廠作為我國(guó)最主要的發(fā)電機(jī)構(gòu)之一，其不單單承擔(dān)著為流域地區(qū)提供穩(wěn)定、安全的電能的責(zé)任，還需要實(shí)時(shí)監(jiān)控流域的洪澇和水資源利用問題。水電站群的建設(shè)有利于當(dāng)?shù)厮Πl(fā)電工程建設(shè)，但對(duì)其管理也是一個(gè)重要問題。集控中心監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效整合水電站群，對(duì)各水電站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一優(yōu)化配置等工作，能夠極大程度的提高工作效率，增長(zhǎng)對(duì)相關(guān)危險(xiǎn)和事故的反應(yīng)時(shí)間。

1 水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1）總體構(gòu)架。為了保證各發(fā)電站在無(wú)值班人員的情況下也可以安全穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)必須保證自身的穩(wěn)定、安全、實(shí)用以及技術(shù)的先進(jìn)性等特性，發(fā)揮其遠(yuǎn)程控制核心的作用。因此，其總體結(jié)構(gòu)必須滿足以下條件：①分布式結(jié)構(gòu)。集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成是建立在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)上，其采用分布式結(jié)構(gòu)，確保每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)出現(xiàn)故障后，其只能夠影響該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)所管理的區(qū)域，對(duì)于整個(gè)流域梯次電站群系統(tǒng)沒有任何影響，大大增加了安全性和穩(wěn)定性;②冗余結(jié)構(gòu)。隨著目前以太網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，在集控監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)網(wǎng)時(shí)需要利用組網(wǎng)較簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)較清晰的雙星型快速交換式以太網(wǎng)。同時(shí)，在各主要功能節(jié)點(diǎn)上采取雙機(jī)冗余的模式，這樣做可以有效提升監(jiān)控系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、操作簡(jiǎn)便性以及維護(hù)簡(jiǎn)便性等;③開放式結(jié)構(gòu)。由于目前在流域發(fā)電站群的建設(shè)是采取分期建設(shè)的形式，因此集控中心的構(gòu)建也采用滾動(dòng)式構(gòu)建模式。同時(shí)，現(xiàn)在的系統(tǒng)軟件更新速度較快，使得對(duì)軟硬件的安裝需要采取模塊化及結(jié)構(gòu)化的模式，這樣就可以對(duì)后期系統(tǒng)建設(shè)提供方便，便于系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大。

2）主要組成部分及功能。為了讓各流域水電廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控及優(yōu)化能夠達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于集控監(jiān)控系統(tǒng)的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)必須包含服務(wù)器搭建、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)、通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及操作站建設(shè)等。其核心在于建立雙局域網(wǎng)，以此保證了各節(jié)點(diǎn)機(jī)能夠分擔(dān)功能，數(shù)據(jù)能夠分散保存。同時(shí)，各節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)間相對(duì)獨(dú)立并且地位平等，以免在后期系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)對(duì)原系統(tǒng)造成過大的影響。

3）輔助服務(wù)功能結(jié)構(gòu)。除了上述兩大結(jié)構(gòu)以外，集控監(jiān)控系統(tǒng)中還包含了第三大結(jié)構(gòu)——輔助服務(wù)功能結(jié)構(gòu)，其雖然在整個(gè)系統(tǒng)中起著輔助的作用，但是其也是整個(gè)系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

①時(shí)鐘同步功能。在建設(shè)集控監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，必須在其內(nèi)部設(shè)立一個(gè)冗余高精度時(shí)鐘同步裝置。該裝置的主要作用在于輔助各節(jié)點(diǎn)機(jī)調(diào)整時(shí)間，確保整個(gè)系統(tǒng)在時(shí)間上的同步性。同時(shí)，根據(jù)二次安全預(yù)防規(guī)則，時(shí)鐘同步裝置應(yīng)與GPS和北斗衛(wèi)星進(jìn)行連接，以保證兩套互相對(duì)立的對(duì)時(shí)系統(tǒng)。

②工程師站。整個(gè)系統(tǒng)需要配備至少一個(gè)供工程師進(jìn)行維護(hù)的站點(diǎn)，其是當(dāng)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障和維護(hù)時(shí)將其作為人機(jī)接口。它的主要作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維修、啟動(dòng)，軟件的升級(jí)、開發(fā)和修改，數(shù)據(jù)庫(kù)的傳輸和維護(hù)等，輔助工作人員完成相關(guān)管理維修工作。

③ON_CALL功能。這是一個(gè)全新的利用移動(dòng)通信端口，以短信的形式向外部發(fā)出預(yù)警信號(hào)，報(bào)告當(dāng)前系統(tǒng)監(jiān)控到的事故、故障以及危險(xiǎn)情況，讓維修人員能夠第一時(shí)間掌握預(yù)警信息，做出最快的反應(yīng)，減小損失率。

④數(shù)據(jù)發(fā)布功能。為確保監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)發(fā)布功能監(jiān)控系統(tǒng)必備的一項(xiàng)功能。其可以通過兩臺(tái)以下冗余的接口服務(wù)器，將各發(fā)電站內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行Web發(fā)布，同時(shí)利用安全系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)交換時(shí)不會(huì)丟失或泄露。

⑤培訓(xùn)站。建議在監(jiān)控系統(tǒng)上配備一臺(tái)培訓(xùn)站，用于相關(guān)工作或維護(hù)人員進(jìn)行模擬作業(yè)，以使維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)操作與維護(hù)的熟練度進(jìn)一步提高，還可以為系統(tǒng)軟件的開發(fā)和利用提供試驗(yàn)平臺(tái)。大大增加了工作人員的技術(shù)熟練度和相關(guān)知識(shí)的掌握，避免了事故發(fā)生時(shí)的手忙腳亂，延誤維修時(shí)機(jī)。

2 流域梯級(jí)電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1）組網(wǎng)方式和特點(diǎn)。集控監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式的影響因素有很多，包括通信通道帶寬、監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)調(diào)性、監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)等。一般情況下采用以下三種模式，分別為：直接控制各梯級(jí)電站的機(jī)組、通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置控制各梯級(jí)電站的機(jī)組、網(wǎng)關(guān)機(jī)與各梯級(jí)電站監(jiān)控系統(tǒng)廠站側(cè)網(wǎng)關(guān)機(jī)通信。這三種模式各有自身特點(diǎn)，第一種屬于直接控制，因其不設(shè)廠站級(jí)計(jì)算機(jī)，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，適合于中小規(guī)模電站群使用;而第二種則是需要通過微機(jī)終端對(duì)信息進(jìn)行上傳和采集，并且需要經(jīng)過主監(jiān)控系統(tǒng)才能夠發(fā)布命令;第三種結(jié)構(gòu)完全，系統(tǒng)內(nèi)部分工明確，能夠靈活控制各梯級(jí)電站間的數(shù)據(jù)傳輸，既可以直接下達(dá)命令，又可以利用各梯級(jí)電站下達(dá)命令。

2）通信規(guī)約選擇。我國(guó)目前對(duì)于通信規(guī)約要求比較高，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程極快，目前比較常用的兩款規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)分別是IEC60870-5-101和IEC60870-5-104。因流域監(jiān)控系統(tǒng)需要系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)作相對(duì)穩(wěn)定且安全，所以建議采用雙規(guī)約模式。在通信通道帶寬的光纖平臺(tái)采用IEC60870-5-104;而對(duì)于較窄的衛(wèi)星平臺(tái)則采用IEC60870-5-101。

3 二次安全防護(hù)系統(tǒng)

1）防護(hù)要求。二次安全防護(hù)的主要目的在于加強(qiáng)電力二次系統(tǒng)的邊界防護(hù)。為確保數(shù)據(jù)上傳和轉(zhuǎn)換時(shí)的安全性，其安全防護(hù)措施必須在以TCP/IP的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，其內(nèi)容主要包括安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證，保證整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

2）防護(hù)措施。二次安全防護(hù)的措施有很多種，其中包括主機(jī)加固、縱向加密認(rèn)證、入侵檢測(cè)、防火墻安全識(shí)別。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的隱患進(jìn)行防護(hù)，識(shí)別入侵系統(tǒng)的外來(lái)數(shù)據(jù)，并利用殺毒軟件進(jìn)行清除。

4 總結(jié)

流域水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于水電廠的管理有著極重要的意義，其保證了該地區(qū)電力調(diào)度的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，充分發(fā)揮了系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制上的調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)了電站群的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了工作效率，同時(shí)也降低了事故的發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)

[1]單文坤，王國(guó)華.流域梯級(jí)水電站集控中心監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)江科技，2010（09）.

[2]黃華東，蘇涵.對(duì)集控中心遙控操作安全約束系統(tǒng)的研究[J].廣東科技，2011（12）.

[3]張照璇.基于集控站報(bào)文溢出影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的研究[J].科技致富向?qū)В?011（15）.

[4]楊燁，梁艷，宋占黨.烏魯木齊電業(yè)局虛擬大集控建設(shè)的研究與探討[J].廣東科技，2011（20）.

[5]韓曉輝.馬鋼南山礦電力調(diào)度集控系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].科技資訊，2011（29）.endprint