羅曉勇

（國(guó)網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司，四川 雅安 625000）

水電站的存在能夠極大的改善一些地區(qū)的居民生活和企業(yè)發(fā)展程度，尤其是在一些偏遠(yuǎn)的山區(qū)，在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)部，含有多個(gè)小型水電站，這給當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展帶來(lái)了積極的影響，但是，與此同時(shí)，還出現(xiàn)了很多管理上的問(wèn)題，因此對(duì)這些群集性小水電站的管理與監(jiān)控已經(jīng)成為水電部門(mén)要解決的重大問(wèn)題。本文對(duì)群集性小水電站集控系統(tǒng)模式的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行分析和討論。

一、有關(guān)集控系統(tǒng)的分析

在一定的區(qū)域內(nèi)，如果存在多個(gè)小型水電站，那么就需要對(duì)這些水電站進(jìn)行集體的控制和管理。區(qū)域水電站需要按照統(tǒng)一的管理原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠使這些小型水電站在調(diào)控上實(shí)現(xiàn)一體化，可以通過(guò)遙控、遙信、遙調(diào)以及遙測(cè)進(jìn)行各個(gè)接入口位置和平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在這些設(shè)備的控制上主要采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)，這樣可以對(duì)整個(gè)區(qū)域中的水電站進(jìn)行監(jiān)督。目前計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，這使得集控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)了真正意義上的聯(lián)網(wǎng)，對(duì)各個(gè)水電站所運(yùn)行的狀態(tài)以及運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行了解，由此，管理人員和對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行負(fù)責(zé)的人員，可以及時(shí)的掌握水電站的運(yùn)行狀況。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅要與水電站的總機(jī)聯(lián)系，還要個(gè)各個(gè)級(jí)別的分系統(tǒng)進(jìn)行連接，接受總機(jī)的調(diào)度和管理，規(guī)范運(yùn)行。以上這些做法能夠?qū)λ娬镜呢?fù)荷進(jìn)行合理的分配，以此來(lái)使區(qū)域的水文電力情況得到優(yōu)化。提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)此區(qū)域內(nèi)部的綜合治理提供便利條件。

集控系統(tǒng)所使用的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)該更具模塊化，優(yōu)化各方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣系統(tǒng)在進(jìn)入工作狀態(tài)以后可以有能力進(jìn)行規(guī)?；臄U(kuò)充，遇到系統(tǒng)問(wèn)題能夠進(jìn)行自我診斷。若計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)問(wèn)題，那么該系統(tǒng)可以保持正常的工作狀態(tài)，若要提供集控系統(tǒng)的訪問(wèn)，就要對(duì)外部的接口和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能進(jìn)行豐富配置。

二、集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是為了保障集控系統(tǒng)能夠正常的進(jìn)行運(yùn)行。具體原則主要有以下幾個(gè)方面：

第一，系統(tǒng)接受調(diào)度命令的設(shè)計(jì)。接受命令才能對(duì)水電站進(jìn)行監(jiān)督和控制。在總集控中心向各個(gè)分中心發(fā)送指令，便可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和遙測(cè)等，這對(duì)于水電站的優(yōu)化和管理都有促進(jìn)作用。第二，階梯中心需要向上級(jí)系統(tǒng)提供相關(guān)參數(shù)和信息等數(shù)據(jù)，然后接受調(diào)度機(jī)構(gòu)的各種命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的傳輸和通信。第三，實(shí)現(xiàn)集控中心的電網(wǎng)調(diào)度AGC和AVC命令，并把這些命令傳達(dá)給LCU。第四，要嚴(yán)格的落實(shí)國(guó)家關(guān)于水電站集控的各項(xiàng)安全防護(hù)規(guī)定，并且集控系統(tǒng)還要支持各軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，若第三方軟件存在也能夠進(jìn)行可靠的運(yùn)行，完成通信。第五，系統(tǒng)的運(yùn)行必須安全可靠，及時(shí)的清楚一些冗雜部分和系統(tǒng)垃圾，以免發(fā)生故障影響系統(tǒng)的運(yùn)行。除上述原則以外，還要注意系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件軟件的的使用、抗干擾性和投資原則等。

三、區(qū)域小水電站群集控結(jié)構(gòu)

（一）結(jié)構(gòu)分析

集控中心為了提升自動(dòng)化，減少人員設(shè)置，一般按照無(wú)人值班的設(shè)置原則進(jìn)行總體方案的研究。在各個(gè)小水電站和集控中心處，選擇計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)督和管理，另外引進(jìn)高科技的軟件和硬件武裝系統(tǒng)。此集控系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行能夠提升水電站的運(yùn)行狀態(tài)，利用一些冗余技術(shù)和全面分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以使集控系統(tǒng)更加安全、實(shí)用、可靠和經(jīng)濟(jì)。集控中心是由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水電站的遠(yuǎn)程控制中心共同構(gòu)成的，使用開(kāi)放的分層結(jié)構(gòu)對(duì)水電站的運(yùn)行狀態(tài)和各種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督控制。本文所討論的系統(tǒng)采用IEEE802.3設(shè)計(jì)方案，使用分層新樣式的快速交換式以太網(wǎng)。

（二）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

圖1 硬件配置圖

水電站流域的主干層，在集控中心的傳輸速度設(shè)定為100M；廠站層：該層主要負(fù)責(zé)對(duì)水電站進(jìn)行監(jiān)督和控制，需要利用100M的網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)地層進(jìn)行連接，所選網(wǎng)絡(luò)為光纖星形網(wǎng)?，F(xiàn)地層就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的層，利用大網(wǎng)進(jìn)行連接。在調(diào)度層，要選擇較為專業(yè)的通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)完成連接。在區(qū)域水電站的集控系統(tǒng)中，交換機(jī)是控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，它主要與其他交換機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，然后形成較大的一個(gè)星形狀的網(wǎng)絡(luò)。在集控系統(tǒng)中，上位機(jī)要連接網(wǎng)絡(luò)然后實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站中LCU的控制，這樣流域的運(yùn)行能夠被更加全面的遙控遙測(cè)，提升水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和調(diào)度功能。這樣能夠在很大程度上矯情水電站的數(shù)據(jù)傳輸，以免集控中心的數(shù)據(jù)傳輸被上機(jī)系統(tǒng)所干擾。與此同時(shí)，在區(qū)域水電站的集控中心，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)視的到的數(shù)據(jù)要與其所在的上一級(jí)調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)通信才能完成每一個(gè)級(jí)別的調(diào)度機(jī)構(gòu)所需要的水電站信息的傳輸。

四、集控系統(tǒng)的配置

（一）硬件配置

在集控系統(tǒng)的硬件配置方面需要兩臺(tái)以上的主機(jī)，一般采用的是惠普品牌主機(jī)，它具有比較高的性能，且能夠完成多任務(wù)工作站的建構(gòu)。此硬件設(shè)置的功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和處理，并且把這些數(shù)據(jù)想通訊站報(bào)告。兩臺(tái)主機(jī)主要是對(duì)集控中心各個(gè)部分的電站進(jìn)行監(jiān)督和管理，通過(guò)AGC計(jì)算和處理對(duì)水電站情況進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)還能對(duì)故障進(jìn)行分析，一些小故障可以進(jìn)行自我修復(fù)。

配置需要通信服務(wù)器、web服務(wù)器以及GPS系統(tǒng)和打印機(jī)。打印機(jī)選擇黑白激光的，然后完成各項(xiàng)打印任務(wù)。GPS系統(tǒng)需要對(duì)串口進(jìn)行監(jiān)控以使其能夠與服務(wù)器的時(shí)鐘同步。Web服務(wù)器，需要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行安全檢測(cè)，保障安全的基礎(chǔ)上設(shè)置隔離裝置，與外網(wǎng)進(jìn)行連接，這樣，授權(quán)對(duì)象就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對(duì)水電站的運(yùn)行情況進(jìn)行了解。通信服務(wù)器的存在，是用于實(shí)現(xiàn)調(diào)度和集控之間的通訊，一般在節(jié)省成本的情況下，服務(wù)器還要設(shè)置與其水電站的通信結(jié)構(gòu)。

（二）集控系統(tǒng)的控制

區(qū)域性的水電站，需要進(jìn)行統(tǒng)一的管理和操控。按照現(xiàn)地優(yōu)先的原則，對(duì)一些控制權(quán)限進(jìn)行設(shè)定。在水電站集控系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，集控中心需要對(duì)所有的分系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方控制和監(jiān)督。如果梯級(jí)的控制中心和水電站之間出現(xiàn)通訊故障或設(shè)備遇到檢修，則需要把電站的控制權(quán)力轉(zhuǎn)移到電廠。一般按照“選擇-確認(rèn)和執(zhí)行”的方式進(jìn)行，這樣每一個(gè)步驟的軟件都需要進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位及時(shí)的關(guān)閉該系統(tǒng)的邏輯功能，以免硬件發(fā)生損壞。

結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水電站發(fā)揮的作用越來(lái)越大，因此對(duì)一定區(qū)域內(nèi)部的水電站進(jìn)行集體監(jiān)控和管理能夠更好的促進(jìn)水電站經(jīng)濟(jì)效益的提升，集控系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)日臻完善，但是還要進(jìn)一步努力去研究出更完善的系統(tǒng)，創(chuàng)造無(wú)人值班和無(wú)人控制式的集控系統(tǒng)，提升水電站管理的自動(dòng)化水平，促進(jìn)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

[1]鄭舒天.小水電站群智能調(diào)度系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.