王崢瀛，韓長霖，劉德龍

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

金沙江下游成都調(diào)控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)研制與實(shí)施

王崢瀛，韓長霖，劉德龍

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

摘要：基于H 9000CAS系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)的金沙江下游成都調(diào)控中心電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，歷經(jīng)近4年的研制與實(shí)施，開創(chuàng)了三峽公司金沙江下游區(qū)域巨型機(jī)組電站群遠(yuǎn)程“調(diào)控一體化”與電站接機(jī)發(fā)電同步實(shí)施，并且無一例誤操作發(fā)生的歷史。本文對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)施過程、設(shè)計(jì)思路、原則以及主要特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并對(duì)未來梯級(jí)集控技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：梯級(jí)調(diào)控中心；電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；H9000CAS；調(diào)控一體化

0　引言

金沙江下游成都調(diào)控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模龐大的系統(tǒng)工程，從2007年起開始可行性研究，在系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)階段即多次組織國內(nèi)外本行業(yè)專家進(jìn)行方案評(píng)審及咨詢，吸取專家同行的建議，并結(jié)合我們多年在水電控制領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)成都調(diào)控中心實(shí)現(xiàn)“調(diào)控一體化”及與電站同步接機(jī)發(fā)電的特點(diǎn)，我們研制開發(fā)了H9000CAS梯級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，本文對(duì)這一研制成果及實(shí)施過程進(jìn)行了簡要的介紹。

1　工程介紹

金沙江下游河段水量大、落差集中，是金沙江流域乃至長江流域水能資源最豐富的河段，河段全長約783 km，落差約729m，由上至下依次規(guī)劃建設(shè)烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4個(gè)梯級(jí)大型水利樞紐，4個(gè)梯級(jí)樞紐總裝機(jī)容量約4 000~4 600萬kW，年發(fā)電量約1 960億kW·h，是我國重要的能源基地。根據(jù)三峽集團(tuán)公司計(jì)劃安排，在成都設(shè)立金沙江下游梯級(jí)調(diào)度中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)金沙江下游的溪洛渡樞紐電站、向家壩樞紐電站和重慶河段電站進(jìn)行遠(yuǎn)方集控和調(diào)度。此外在重慶河段還計(jì)劃建設(shè)小南海、石硼和朱楊溪的3個(gè)梯級(jí)電站。

溪洛渡水利樞紐電站位于四川省雷波縣與云南省永善縣交界的金沙江干流上，距下游宜賓市約184 km（河道里程），電站分設(shè)左、右岸2個(gè)地下廠房，各布置9臺(tái)770MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。左岸電站接收國家電力調(diào)度中心及備調(diào)、華中網(wǎng)調(diào)和四川省調(diào)及其備調(diào)的調(diào)度,右岸電站接受南方電網(wǎng)總調(diào)度中心及備調(diào)、云南省調(diào)及備調(diào)的調(diào)度。電站總裝機(jī)1386萬kW，為世界第三大水電站。工程于2005 年12月正式開工，2013年6月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2014 年7月全部機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)營。

向家壩水電站是金沙江下游梯級(jí)開發(fā)中最末的一個(gè)梯級(jí)，壩址位于川滇兩省交界的金沙江下游河段上，左岸為四川省宜賓縣，右岸是云南省水富縣。電站下距宜賓市區(qū)33 km。向家壩水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、改善通航條件、灌溉，同時(shí)具有攔沙和為溪洛渡水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。電站左右岸各裝機(jī)4臺(tái)單機(jī)容量80萬kW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，為世界上最大的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量640萬kW。工程于2006年11月主體工程正式開工，2012年首批機(jī)組發(fā)電，2014年7月全部機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)營。

金沙江下游成都調(diào)控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)采用北京中水科技開發(fā)的H9000CAS系統(tǒng)。本項(xiàng)目的主要內(nèi)容包括成都區(qū)調(diào)中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、統(tǒng)一時(shí)鐘平臺(tái)、電源系統(tǒng)、機(jī)房動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)、KVM系統(tǒng)、電力二次安全防護(hù)體系等系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)、制造、集成、安裝、調(diào)試、投運(yùn)工作。

其中，電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)金沙江下游電站群遠(yuǎn)方“調(diào)控一體化”的核心組成部份，包括：主站監(jiān)控平臺(tái)、對(duì)外通信平臺(tái)、應(yīng)用與培訓(xùn)平臺(tái)、離線調(diào)試平臺(tái)、廠站信息同步平臺(tái)、內(nèi)部數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、上級(jí)調(diào)度接入系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)等。統(tǒng)一時(shí)鐘平臺(tái)通過GPS時(shí)鐘與北斗時(shí)鐘互為熱備，為成都區(qū)調(diào)所有自動(dòng)化系統(tǒng)（包括：水情、氣象、電量、安穩(wěn)、保護(hù)、相角、行波測(cè)距等系統(tǒng)）提供統(tǒng)一的高精度授時(shí)功能。KVM系統(tǒng)對(duì)各自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行集中統(tǒng)一管理和訪問。電源系統(tǒng)為各自動(dòng)化系統(tǒng)提供不間斷電源供給。機(jī)房動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)為各自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)房提供運(yùn)行環(huán)境及用電環(huán)境檢測(cè)。電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)體系建設(shè)為各自動(dòng)化系統(tǒng)提供了完整的信息安全防線。

2　實(shí)施過程

項(xiàng)目合同于2010年12月6日簽訂，由于本項(xiàng)目為國內(nèi)首次對(duì)如此規(guī)模巨型機(jī)組群實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全面調(diào)控，需要根據(jù)項(xiàng)目的需求，對(duì)H9000CAS系統(tǒng)從性能提升、智能化、人性化等各方面進(jìn)行全面的升級(jí)完善，所以，公司以技術(shù)開發(fā)部骨干為核心組建了項(xiàng)目小組，項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

系統(tǒng)研制過程中，歷經(jīng)3次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)及多次專家交流及方案評(píng)審會(huì)，尤其是2011年5月至10月，成都區(qū)調(diào)、溪洛渡電廠、向家壩電廠3個(gè)單位的技術(shù)骨干集中在北京參與項(xiàng)目的聯(lián)合開發(fā)，為系統(tǒng)功能的切合實(shí)際需求打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并為一年后高強(qiáng)度的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、投運(yùn)過程做好了充足的準(zhǔn)備。

2011年10月25日，系統(tǒng)按時(shí)通過出廠驗(yàn)收，新一代面向“調(diào)控一體化”的H9000CAS監(jiān)控系統(tǒng)正式推出，緊張而有序的現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作也隨即拉開帷幕。2011年11月21日設(shè)備抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，開始現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，2011年12月23日設(shè)備開始帶電運(yùn)行。

2012年8月，與向家壩電站監(jiān)控系統(tǒng)同臺(tái)、同步調(diào)試工作啟動(dòng)，2012年11月5日，向家壩首臺(tái)機(jī)組7號(hào)機(jī)投入商業(yè)運(yùn)營，11月12日交付成都區(qū)調(diào)調(diào)控。2014年7月7日，最后一臺(tái)機(jī)組交付成都區(qū)調(diào)調(diào)控。

2013年6月，與溪洛渡電站監(jiān)控系統(tǒng)同臺(tái)、同步調(diào)試工作啟動(dòng)，2013年7月15日，溪洛渡首臺(tái)機(jī)組13號(hào)機(jī)投入商業(yè)運(yùn)營，7月25號(hào)交付成都區(qū)調(diào)調(diào)控。2014年6月30日，最后一臺(tái)機(jī)組交付成都區(qū)調(diào)調(diào)控。

期間，成都區(qū)調(diào)中心在“邊調(diào)試、邊運(yùn)營、邊完善”的復(fù)雜環(huán)境中，平均每半個(gè)月接入一套現(xiàn)地控制單元（LCU），每個(gè)月實(shí)現(xiàn)1.2臺(tái)巨型機(jī)組遠(yuǎn)程全面調(diào)控，調(diào)控中心全面參與從無水調(diào)試、有水調(diào)試、并網(wǎng)發(fā)電到接入在線系統(tǒng)運(yùn)營的全過程，其遠(yuǎn)程監(jiān)控覆蓋范圍及接管速度開創(chuàng)歷史之先河，并且，無一例安全事故發(fā)生，安全保障的技術(shù)及管理措施為類似項(xiàng)目的實(shí)施提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施完善過程中，我們針對(duì)巨型電站群“調(diào)控一體化”的高可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性及海量采集數(shù)據(jù)的需求，廣泛采用高可靠的系統(tǒng)冗余技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、多重控制閉鎖技術(shù)及智能平臺(tái)管理技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和研究開發(fā)，經(jīng)過三年多的不懈努力，系統(tǒng)功能及性能得到了全面的升華。在高可靠性集群通信系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)處理、智能報(bào)警、廠站配置信息實(shí)時(shí)同步、控制中心與廠站同步調(diào)試、梯級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制以及對(duì)向家壩水利樞紐下游發(fā)電航運(yùn)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制等方面實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破，全面解決了巨型機(jī)組電站群遠(yuǎn)程集控在安全可靠性及系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能等方面的技術(shù)難題，為巨型機(jī)組電站群實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程“調(diào)控一體化”運(yùn)行管理提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

3　項(xiàng)目特點(diǎn)

該項(xiàng)目有著以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）所轄電站規(guī)模龐大，系統(tǒng)地位突出

金沙江下游梯級(jí)成都區(qū)調(diào)中心所轄的溪洛渡水利樞紐電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量1 386萬kW，年發(fā)電量640億kW·h，向家壩水利樞紐電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量640萬kW，多年平均發(fā)電量352億kW·h。這兩個(gè)電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎國網(wǎng)和南網(wǎng)的穩(wěn)定，系統(tǒng)地位極為突出。

2）“調(diào)控一體化”調(diào)度管理模式

“調(diào)控一體化”模式要求區(qū)調(diào)中心能通過電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)及時(shí)、全面、準(zhǔn)確獲得電站的信息。原則上成都區(qū)調(diào)中心應(yīng)具備電站現(xiàn)地的實(shí)時(shí)性及控制范圍，同時(shí)由于遠(yuǎn)程監(jiān)控及多廠站監(jiān)控的要求，“防誤”及智能報(bào)警等功能較電站監(jiān)控系統(tǒng)有著更高的要求。

3）測(cè)點(diǎn)規(guī)模

向家壩規(guī)模為8萬點(diǎn)，溪洛渡規(guī)模為16萬點(diǎn)，成都區(qū)調(diào)的規(guī)模在30萬點(diǎn)左右，海量的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、歷史數(shù)據(jù)存取、有效信息智能篩選等技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。

4)“邊調(diào)試、邊運(yùn)營、邊完善、高強(qiáng)度”工作模式

系統(tǒng)投運(yùn)將伴隨溪洛渡、向家壩電站的高強(qiáng)度接機(jī)發(fā)電過程（溪洛渡電站從首臺(tái)機(jī)組投運(yùn)至18臺(tái)77萬kW機(jī)組全部投運(yùn)僅13個(gè)月時(shí)間），如何保證在高強(qiáng)度、多工作面的調(diào)試過程中，不影響到運(yùn)營機(jī)組。并且，隨著處理信息量的增加，需求的調(diào)整，系統(tǒng)軟件也需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整、完善、優(yōu)化，這一工作模式對(duì)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施過程中的管理水平、技術(shù)手段提出了極高的要求。

5）分屬國網(wǎng)、南網(wǎng)調(diào)度

由于溪洛渡左、右岸電站分屬國網(wǎng)、南網(wǎng)調(diào)度，成都區(qū)調(diào)中心需要同時(shí)接受國網(wǎng)及南網(wǎng)的調(diào)度指令，為流域優(yōu)化調(diào)度工作提出了新的挑戰(zhàn)，也給調(diào)度員的工作增加了復(fù)雜度。

6）世界一流的總體目標(biāo)

按三峽總公司的規(guī)劃，成都區(qū)調(diào)中心應(yīng)建設(shè)成為世界一流的梯級(jí)調(diào)度控制中心，作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要組成部分，電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)設(shè)備提供商提出了極高的要求。

4　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與關(guān)鍵問題

針對(duì)金沙江下游巨型機(jī)組電站群，遠(yuǎn)方“調(diào)控一體化”以及與所轄電站同步投運(yùn)對(duì)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，在充分識(shí)別項(xiàng)目特點(diǎn)及難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出面向巨型機(jī)組電站群“調(diào)控一體化”的新一代電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和開發(fā)方向。

4.1需研究解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)和難點(diǎn)，成都區(qū)調(diào)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)需重點(diǎn)研究解決的關(guān)鍵技術(shù)問題包括：

1）基于多重冗余技術(shù)的軟、硬件架構(gòu)，以滿足“調(diào)控一體化”高可靠性的需求，所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)均應(yīng)實(shí)現(xiàn)冗余，不存在單點(diǎn)故障；

2）高可靠性廠站通信系統(tǒng)，以滿足海量數(shù)據(jù)采集的可靠性、實(shí)時(shí)性、優(yōu)先級(jí)傳輸，并能應(yīng)對(duì)“邊調(diào)試、邊運(yùn)營、邊完善、高強(qiáng)度”的工作模式；

3）海量數(shù)據(jù)的處理能力，解決海量數(shù)據(jù)傳輸、歷史存儲(chǔ)的問題；

4）海量信息的智能篩選和可視化技術(shù)，解決海量信息在人機(jī)界面的分類展示問題，將最有價(jià)值的信息及數(shù)據(jù)分析結(jié)果推送給用戶，避免運(yùn)行人員湮沒在海量信息中；

5）安全控制，在集控中心遠(yuǎn)程對(duì)電站群進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，防止誤操作的設(shè)計(jì)較之在電站本地操作更加重要；

6）梯級(jí)AGC/AVC及優(yōu)化調(diào)度，對(duì)于同一河流上的梯級(jí)電站，水力聯(lián)系緊密，聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度能實(shí)現(xiàn)水能利用最大化，同時(shí)避免機(jī)組頻繁調(diào)節(jié)，提高機(jī)組的運(yùn)行效率；

7）水、電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)無縫銜接，“調(diào)控一體化”模式下，優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃、閘門操作計(jì)劃以及水頭等參與實(shí)時(shí)控制的信息由水調(diào)系統(tǒng)制作或采集，由電調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)或計(jì)劃執(zhí)行，其數(shù)據(jù)及命令交換的實(shí)時(shí)性、可靠性也是一個(gè)研究重點(diǎn)；

8）主、廠站數(shù)據(jù)定義的同步，本項(xiàng)目的實(shí)施伴隨溪洛渡、向家壩兩廠的高強(qiáng)度投產(chǎn)發(fā)電過程，調(diào)試及投產(chǎn)初期數(shù)據(jù)定義等配置將時(shí)常改變，一旦主、廠站定義不一致，將引發(fā)不可預(yù)測(cè)的后果；

9）眾多軟、硬件維護(hù)，本項(xiàng)目涉及軟、硬件品類、數(shù)量繁多，維護(hù)人員有限，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟、硬件故障乃至實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，建設(shè)跨平臺(tái)涵蓋各類型設(shè)備健康狀態(tài)的管控平臺(tái)也是研究重點(diǎn)之一。

4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范以及“調(diào)控一體化”的需求，結(jié)合我們的工程經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為成都區(qū)調(diào)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列原則：

1）成都電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備電廠監(jiān)控系統(tǒng)具有的所有功能；

2）電站數(shù)據(jù)按全采全送設(shè)計(jì)；

3）電站數(shù)據(jù)采集服務(wù)器按集群方式配置；

4）成都電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新頻率應(yīng)接近電廠監(jiān)控系統(tǒng)；

5）成都電調(diào)信息規(guī)模龐大，為避免主要信息湮沒于大量次要信息中，電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)采用有效的智能報(bào)警等手段突出重要信息；

6）為確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng)；

7）系統(tǒng)硬件配置先進(jìn)合理，主站、網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器的性能協(xié)調(diào)一致，具有良好的可擴(kuò)充性和可變性，并具有一定的先進(jìn)性。具有足夠的安全冗余度，重要環(huán)節(jié)均按雙重或多重冗余配置；

8）系統(tǒng)應(yīng)具有良好的開放性，可維護(hù)性與可擴(kuò)充性。

5　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

為了確保電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、可靠性及實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用分層、分布、冗余的體系架構(gòu)（見圖1）。

圖1金沙江下游集控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)三個(gè)特點(diǎn)各有側(cè)重，相互協(xié)調(diào)配合。

5.1分層

主干網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用及培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次相對(duì)獨(dú)立，功能各有側(cè)重，相對(duì)獨(dú)立，又能無縫連接，相互協(xié)調(diào)，完成電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的全部功能。

5.2分布

電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能分布在不同層次的不同設(shè)備之中，各工作站/服務(wù)器在系統(tǒng)中處于平等地位，單一設(shè)備的故障只涉及局部功能，整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性得以降低，可靠性得以提升。

5.3冗余

為了確保電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，各環(huán)節(jié)采用各種有效的冗余措施，無論是單網(wǎng)故障，還是任意節(jié)點(diǎn)故障，都不影響系統(tǒng)功能。主要冗余措施如下：

（1）主站重要節(jié)點(diǎn)設(shè)備均采用雙機(jī)或多機(jī)熱備冗余配置

例如：歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站、應(yīng)用服務(wù)器、外部通信服務(wù)器、調(diào)度通信服務(wù)器等。冗余配置的雙機(jī)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行相同的任務(wù)，備機(jī)一般不輸出任何數(shù)據(jù)，互相檢測(cè)，相互備用，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)主機(jī)故障時(shí)，根據(jù)具體情況，備機(jī)可自動(dòng)升為主機(jī)運(yùn)行。其中，具有成都區(qū)調(diào)特色的是，外部通信服務(wù)器由4臺(tái)主機(jī)組成集群，負(fù)責(zé)與昆明自動(dòng)化系統(tǒng)和各梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。這一創(chuàng)新，使得區(qū)調(diào)在對(duì)外通信的實(shí)時(shí)性、可靠性上得到大幅提升。同時(shí)，合理利用這一集群技術(shù)將提供極大的調(diào)試便利性，對(duì)某一廠站/對(duì)外系統(tǒng)的通信調(diào)試不會(huì)影響到區(qū)調(diào)主站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）重要網(wǎng)絡(luò)均采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)

兩個(gè)網(wǎng)同時(shí)工作，相互備用。任意一個(gè)網(wǎng)故障都不會(huì)影響到系統(tǒng)功能。另外，成都電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)采用2個(gè)主用通道，1個(gè)備用通道，1個(gè)應(yīng)急通道。應(yīng)急通道與向家壩、溪洛渡通信，極大保障了通道的可靠性。

（3）供電的可靠性

①UPS主機(jī)采用雙總線結(jié)構(gòu)

兩路UPS供電系統(tǒng)完全獨(dú)立工作，確保不存在兩路供電系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)故障。

②主站重要節(jié)點(diǎn)均采用雙電源

重要節(jié)點(diǎn)的兩路獨(dú)立電源分別引自兩路UPS供電系統(tǒng)，單電源供電的次要節(jié)點(diǎn)也采用兩路UPS電源通過靜態(tài)切換開關(guān)（STS）供電，確保電源系統(tǒng)不存在單點(diǎn)故障。

6　H9000CAS系統(tǒng)體系架構(gòu)及主要特點(diǎn)

H9000CAS系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示：

圖2 H9000CAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

限于文章篇幅，H9000CAS系統(tǒng)的功能模塊在此不做具體介紹，以下描述了系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

6.1分層

基礎(chǔ)應(yīng)用及上層應(yīng)用，均通過服務(wù)總線獲取系統(tǒng)資源，數(shù)據(jù)層按歷史數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及文件形式存放數(shù)據(jù)，支持各類主流操作系統(tǒng)及主流硬件架構(gòu)，通過服務(wù)層屏蔽數(shù)據(jù)層、操作系統(tǒng)層及硬件層的差別，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的平臺(tái)透明化。

其中，基礎(chǔ)應(yīng)用指系統(tǒng)必備的應(yīng)用，上層應(yīng)用通常為可選模塊或高級(jí)應(yīng)用模塊。

6.2分布

H9000CAS系統(tǒng)采用對(duì)等式結(jié)構(gòu)，不同于客戶/服務(wù)器架構(gòu)，系統(tǒng)中任意一臺(tái)服務(wù)器/工作站均在本地?fù)碛蠬9000完整架構(gòu)，數(shù)據(jù)源（例如：采集服務(wù)器或通信服務(wù)器）通過同步服務(wù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行全網(wǎng)同步，確保每臺(tái)機(jī)數(shù)據(jù)一致性。這一分布式系統(tǒng)架構(gòu)保證了各應(yīng)用不因某關(guān)鍵服務(wù)器（例如：數(shù)據(jù)服務(wù)器）性能下降而產(chǎn)生影響。

6.3跨平臺(tái)

系統(tǒng)采用C/C++語言編寫，在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了不同平臺(tái)間的源代碼級(jí)兼容。

6.4開放性

1）支持各種主流的硬件及操作系統(tǒng)，具備在多種硬件和操作系統(tǒng)的混合平臺(tái)上正確運(yùn)行的能力；

2）提供數(shù)據(jù)、圖形、文件、網(wǎng)絡(luò)等資源訪問接口，支持用戶應(yīng)用軟件的開發(fā)，方便與其它系統(tǒng)互聯(lián)。

6.5一致性

為分布在不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序提供一致的數(shù)據(jù)；

6.6可靠性

1）為應(yīng)用軟件提供主備或集群配置的運(yùn)行環(huán)境，主備或集群節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)或手動(dòng)切換快速、可靠，不發(fā)生爭(zhēng)搶、無故障切換等現(xiàn)象;

2）提供應(yīng)用軟件的看護(hù)功能；

3）歷史數(shù)據(jù)庫故障不影響實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行。

6.7實(shí)時(shí)性

1）為應(yīng)用軟件提供的數(shù)據(jù)、圖形、文件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)均采用底層引擎開發(fā)，滿足實(shí)時(shí)性要求；

2）主備或集群配置的節(jié)點(diǎn)切換時(shí)間滿足實(shí)時(shí)性要求。

6.8系統(tǒng)管理

H9000CAS系統(tǒng)提供豐富的系統(tǒng)管理服務(wù)：1）提供主備或集群節(jié)點(diǎn)的手動(dòng)/自動(dòng)切換服務(wù)；2）提供平臺(tái)自身及各類應(yīng)用的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視服務(wù)；

3）提供系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、診斷服務(wù)；

4）提供系統(tǒng)硬件資源的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、診斷服務(wù)；

5）提供應(yīng)用軟件統(tǒng)一的日志服務(wù)。

7　主要技術(shù)成果

通過項(xiàng)目組全體成員三年多的不懈努力，我們?nèi)〉玫闹饕夹g(shù)成果如下：

1）在世界上規(guī)模最大的梯級(jí)水電站之一首次實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控一體化

目前能實(shí)現(xiàn)全面集中控制，現(xiàn)場(chǎng)“無人值班”（少人值守）的多為中小型電站。對(duì)于巨型電站因其對(duì)系統(tǒng)潮流分布及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響極大，其遠(yuǎn)程控制多限于調(diào)度的層面，即由電站上送重要的過程信號(hào)、事故信號(hào)到調(diào)度/集控中心，調(diào)度/集控中心執(zhí)行有無功調(diào)節(jié)、機(jī)組運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換、下發(fā)調(diào)度曲線等操作，全廠生產(chǎn)過程的監(jiān)視、事故處理以及大部分主輔設(shè)備的操作仍由現(xiàn)場(chǎng)值班人員完成。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了26臺(tái)770MW以上機(jī)組主輔設(shè)備、500 kV開關(guān)站及泄洪閘門全范圍的遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)地?zé)o人值班，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，電站各類設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)控成功率達(dá)100%。

2）提出并研制成功基于多服務(wù)器、多規(guī)約、多鏈路、相互校驗(yàn)的集群通訊在集控中心的應(yīng)用

水電站集控中心通常采用雙通道熱備方式與廠站通訊，當(dāng)主用通道故障時(shí)，切換到備用通道，存在切換時(shí)間長、切換過程丟失數(shù)據(jù)等問題。本系統(tǒng)提出并實(shí)現(xiàn)了多服務(wù)器、多規(guī)約、多鏈路、相互校驗(yàn)的集群通訊，本項(xiàng)目基于該技術(shù)采用了4臺(tái)服務(wù)器，4條物理通信線路，共16條通訊鏈路，同時(shí)與廠站通訊，各鏈路數(shù)據(jù)冗余傳送，負(fù)載均衡、相互校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)通道間無縫切換，并且各條鏈路均可配置不同的通訊規(guī)約以防止通訊規(guī)約設(shè)計(jì)不完善造成的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)（本系統(tǒng)采用IEC60870-5-104及Tase.2規(guī)約），可靠性大幅提高。

3）在IEC60870-5-104規(guī)約通信中利用雙緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上送

在集控側(cè)采用接收和處理異步技術(shù)，建立接收緩存和處理緩存，在廠站數(shù)據(jù)發(fā)生“雪崩”變化時(shí)，集控不會(huì)因?yàn)樘幚聿患皶r(shí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)阻塞。以溪洛渡電站數(shù)據(jù)采集為例：開關(guān)量近12萬點(diǎn)，模擬量近4萬點(diǎn)。模擬量約200 ms掃查周期，每次掃查周期約1 200個(gè)變化報(bào)文，在如此海量數(shù)據(jù)變化的狀態(tài)下，總召數(shù)據(jù)（全部數(shù)據(jù)逐點(diǎn)上送）作為低優(yōu)先級(jí)背景掃描數(shù)據(jù)，全部完成的時(shí)間在改進(jìn)前大約需要0.5 h，改進(jìn)后控制在30 s以內(nèi)。

4）在IEC60870-5-104規(guī)約通信中實(shí)現(xiàn)單邊點(diǎn)表

集控與廠站通信軟件建鏈后，集控將發(fā)送報(bào)文請(qǐng)求廠站通信程序發(fā)送通信點(diǎn)表，集控將采用廠站實(shí)時(shí)發(fā)送的點(diǎn)表。這一手段徹底解決了兩側(cè)通信點(diǎn)表不一致導(dǎo)致的數(shù)據(jù)大范圍錯(cuò)位的隱患。

5）提出并研制成功電站-集控中心配置信息在線同步平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)廠站、集控配置信息實(shí)時(shí)同步

傳統(tǒng)廠站、集控通信，需要兩側(cè)分別維護(hù)通信點(diǎn)表，以及各自的數(shù)據(jù)庫點(diǎn)定義、畫面、定值，巨型電站“調(diào)控一體化”將面臨幾十萬點(diǎn)量級(jí)的維護(hù)量。項(xiàng)目研制在線同步平臺(tái)，利用單獨(dú)組建的配置同步網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)同步各項(xiàng)配置到集控中心，經(jīng)維護(hù)人員確認(rèn)后自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)，本項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用極大降低集控側(cè)配置信息維護(hù)工作量，減少人工修改產(chǎn)生的失誤，確保廠站、集控之間配置信息高效同步。本系統(tǒng)同步的內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)庫描述文件、通信點(diǎn)表、畫面、報(bào)表、計(jì)算庫、閉鎖庫以及通用的文件同步。

6）采用廠站同步接機(jī)調(diào)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電站與集控同時(shí)具備現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制能力

目前，在水電站集控中心的建設(shè)中，通常在電站監(jiān)控系統(tǒng)成功運(yùn)行一段時(shí)間后，集控中心與電站進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。之后，將主要設(shè)備的控制權(quán)移交集控中心。本項(xiàng)目為適應(yīng)“調(diào)控一體化”同步接機(jī)模式，組建獨(dú)立的接機(jī)調(diào)試網(wǎng)絡(luò)，與電站同步、同臺(tái)進(jìn)行接機(jī)調(diào)試，提高集控接機(jī)效率。實(shí)現(xiàn)世界上同類系統(tǒng)最快的移交速度，最廣的控制范圍，并且無一例誤操作事故發(fā)生。

7）面向設(shè)備對(duì)象、基于相關(guān)量分析的實(shí)時(shí)智能報(bào)警技術(shù)取得良好成效

在世界上測(cè)點(diǎn)最多的控制中心（20萬點(diǎn)以上）進(jìn)行全部設(shè)備的監(jiān)視控制，如何讓運(yùn)行人員不湮沒在海量信息中，是需要解決的關(guān)鍵問題之一。本系統(tǒng)在常規(guī)生產(chǎn)信號(hào)全部采集的基礎(chǔ)上，將信號(hào)按設(shè)備對(duì)象分組，并通過組態(tài)軟件在信號(hào)間、設(shè)備對(duì)象間建立關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智能分析，運(yùn)行人員可只查看設(shè)備對(duì)象或?qū)ο蠼M產(chǎn)生的總信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)大大減少報(bào)警信號(hào)、而不遺漏任何重要報(bào)警的目的。

8）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多電站閘門群成組預(yù)校驗(yàn)聯(lián)控

傳統(tǒng)多孔閘門操作方式為運(yùn)行人員對(duì)單孔逐一操作的方式，本項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)梯級(jí)多電站閘門群成組預(yù)校驗(yàn)聯(lián)控下令，經(jīng)過閘門聯(lián)控命令單預(yù)校驗(yàn)后，實(shí)時(shí)下發(fā)成組控制指令，同時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)閘門動(dòng)作過程，自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)操作結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)閘門動(dòng)作過程與下達(dá)指令不符時(shí)，第一時(shí)間停止該命令單操作。命令單預(yù)校驗(yàn)技術(shù)提高了閘門成組操作的成功概率。成組聯(lián)控技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、自動(dòng)反饋技術(shù)在提升閘門遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化程度的同時(shí)，有效保障了遠(yuǎn)程操作的安全。

9）在水電站集中控制中心實(shí)現(xiàn)水利樞紐發(fā)電航運(yùn)多目標(biāo)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制

通過發(fā)電航運(yùn)優(yōu)化調(diào)度軟件，在發(fā)電流量急劇變化時(shí)，采取半自動(dòng)或人工的方式，迅速對(duì)稱開啟可用閘門向下游進(jìn)行泄流，實(shí)時(shí)控制樞紐下游水位變幅，變非恒定流為準(zhǔn)恒定流。另外，通過發(fā)電航運(yùn)優(yōu)化調(diào)度軟件與自動(dòng)發(fā)電控制軟件（AGC）相互配合，對(duì)未來短期機(jī)組流量進(jìn)行短期預(yù)測(cè)，盡量減少棄水，這些技術(shù)手段在保障下游航運(yùn)的同時(shí)，綜合考慮了水工建筑物的安全和發(fā)電效益的綜合利益。目前，在大江大河上實(shí)現(xiàn)此類遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)自動(dòng)控制功能尚屬首例。

10）實(shí)現(xiàn)梯級(jí)巨型電站“調(diào)控一體化”多調(diào)度、多廠站AGC聯(lián)合應(yīng)用

在分屬國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)多調(diào)度模式下，以梯級(jí)消耗水勢(shì)能最小為優(yōu)化目標(biāo)，采用多進(jìn)程確保各電廠指令安全，采用雙適應(yīng)度粒子群算法作為優(yōu)化算法，采用協(xié)同進(jìn)化技術(shù)解決梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度中復(fù)雜約束問題，在尋優(yōu)空間加以約束。在尋求發(fā)電效益最大化的同時(shí)，解決優(yōu)化中廠間負(fù)荷大幅度轉(zhuǎn)移等問題。

8　結(jié)束語

在本系統(tǒng)的研制及實(shí)施過程中，我們不斷通過技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新為高強(qiáng)度接機(jī)調(diào)試與安全運(yùn)行保駕護(hù)航，開創(chuàng)了巨型機(jī)組電站群遠(yuǎn)程調(diào)控與電站接機(jī)發(fā)電同步完成的歷史，實(shí)現(xiàn)了業(yè)主提出的“無缺陷、長周期、不間斷”安全運(yùn)行的目標(biāo)。系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、功能的完善性等方面取得的成績，以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員表現(xiàn)出的專業(yè)精神得到了用戶的高度評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目的成功研制和實(shí)施，標(biāo)志著我國“調(diào)控一體化”技術(shù)的研制和實(shí)施水平已邁入國際一流水平，必將推動(dòng)我國該領(lǐng)域技術(shù)的長足發(fā)展。

中圖分類號(hào)：TV736

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）07-0023-06

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.007

收稿日期：2015-04-30

作者簡介：王崢瀛（1974-），男，高級(jí)工程師，從事水電站及梯級(jí)集控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研制開發(fā)工作。