羅 蕾

(四川省清源工程咨詢有限公司，成都，610072)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用

小金川集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

羅 蕾

(四川省清源工程咨詢有限公司，成都，610072)

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合流域電站地理位置分布、通道建設(shè)、電站層監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置等，確定合理的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及集控層設(shè)備配置，從而確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

集控中心 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 梯級(jí)電站 小金川流域

1 工程概況

小金川集控中心位于四川省阿壩州小金縣春堂壩電站生活基地，所轄電站有木坡電站45MW(3×15MW)、楊家灣電站60MW(3×20MW)、春堂壩電站54MW(3×18MW)、美臥電站56MW(規(guī)劃階段)和三叉電站84MW(3×28MW可研階段推薦)，總裝機(jī)容量為299MW。集控中心作為小金川流域各電站電力集控的重要生產(chǎn)基地，具備接受上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)調(diào)度命令和要求的資格，并向下級(jí)各電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控命令，通過(guò)對(duì)所轄電站的安全監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信及區(qū)域聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。

2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

為發(fā)揮小金川集控中心的功能定位和作用，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：

(1)系統(tǒng)應(yīng)具備梯級(jí)電站集控功能，負(fù)責(zé)對(duì)流域內(nèi)各電站主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，并對(duì)所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)視；

(2)系統(tǒng)應(yīng)接受四川電網(wǎng)調(diào)度中心的調(diào)度命令和要求，并向四川省調(diào)、備調(diào)及阿壩地調(diào)傳送各電站運(yùn)行參數(shù)和信息數(shù)據(jù)；

(3)系統(tǒng)應(yīng)高度可靠、冗余，其本身的局部故障不影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，系統(tǒng)的MTBF、MTTR及各項(xiàng)可利用率、實(shí)時(shí)性指標(biāo)均應(yīng)滿足《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件(DL/T578)》規(guī)定的要求；

(4)系統(tǒng)應(yīng)為全分布、全開(kāi)放系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)便于增加功能和擴(kuò)大規(guī)模，并能自診斷；

(5)集控中心與電站側(cè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則應(yīng)一致，系統(tǒng)硬件配置及設(shè)備選型應(yīng)符合當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的特點(diǎn)，采用向上兼容的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的兼容性和先進(jìn)性；

(6)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)改委14號(hào)令《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》等二次安全防護(hù)的要求。

3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)

主干網(wǎng)是指連接流域內(nèi)各電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。為滿足計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸要求，結(jié)合光纖通信技術(shù)的發(fā)展和使用成本的降低，小金川流域計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)考慮采用光纖網(wǎng)絡(luò)。

3.1.1 通道建設(shè)

小金川流域各電站送出光纜已建和籌建情況見(jiàn)圖1所示，具體內(nèi)容包括：

(1)沿楊家灣～小金變電站220kV線路已架設(shè)兩根OPGW光纜，每根光纜芯數(shù)為24芯，形成楊家灣～小金變電站的24芯雙OPGW光纖通道；

(2)沿木坡～楊家灣220kV線路已架設(shè)兩根OPGW光纜，每根光纜芯數(shù)為24芯，形成木坡～楊家灣電站的24芯雙OPGW光纖通道；

(3)沿春堂壩～小金變電站220kV輸電線路已架設(shè)2根OPGW光纜，每根光纜芯數(shù)為24芯，形成春堂壩～小金變電站的24芯雙OPGW光纖通道；

(4)沿美臥～木坡新建的220kV輸電線路規(guī)劃分別架設(shè)2根OPGW光纜，每根光纜芯數(shù)為24芯，形成美臥～木坡電站的24芯雙OPGW光纖通道；

(5)沿三叉電站～春堂壩新建的220kV輸電線路，規(guī)劃分別架設(shè)2根OPGW光纜，每根光纜芯數(shù)為24芯，形成三叉～春堂壩電站的24芯雙OPGW光纖通道；

(6)春堂壩～集控中心段：第一回沿春堂壩～集控中心10kV線路已架設(shè)1根24芯OPPC光纜，第二回沿公網(wǎng)桿路已架設(shè)1根24芯普通架空光纜，形成春堂壩電站～小金川集控中心的雙光纖通道。

圖1 小金川流域光纜建設(shè)示意

3.1.2 主干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

小金川集控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全開(kāi)放式分層分布系統(tǒng)，集控中心與各電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用擴(kuò)大廠站模式，簡(jiǎn)化站級(jí)計(jì)算機(jī)，各電站LCU直接受控于集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，僅保留各站至省調(diào)的通信服務(wù)器和一套當(dāng)?shù)夭僮鲉T兼歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。根據(jù)上述光纜敷設(shè)情況，流域內(nèi)各站點(diǎn)之間均敷設(shè)有冗余光纖，為保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，小金川流域計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)采用纖芯單獨(dú)組網(wǎng)方式。系統(tǒng)由6個(gè)通信節(jié)點(diǎn)組成(1個(gè)集控中心和5個(gè)梯級(jí)電站)，利用每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間不同光纜各2芯組成2個(gè)完整的光纖環(huán)網(wǎng)，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

主干網(wǎng)各通信節(jié)點(diǎn)設(shè)置1#、2#兩臺(tái)主干網(wǎng)交換機(jī)，電站側(cè)主干網(wǎng)交換機(jī)分別與LCU、通信服務(wù)器等相連，集控側(cè)主干網(wǎng)交換機(jī)分別與集控層主機(jī)、操作員站、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等上位機(jī)相連，各電站與集控中心的主干網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)光口完成1#和2#兩個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)通道的連接，兩個(gè)光纖交換網(wǎng)采用100M/1000M的交換式以太網(wǎng)。

3.2 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)

是指集控中心層的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，主要包括上位機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。局域網(wǎng)是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，要求網(wǎng)絡(luò)高度安全可靠、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、帶寬合理，能保證整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信和信息交換。

圖2 小金川流域計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)組網(wǎng)

小金川集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)采用全開(kāi)放的分布式結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)上分布的各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)組成，各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)(LAN)連接。局域網(wǎng)按IEEE802.3z設(shè)計(jì)，星型結(jié)構(gòu)，通信規(guī)約基于TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)為光纖，介質(zhì)訪問(wèn)控制方式為帶有碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CD)，傳輸速率1000Mbps。小金川流域集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。

圖3 小金川集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4 硬件配置

小金川集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司開(kāi)發(fā)的SD8000系列計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。主要硬件設(shè)備如系統(tǒng)服務(wù)器、歷史服務(wù)器、通信服務(wù)器、主干網(wǎng)交換機(jī)等均采用冗余配置，獨(dú)立雙電源供電，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

5 系統(tǒng)主要功能

5.1 數(shù)據(jù)采集和處理功能

系統(tǒng)接收電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)下達(dá)的發(fā)電計(jì)劃及各種命令信息，采集各電站LCU上送的數(shù)據(jù)，更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)采集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性、合理性分析，禁止系統(tǒng)使用無(wú)效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集和處理功能主要由系統(tǒng)服務(wù)器和歷史服務(wù)器完成。

5.2 運(yùn)行監(jiān)視和事件報(bào)警功能

系統(tǒng)具備狀態(tài)變化監(jiān)視功能，所有開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)改變都應(yīng)顯示、記錄，并根據(jù)需要選擇打印。系統(tǒng)能接受各LCU的越限報(bào)警信號(hào)，如模擬量越/復(fù)限、梯度越限、事件順序記錄和監(jiān)控系統(tǒng)自診斷故障等各種信息。當(dāng)發(fā)生緊急事件時(shí)，如機(jī)組事故停機(jī)、保護(hù)裝置動(dòng)作等，應(yīng)自動(dòng)推出相應(yīng)畫(huà)面和事故處理指導(dǎo)。

5.3 數(shù)據(jù)通信功能

系統(tǒng)具備完善的數(shù)據(jù)通信功能，做到整個(gè)系統(tǒng)資源共享、運(yùn)行高效、實(shí)時(shí)，系統(tǒng)通信規(guī)約基于TCP/IP協(xié)議。數(shù)據(jù)通信功能由通信服務(wù)器完成。

5.4 語(yǔ)音報(bào)警及ON-CALL功能

系統(tǒng)具備通過(guò)語(yǔ)音電話與外界交換信息的功能。當(dāng)發(fā)生事故/故障或其它需報(bào)警的信號(hào)時(shí)，語(yǔ)音電話設(shè)備按照?qǐng)?bào)警等級(jí)和對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼自動(dòng)撥號(hào)，以語(yǔ)音方式向有關(guān)人員報(bào)警，并發(fā)送手機(jī)短信息。有關(guān)人員可通過(guò)不同的語(yǔ)音報(bào)警或短信息，知道事故/故障的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和故障情況，以便及時(shí)處理。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員還可通過(guò)撥入電話隨時(shí)了解當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀況。

5.5 系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)功能

系統(tǒng)具備自診斷能力，在線運(yùn)行時(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的硬件、軟件進(jìn)行自診斷，并指出故障部位的模件。自診斷內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)內(nèi)存自檢、硬件及其接口自檢等，當(dāng)診斷出故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)自恢復(fù)功能。對(duì)于冗余設(shè)備，應(yīng)能自動(dòng)切換到備用設(shè)備。

6 結(jié)語(yǔ)

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以安全可靠和實(shí)時(shí)性為前提，同時(shí)具有先進(jìn)性和可擴(kuò)充性。小金川集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循了流域內(nèi)各電站實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”(少人值守)的設(shè)計(jì)原則，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”的建設(shè)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總結(jié)吸收了已投運(yùn)項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，借鑒了國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，確保了系統(tǒng)建設(shè)的安全可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。小金川集控中心的投運(yùn)對(duì)流域梯級(jí)電站實(shí)施聯(lián)合集中監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

〔1〕魯 銘.瀾滄江水電遠(yuǎn)程集控自動(dòng)化系統(tǒng)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2009，32(6)：63-65.

〔2〕吳 迪，何霏霏，單鵬珠.調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].水電廠自動(dòng)化，2015，36(1)：1-4.

羅 蕾(1982-)，女，成都人，工程師，主要從事水利水電通信工程設(shè)計(jì)及集控中心綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

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