華 濤，芮 鈞，劉觀標(biāo)，徐 潔，鄭健兵

（南京南瑞集團(tuán)公司/國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇省南京市 211106）

流域智能集控體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

華 濤，芮 鈞，劉觀標(biāo)，徐 潔，鄭健兵

（南京南瑞集團(tuán)公司/國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇省南京市 211106）

經(jīng)過(guò)多年的智能水電廠關(guān)鍵技術(shù)研究和工程應(yīng)用實(shí)踐，智能水電廠技術(shù)體系日趨成熟。本文在智能水電廠研究基礎(chǔ)上，結(jié)合流域梯級(jí)水電站的自動(dòng)化及信息化需求，對(duì)流域智能集控體系架構(gòu)進(jìn)行全面和詳細(xì)的闡述，可為流域水電集控系統(tǒng)建設(shè)提供技術(shù)參考。

智能集控；體系架構(gòu)；流域梯級(jí)水電站；一體化管控平臺(tái)；智能應(yīng)用組件

0 引言

在國(guó)家推行智能電網(wǎng)建設(shè)的大環(huán)境下，傳統(tǒng)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸顯露出信息共享困難、一體化程度低、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異大、源網(wǎng)協(xié)調(diào)能力不足、智能決策能力有限、建設(shè)及維護(hù)工作量大等問(wèn)題，無(wú)法為智能電網(wǎng)發(fā)展提供足夠的技術(shù)支撐。

目前，歐美等國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家尚未提出智能水電廠整體解決方案，對(duì)于水電廠智能化應(yīng)用限于局部性研究與討論，如梯級(jí)水電智能調(diào)度、AGC/AVC控制優(yōu)化、智能協(xié)調(diào)防御等，分別針對(duì)水電運(yùn)行的不同領(lǐng)域。我國(guó)則隨著智能電網(wǎng)建設(shè)以及間歇性新能源大規(guī)模接入，水電廠機(jī)組源網(wǎng)協(xié)調(diào)能力、業(yè)務(wù)友好互動(dòng)能力及資源協(xié)同優(yōu)化能力不足的問(wèn)題日益突出。以往水電廠缺乏統(tǒng)一的建模和通信標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水電廠現(xiàn)地通信體系十分復(fù)雜，信號(hào)采集和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性不足，導(dǎo)致發(fā)電監(jiān)控、水情水調(diào)、大壩安全監(jiān)測(cè)等各類自動(dòng)化系統(tǒng)互聯(lián)互通困難，各類相關(guān)的業(yè)務(wù)之間無(wú)法高效協(xié)同，難以實(shí)現(xiàn)區(qū)域水電或多元能源互補(bǔ)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最優(yōu)。因此，2010年，南瑞集團(tuán)公司（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）和東北電網(wǎng)等單位提出了“智能水電廠”的理念[1-3]，給出了智能水電廠的初步概念、設(shè)計(jì)原則以及總體結(jié)構(gòu)，旨在通過(guò)統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)和軟件平臺(tái)等一系列措施，解決傳統(tǒng)水電廠面臨的上述問(wèn)題。

南瑞集團(tuán)公司隨后開(kāi)展了智能水電廠技術(shù)體系及運(yùn)行管理模式、一體化管控平臺(tái)、現(xiàn)地智能設(shè)備、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、防汛決策支持系統(tǒng)、水電廠主設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修決策支持等相關(guān)理論和應(yīng)用技術(shù)研究，取得了豐碩的研究成果[4-10]，掌握了智能水電廠關(guān)鍵技術(shù)，形成了智能水電廠整體解決方案，并牽頭組織編寫(xiě)了國(guó)內(nèi)首個(gè)智能水電廠相關(guān)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則》[11]。

在實(shí)踐方面，2010～2012年，南瑞集團(tuán)公司承擔(dān)了國(guó)家電網(wǎng)公司白山、松江河首批兩個(gè)智能水電廠工程試點(diǎn)工作，對(duì)智能水電廠技術(shù)成果進(jìn)行了工程試點(diǎn)應(yīng)用及完善。近年來(lái)，南瑞集團(tuán)公司逐步將相關(guān)研究成果拓展應(yīng)用于三峽成都梯調(diào)、瀾滄江集控中心、大唐桂冠電力集控中心等重大工程中，取得了良好的應(yīng)用效果。本文在智能水電廠的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合大型流域梯級(jí)水電站的自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)建設(shè)需求，全面闡述智能集控的體系架構(gòu)，為國(guó)內(nèi)大型流域集控中心的設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 流域集控建設(shè)需求

流域梯級(jí)電站集控中心以前由于不同的業(yè)務(wù)均建立各自獨(dú)立的自動(dòng)化系統(tǒng)，因此自動(dòng)化系統(tǒng)重復(fù)投資多；各類自動(dòng)化系統(tǒng)及信息化系統(tǒng)接口不一致性，使得系統(tǒng)的整體性和協(xié)調(diào)性存在明顯不足，各類業(yè)務(wù)應(yīng)用之間數(shù)據(jù)信息共享困難，業(yè)務(wù)流程之間無(wú)法形成有效互動(dòng)，后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)維成本居高不下；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要大量的人員進(jìn)行值班和值守，未實(shí)現(xiàn)全流域水電站群聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無(wú)法滿足流域集約化生產(chǎn)運(yùn)行管理的需求。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄水電站的集約化管理，提升整體生產(chǎn)管控水平，流域集控中心的建設(shè)需求包括：

（1）實(shí)現(xiàn)流域水電站群集中安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)“無(wú)人值班、少人值守”，確保電力生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，改善調(diào)度運(yùn)行人員的工作和生活條件，為減員增效和人力資源優(yōu)化調(diào)配提供支撐。

（2）實(shí)現(xiàn)流域水能資源優(yōu)化利用，通過(guò)水電站群上下游信息共享，有效協(xié)調(diào)優(yōu)化各級(jí)水電站調(diào)度過(guò)程，充分挖掘水電站發(fā)電能力，提高水能資源利用率和水資源綜合利用水平，通過(guò)降低發(fā)電耗水率、洪水資源充分利用，提高水電站發(fā)電量和發(fā)電效益。

（3）實(shí)現(xiàn)流域水電站集約化生產(chǎn)管理，通過(guò)全流域各水電站各類自動(dòng)化系統(tǒng)的信息共享和協(xié)調(diào)機(jī)制，形成流域統(tǒng)一的生產(chǎn)調(diào)度信息中心和生產(chǎn)業(yè)務(wù)調(diào)度中心，成為流域梯級(jí)電站的集中運(yùn)行中心和發(fā)電計(jì)劃、防洪度汛、生產(chǎn)營(yíng)銷等決策中心。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 基于一體化管控平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)體系

由于各類自動(dòng)化系統(tǒng)及信息化系統(tǒng)技術(shù)具備較大程度上的一致性，因此應(yīng)考慮構(gòu)建基于一體化管控平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)體系。智能集控應(yīng)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)通信總線，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層的統(tǒng)一設(shè)計(jì)和全面考慮，構(gòu)建適用于安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)和管理信息大區(qū)的一體化管控平臺(tái)，全面支撐各安全區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、水調(diào)自動(dòng)化、大壩安全監(jiān)測(cè)等自動(dòng)化業(yè)務(wù)，以及管理信息系統(tǒng)和各類決策支持系統(tǒng)，解決自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)各自孤立、管控困難、維護(hù)復(fù)雜、智能決策水平不高以及重復(fù)投資等問(wèn)題。

2.2 流域水電站群多級(jí)協(xié)同調(diào)度與控制模式

應(yīng)結(jié)合我國(guó)的電力調(diào)度體系現(xiàn)狀，爭(zhēng)取將同一電網(wǎng)接入點(diǎn)的梯級(jí)水電站群進(jìn)行優(yōu)化組合控制，自動(dòng)優(yōu)化梯級(jí)各電站庫(kù)水位組合，在確保不發(fā)生水位越限的前提下，盡可能降低發(fā)電耗水率。在智能集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合各流域管理機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，充分考慮現(xiàn)有的電力調(diào)度關(guān)系及今后的演變趨勢(shì)，構(gòu)建多級(jí)協(xié)同的調(diào)度與控制模式，靈活適應(yīng)不同發(fā)展階段的不同應(yīng)用需求。

2.3 基于水、電耦合機(jī)理的流域經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式

由于我國(guó)水庫(kù)調(diào)度與電力運(yùn)行專業(yè)分設(shè)、流域水電調(diào)度運(yùn)行仿真建模技術(shù)水平不足、流域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)運(yùn)行要求不高、缺少統(tǒng)一的運(yùn)行管理主體技術(shù)支撐體系，導(dǎo)致了流域水電站群水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度與電力運(yùn)行耦合度差、調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃精細(xì)化程度不足、發(fā)電計(jì)劃預(yù)見(jiàn)性不足、發(fā)電過(guò)程中需要頻繁調(diào)節(jié)負(fù)荷來(lái)確保流量平衡等問(wèn)題。隨著流域集中管控模式的推廣和調(diào)度運(yùn)行要求的日益提高，上述問(wèn)題日益突出，成為當(dāng)前流域水電站群集中優(yōu)化調(diào)控面臨的主要技術(shù)難題。智能集控建立于智能水電廠的基礎(chǔ)上，通過(guò)將非實(shí)時(shí)的水庫(kù)調(diào)度與實(shí)時(shí)的電力運(yùn)行作為有機(jī)整體進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)的優(yōu)化調(diào)度與在線控制，兼顧水資源的利用效率和電力運(yùn)行的安全穩(wěn)定要求，建立協(xié)調(diào)并統(tǒng)一水庫(kù)調(diào)度與電力運(yùn)行不同調(diào)度要求的流域經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)流域水電站群動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度，提高水能利用率、減少棄水量、增加發(fā)電量、改善供電質(zhì)量。

2.4 流域遠(yuǎn)程集中“運(yùn)管一體化”調(diào)控模式

流域梯級(jí)電站下屬的各水電站采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的方式，在各水電站中控室對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和管理。這種分散的運(yùn)行管理方式無(wú)法充分發(fā)揮出流域梯級(jí)水電站群協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行的能力，造成了水能資源的極大浪費(fèi)，也不利于改善運(yùn)行人員的生活質(zhì)量，導(dǎo)致水電站大量運(yùn)行維護(hù)人員駐守偏僻工程現(xiàn)場(chǎng)與社會(huì)整體生活水平提高之間的矛盾日益突出。上述模式已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)流域現(xiàn)代化管理的需求。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多數(shù)流域集控中心主要對(duì)下屬各水電站完成各類自動(dòng)化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能，在流域集約化生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)建設(shè)方面還處于起步階段。然而，流域集約化生產(chǎn)管理正逐步成為行業(yè)共識(shí)和今后必然的發(fā)展方向。為更好地滿足流域開(kāi)發(fā)企業(yè)現(xiàn)代化管理的需求，智能集控中心應(yīng)以“運(yùn)管一體化”為主導(dǎo)思想，在實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄水電站的統(tǒng)一集中遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)功能和統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度功能的同時(shí)，完成對(duì)水電企業(yè)下屬水電站生產(chǎn)的統(tǒng)一、規(guī)范化管理，優(yōu)化流域資源配置能力，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、集約化、專業(yè)化、信息化管理，建立起結(jié)構(gòu)合理、權(quán)責(zé)明確、治理科學(xué)、運(yùn)營(yíng)高效的運(yùn)管技術(shù)體系。

3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)流域梯級(jí)水電站群集控中心的建設(shè)需求，基于所轄水電站的智能水電站建設(shè)基礎(chǔ)，依據(jù)《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，智能集控采用橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)，分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，兩個(gè)大區(qū)之間采用物理單向隔離裝置（分為正向隔離裝置和反向隔離裝置）進(jìn)行隔離。其中，生產(chǎn)控制大區(qū)分為安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅱ區(qū)，兩個(gè)區(qū)之間采用硬件防火墻隔離，見(jiàn)圖1?？筛鶕?jù)業(yè)務(wù)需要在管理信息大區(qū)增加配置入侵檢測(cè)服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器、殺毒服務(wù)器，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

在立體車庫(kù)的現(xiàn)有的調(diào)度優(yōu)化策略中包括了連續(xù)存車優(yōu)先策略、連續(xù)取車優(yōu)先策略、原地待命策略、交叉存取策略，這些策略應(yīng)用在一天的不同時(shí)間段可以明顯提高立體車庫(kù)的運(yùn)行效率[1]。該項(xiàng)目提出一種根據(jù)用戶停車時(shí)間來(lái)提高立體車庫(kù)運(yùn)行效率的調(diào)度策略，并將模糊控制應(yīng)用到立體車庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題中。

智能集控系統(tǒng)建立在流域所轄各智能水電站的基礎(chǔ)架構(gòu)上，根據(jù)《智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則》，智能水電站縱向分為過(guò)程層、單元層和廠站層。流域智能集控的建設(shè)中，各梯級(jí)電站的廠站層在部署一體化管控平臺(tái)時(shí)可適當(dāng)簡(jiǎn)化配置，滿足基本的運(yùn)行監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)故障數(shù)據(jù)緩存功能，并部署廠內(nèi)安全防護(hù)管理系統(tǒng)即可；設(shè)置集控層，在安全I(xiàn)區(qū)完成流域各水電站遠(yuǎn)程集中監(jiān)控業(yè)務(wù)，以及流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）功能；安全I(xiàn)I區(qū)完成流域水調(diào)自動(dòng)化業(yè)務(wù)、保護(hù)信息管理、電能量計(jì)量、故障錄波等業(yè)務(wù)以及洪水預(yù)報(bào)、中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)、發(fā)電計(jì)劃、防洪調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)分析、節(jié)能考核等高級(jí)功能；管理信息大區(qū)完成大壩安全監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估、主設(shè)備狀態(tài)檢修、安全防護(hù)管理、生產(chǎn)信息管理等業(yè)務(wù)，見(jiàn)圖2。

圖1 流域智能集控局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Structure sketch of local network ofbasin’s intelligent centralized control center

圖2 流域智能集控系統(tǒng)總體架構(gòu)圖Fig. 2 Overall system structure of basin’s intelligent centralized control center

安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)和管理信息大區(qū)均采用統(tǒng)一的一體化管控平臺(tái)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，通過(guò)面向各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的二次組件開(kāi)發(fā)，分別構(gòu)建安全Ⅰ區(qū)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、安全Ⅱ區(qū)的流域水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，安全Ⅲ區(qū)支撐管理信息大區(qū)的各類決策支持系統(tǒng)及信息化系統(tǒng)。

在各安全分區(qū)內(nèi)分別利用一體化管控平臺(tái)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)同步機(jī)制進(jìn)行不同分區(qū)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的雙向同步。在安全Ⅱ區(qū)形成計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和水調(diào)自動(dòng)化數(shù)據(jù)的合集，構(gòu)建數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的內(nèi)平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)向管理信息大區(qū)同步數(shù)據(jù)，可在管理信息大區(qū)構(gòu)建面向全流域、全業(yè)務(wù)過(guò)程的綜合數(shù)據(jù)中心。

在系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方面，智能集控中心各安全區(qū)系統(tǒng)與梯級(jí)電站及電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間，以可靠的高速光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為主干架構(gòu)，均采用冗余配置的縱向加密認(rèn)證裝置、路由器、規(guī)約轉(zhuǎn)換器等，分別采用多種數(shù)據(jù)通信通道[12-13]，構(gòu)建冗余的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于重要數(shù)據(jù)監(jiān)控點(diǎn)，設(shè)置冗余設(shè)備；對(duì)于梯級(jí)電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，過(guò)程層SV網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)、廠站層MMS網(wǎng)絡(luò)，均配置雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)；智能集控在規(guī)劃建設(shè)中，可考慮集控中心與各梯級(jí)電站的互備功能，即在梯級(jí)電站現(xiàn)地運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，或調(diào)度部分核心功能區(qū)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，或集控中心與梯級(jí)電站間遠(yuǎn)程通信出現(xiàn)故障時(shí)，互備系統(tǒng)的一體化管控平臺(tái)能夠迅速地接管相應(yīng)的工作，保證互備系統(tǒng)在軟、硬件環(huán)境上的可靠性以及與平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的一致性，確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

4 系統(tǒng)功能組成

智能集控在一體化管控平臺(tái)的基礎(chǔ)架構(gòu)之上，實(shí)現(xiàn)流域各水電站遠(yuǎn)程集中監(jiān)控業(yè)務(wù)外，還包括各種智能應(yīng)用組件，其智能功能應(yīng)覆蓋流域梯級(jí)水電站日常生產(chǎn)運(yùn)行管理等各領(lǐng)域，見(jiàn)圖3。

按照不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域，可將智能應(yīng)用組件分為以下幾類：

4.1 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

圖3 智能集控中心各智能應(yīng)用組件示意圖Fig. 3 Intelligent application componentsketch of basin’s intelligent centralized control center

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行接收并處理水電廠水情、氣象、防汛、大壩及機(jī)組運(yùn)行等信息，涉及水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）、流域中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)、發(fā)電計(jì)劃、防洪調(diào)度、節(jié)能考核、風(fēng)險(xiǎn)分析、水文預(yù)報(bào)精度評(píng)定等各方面內(nèi)容，主要利用各類預(yù)測(cè)、調(diào)度、控制及仿真智能模型與算法，實(shí)現(xiàn)流域水電廠水資源合理高效利用、提高機(jī)組發(fā)電效率，并進(jìn)一步加強(qiáng)與電網(wǎng)的優(yōu)化協(xié)同互動(dòng)。

4.2 主設(shè)備狀態(tài)檢修決策支持

該應(yīng)用基于電廠主設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，根據(jù)其運(yùn)行下各種特性參數(shù)的變化，通過(guò)數(shù)據(jù)智能分析和診斷方法，確定設(shè)備是否需要檢修；通過(guò)對(duì)主設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)、狀態(tài)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提供主設(shè)備故障診斷結(jié)論和維修決策建議，使流域水電站運(yùn)行管理人員及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，建立設(shè)備狀態(tài)主題數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)備狀態(tài)健康履歷；對(duì)存在問(wèn)題的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，保證電廠的設(shè)備安全運(yùn)行。

4.3 防汛決策支持與指揮調(diào)度

該應(yīng)用通過(guò)接受實(shí)時(shí)水雨情、氣象、大壩監(jiān)測(cè)等信息，實(shí)現(xiàn)防汛信息管理、防汛值班管理、防汛決策支持和防汛指揮調(diào)度功能。防汛信息管理應(yīng)包括水雨情信息服務(wù)、防汛物資儲(chǔ)備管理、防汛人員與隊(duì)伍管理、防汛電話錄音以及防汛信息短信發(fā)布功能；防汛決策支持應(yīng)包括防汛應(yīng)急預(yù)警、洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度、防洪風(fēng)險(xiǎn)分析以及防汛會(huì)商功能；防汛指揮調(diào)度應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案管理、防汛應(yīng)急指揮以及防汛工作考評(píng)功能。

4.4 大壩安全分析評(píng)估與決策支持

4.5 安全防護(hù)管理

該應(yīng)用針對(duì)流域所轄電廠運(yùn)行中的各種日常操作流程進(jìn)行聯(lián)動(dòng)、安全防范管理，涉及實(shí)時(shí)監(jiān)控、電力五防、巡檢、門(mén)禁、消防、工業(yè)電視、生產(chǎn)運(yùn)行管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，其目的是保證電廠的日常生產(chǎn)運(yùn)行的安全。應(yīng)用基于各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通信接口的系統(tǒng)信息、策略的交互，通過(guò)安全防護(hù)管理的多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模式和聯(lián)動(dòng)策略配置工具，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的互動(dòng)，如生產(chǎn)運(yùn)行故障與視頻的聯(lián)動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)快速確定故障、快速處理。

5 應(yīng)用情況

近年來(lái)，南瑞集團(tuán)公司積極推進(jìn)智能水電廠的工程應(yīng)用，先后將智能集控的體系架構(gòu)應(yīng)用于三峽成都梯調(diào)、大唐桂冠電力集控中心等重大工程中。以下結(jié)合大唐集團(tuán)桂冠電力集控中心項(xiàng)目，介紹智能集控的工程應(yīng)用情況。

桂冠電力是中國(guó)大唐集團(tuán)公司的控股子公司，主要負(fù)責(zé)大唐集團(tuán)公司在廣西區(qū)域所屬企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理，擁有位于廣西紅水河流域、郁江流域和桂江流域的龍灘、巖灘、平班、大化、百龍灘、樂(lè)灘等10座梯級(jí)水電站，裝機(jī)總?cè)萘?00.9萬(wàn)kW。2014年起，為實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄水電廠的集約化管理，提升整體生產(chǎn)管控水平，桂冠電力按照“南網(wǎng)總調(diào)、廣西中調(diào)直調(diào)廠站接入集控中心進(jìn)行監(jiān)視控制，其他廠站接入監(jiān)視”的原則啟動(dòng)了集控中心的建設(shè)，建設(shè)流域集中監(jiān)控和水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。

南瑞集團(tuán)公司基于一體化管控平臺(tái)設(shè)計(jì)了桂冠電力智能集控中心的總體架構(gòu)，見(jiàn)圖4。前期主要基于一體化管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)流域遠(yuǎn)程集中監(jiān)控業(yè)務(wù)和水調(diào)自動(dòng)化業(yè)務(wù)，后期將基于該平臺(tái)拓展自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制、短期洪水預(yù)報(bào)、中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)、發(fā)電優(yōu)化調(diào)度、防洪優(yōu)化調(diào)度、節(jié)水增發(fā)電考核等智能應(yīng)用組件。

2016年，桂冠電力集控中心建成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅水河流域的平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂(lè)灘，郁江流域的西津、山秀、金雞灘，桂江流域的金牛坪等10個(gè)水電站，共計(jì)44臺(tái)機(jī)組的集中監(jiān)視控制。目前已逐步成為桂冠電力統(tǒng)一的集中控制、生產(chǎn)運(yùn)行的管控中心，成為流域梯級(jí)電站發(fā)電控制、防洪度汛、機(jī)組狀態(tài)檢修決策和應(yīng)急指揮中心，實(shí)現(xiàn)了所轄各發(fā)電站的集約化管理，提高了管控和生產(chǎn)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)水平，增強(qiáng)了桂冠電力的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合實(shí)力，取得了良好的應(yīng)用效果。

圖4 大唐桂冠電力智能集控中心總體架構(gòu)圖Fig. 4 Overall structure of intelligent centralized control center of Guangxi Guiguan Electric Power Co.，Ltd

6 結(jié)語(yǔ)與展望

本文總結(jié)了南瑞集團(tuán)公司以智能水電廠為基礎(chǔ)，在流域智能集控方面技術(shù)研究和工程實(shí)踐的成果，全面概要闡述了流域梯級(jí)電站智能集控體系架構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組成，可為今后一段時(shí)間內(nèi)流域智能集控的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)提供較完備的技術(shù)參考體系。不可否認(rèn)的是，流域智能集控的體系架構(gòu)不是一成不變的，從概念設(shè)想、工程試點(diǎn)到推廣應(yīng)用，體系架構(gòu)是一個(gè)與技術(shù)發(fā)展、用戶需求相匹配，在實(shí)際建設(shè)中不斷探索、豐富和完善的過(guò)程。

近年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，水電行業(yè)外的眾多大型企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在新興技術(shù)的研究和運(yùn)用上不斷取得豐碩的成果，深刻影響改變著相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)形態(tài)和信息化生態(tài)。當(dāng)前，特別是隨著移動(dòng)互聯(lián)、云平臺(tái)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，水電行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)均在積極探索上述技術(shù)與水電站數(shù)字化、智能化業(yè)務(wù)的結(jié)合應(yīng)用，勢(shì)必將加速推動(dòng)流域梯級(jí)電站智能化體系架構(gòu)的完善與演進(jìn)。因此，未來(lái)需要全面思考流域各項(xiàng)業(yè)務(wù)與新一代信息技術(shù)深度融合的機(jī)制和途徑，對(duì)智能集控的體系架構(gòu)開(kāi)展深入的研究，持續(xù)提升流域梯級(jí)電站運(yùn)行管理的集約化和智能化水平。

[1] 劉觀標(biāo)，李曉斌，李永紅，等. 智能水電廠的體系結(jié)構(gòu)[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2011（1）：1-4.LIU Guangbiao，LI Xiaobing，LI Yonghong，etc. System Structure of Smart Hydropower Plants[J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2011，35（1）：1-4.

[2] 黃其勵(lì). 對(duì)智能化水電廠的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐[J]. 能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2011（6）：1-8.HUANG Qili. Understanding and Practice on Smart Hydropower Plant[J]. Energy Technology and Economics，2011（6）：1-8.

[3] 王德寬，張毅，劉曉波，等. 智能水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)總體構(gòu)想[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2011（1）：5-9.WANG Dekuan，ZHANG Yi，LIU Xiaobo，etc. The Overall Idea of Smart Hydropower Plant Automated System[J].Hydropower Automation and Dam Monitoring，2011（1）：5-9.

[4] 高磊，李永紅，鄭健兵. 智能水電廠一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012（1）：11-14.GAO Lei，LI Yonghong，ZHEN Jianbing. Design of Data Platform for Smart Hydropower Plants[J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2012（1）：11-14.

[5] 張紅芳，彭文才，閩崢. 智能水電廠現(xiàn)地自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012（2）：9-13.ZHANG Hongfang，Peng Wencai，MING Zheng. Technical Analysis of Local Automation System in Smart Hydropower Plant[J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2012（2）：9-13.

[6] 馬軍建. 基于B／S模式的智能水電廠防汛決策支持系統(tǒng)研究[J]. 水電能源科學(xué)，2013（05）：170-172.MA Junjian. Research on Flood Control Decision Support System of Intelligent Hydropower Plant Based on B/S Structure[J]. Water Resources and Power，2013（05）：170-172.

[7] 芮鈞，馮漢夫，徐潔，等. IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)在智能水電廠中的適用性分析[J]. 水電與抽水蓄能，2016（03）：92-95.RUI Jun，F(xiàn)ENG Hanfu，XU Jie，etc. Application of IEC 61850 Standard in Smart Hydropower Plant[J]. Hydropower and Pumped Storage，2016（03）：92-95.

[8] 張金華，徐潔，鄭健兵. 智能水電廠關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，2013（10）：164-167.ZHANG Jinhua，XU Jie，ZHENG Jianbing. Research on Key Technology of Intelligent Hydropower Plant and Its Application[J].Water Resources and Power，2013（10）：164-167.

[9] 徐麟，吳正義，單鵬珠，等. 基于統(tǒng)一平臺(tái)的梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制系統(tǒng)[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012，36（5）：10-13.XU Ling，WU Zhengyi，SHAN Pengzhu，etc. Economic Dispatch Control System of Cascade Hydropower Stations Based on a Universal Platform[J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2012，36（5）：10-13.

[10] 潘偉峰，趙連輝，朱傳古. 水電廠在線監(jiān)測(cè)分析診斷與狀態(tài)檢修決策評(píng)估應(yīng)用研究[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012，36（5）：1-4.PAN Weifeng，ZHAO Lianhui，ZHU Chuangu. Application Research on Assistant Decision and Evaluation for Condition Monitoring and Condition Based Maintenance in Hydropower Plant[J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2012，36（5）：1-4.

[11] DL/T 1547—2016，智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則[S].DL/T 1547—2016，Technical Guide for Smart Hydropower Plant [S].

[12] 鐘青祥，何紅榮，楊忠偉，等. 大渡河流域梯級(jí)水電站集控中心“調(diào)控一體化”系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行[J]. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2014（02）：63-66.ZHONG Qingxiang，HE Hongrong，YANG Zhongwei，etc.Construction and Operation of Control and Dispatch Integration System in Dadu River Cascade Hydropower Plants Centralized Control Center [J]. Hydropower Automation and Dam Monitoring，2014（02）：63-66.

[13] 王剛，竇海妮. 流域水電站群集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]，人民長(zhǎng)江，2015（06）：93-95.WANG Gang，DOU Haini. Design and Application of Centralized control system for hydropower station group in Yalong River Basin[J]. Yangtze River，2015（06）：93-95.

2016-05-30

2016-06-20

華 濤（1981—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：智能水電廠關(guān)鍵技術(shù)。E-Mail：huatao@sgepri.sgcc.om.cn

芮 鈞（1978—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：智能水電廠關(guān)鍵技術(shù)。E-Mail：ruijun@sgepri.sgcc.om.cn

劉觀標(biāo)（1963—），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：智能水電及安全監(jiān)測(cè)。E-Mail：liuguanbiao@sgepri.sgcc.om.cn

徐 潔（1963—），女，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：智能水電及電力系統(tǒng)自動(dòng)化。E-Mail：xujie@sgepri.sgcc.om.cn

鄭健兵（1971—），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：智能水電一體化平臺(tái)。E-Mail：zhengjianbing@sgepri.sgcc.com

Design and Application of Overall System Structure of Intelligent Centralized Control Center of Basin Cascade Hydropower Stations

HUA Tao，RUI Jun，LIU Guanbiao，XU Jie，ZHENG Jianbing
（NARI Group Corporation/State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing 211106，China）

After years of key technology research and engineering practice， research on smart hydropower plant is becoming more and more mature. Based on the automation and information requirements ofbasin cascade hydropower stations， thispaper comprehensively analysis the overall system structure of intelligent centralized control center，and introduces the components of the system structure in details， which can provide technical reference for the construction of intelligent centralized control center for basin hydropower development enterprises or management institutions.

intelligent centralized control center； overall system structure；basin cascade hydropower stations；integratedmanagement and control platform；intelligent application component

TP27

A學(xué)科代碼：570.6030

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.03.007