蘇文輝

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

1 云南臨滄鎮(zhèn)康南片河流域項(xiàng)目情況

1.1 項(xiàng)目基本情況

項(xiàng)目位于云南省臨滄市鎮(zhèn)康縣南片河流域，流域共布置5個(gè)梯級電站，總裝機(jī)為6.37萬kW，年平均利用小時(shí)為4 341 h，各水電站相距均在10 km以內(nèi)。

圖1 南片河流域電站分布示意圖

南片河為怒江二級支流，全長約37.17 km，流域面積315 km2；全河流總落差達(dá)2 200 m，流域多年平均降水量2 458 mm。南片河流域布置木場（2×2.4 WM=0.48萬kW）、打窩（3×6.3 WM=1.89萬 kW）、板橋（2×4 WM=0.8萬kW）3個(gè)電站。

勐撒河為南片河一級支流，全長約32.75 kW，河道比降為63.7‰，流域面積126.5 km2；全河流總落差達(dá)2 087 m，流域多年平均降水量2 450 mm。勐撒河流域布置硝塘（2×4 WM=0.8萬kW）、營盤（3×8 WM=2.4萬kW）兩個(gè)電站。

項(xiàng)目主要工程特性指標(biāo)見表1。

表1 項(xiàng)目工程特性指標(biāo)

送電線路概況見表2。

表2 送電線路概況

南片河流域電站于2015年全部投產(chǎn)。

1.2 調(diào)度權(quán)限及方式

南片河流域電站有云南省中調(diào)及臨滄地調(diào)二級調(diào)度方式；云南省中調(diào)委托臨滄地調(diào)對各電站調(diào)度，臨滄地調(diào)為主的調(diào)度方式。

1.3 保護(hù)及自動化設(shè)備

110 kV系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備由北京四方繼保自動化有限公司供貨；其他保護(hù)、直流系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及LCU由長沙華自科技有限公司供貨；機(jī)組勵磁設(shè)備由武漢洪山電工科技有限公司供貨；水輪機(jī)調(diào)速器由武漢三聯(lián)水電設(shè)備有限公司供貨。

1.4 系統(tǒng)通信設(shè)備

打窩電站：電站設(shè)一條光纖線路OPGW和一套光纖通信設(shè)備，作為電站遠(yuǎn)動信息及線路差動保護(hù)信息傳輸?shù)闹魍ǖ?。公用移動通信系統(tǒng)作為備用通信通道。

木場電站：在35 kV線路避雷線內(nèi)有通信光纖OPGW，供電力系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度，并作為電站遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)膫溆猛ǖ馈?/p>

板橋電站：電站設(shè)一條光纖線路OPGW和一套光纖通信設(shè)備，作為電站遠(yuǎn)動信息及線路差動保護(hù)信息傳輸?shù)闹魍ǖ?。公用移動通信系統(tǒng)作為備用通信通道。

營盤電站：電站設(shè)一條光纖線路OPGW和一套光纖通信設(shè)備，作為電站遠(yuǎn)動信息及線路差動保護(hù)信息傳輸?shù)闹魍ǖ?。公用移動通信系統(tǒng)作為備用通信通道。

硝塘電站：在35 kV線路避雷線內(nèi)有通信光纖，供電力系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度，并作為電站遠(yuǎn)動信息傳輸?shù)膫溆猛ǖ馈?/p>

1.5 電站地理位置

營盤電站地處孟定鎮(zhèn)至臨滄的省級公路旁，地理位置優(yōu)越，交通方便，建設(shè)有功能比較齊全的辦公、生活、通信、檢修維護(hù)設(shè)施，繼電保護(hù)室及中控室比較寬敞。其他電站處于深山峽谷中，建設(shè)有簡單的辦公、生活、檢修維護(hù)設(shè)施、通信設(shè)施。

2 流域電站綜合自動化目前的情況

打窩電站、營盤電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，分電站級和現(xiàn)地控制單元(LCU)級兩級。電站級包括2臺熱備用的操作員工作站和1套維護(hù)工作站?，F(xiàn)地級包括3套機(jī)組LCU、1套公用LCU,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

木場電站、板橋電站、硝塘電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，分電站級和現(xiàn)地控制單元（LCU）級兩級。電站級包括2臺熱備用的操作員工作站和1套維護(hù)工作站。現(xiàn)地級包括2套機(jī)組LCU、1套公用LCU,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 打窩、營盤電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 木場、板橋、硝塘電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

3 流域電站集控建設(shè)模式的設(shè)想

3.1 設(shè)計(jì)原則

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則如下：

（1）按照“無人值班”(少人值守)的原則進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)滿足電站無人值班遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動化運(yùn)行管理要求。

（2）系統(tǒng)為全分布、全開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證監(jiān)控系統(tǒng)在長期運(yùn)行中的先進(jìn)性、可維護(hù)性、可擴(kuò)充性、兼容性和應(yīng)用軟件的可移植性，既便于功能和硬件的擴(kuò)充，又能充分保護(hù)系統(tǒng)資源和投資。

（3）集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于生產(chǎn)控制大區(qū)中的控制I區(qū)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家經(jīng)貿(mào)委[2002]第30號令《電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》、[2004]電監(jiān)會5號令《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》及電監(jiān)安全[2006]34號文“關(guān)于印發(fā)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》等安全防護(hù)方案的通知”的要求，進(jìn)行安全防護(hù)。

（4）系統(tǒng)配置和選型在保證系統(tǒng)可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性和實(shí)用性的前提下，充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，采用具有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)且嚴(yán)格遵守當(dāng)今工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的著名廠商的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)具有良好的開放性，符合計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速、更新周期短的特點(diǎn)，系統(tǒng)達(dá)到當(dāng)前的國際先進(jìn)水平，并具有向上兼容性。

（5）系統(tǒng)應(yīng)高度可靠、冗余，其本身的局部故障不應(yīng)影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運(yùn)行，系統(tǒng)的各項(xiàng)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)》和《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定（DL/T5065）》的規(guī)定。

（6）系統(tǒng)軟件平臺應(yīng)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)性，滿足功能增加及規(guī)模擴(kuò)充的需要。

（7）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與工業(yè)電視系統(tǒng)按相互獨(dú)立的方案考慮，工業(yè)電視系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。

（8）集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)支持各種應(yīng)用軟件及功能的二次開發(fā)應(yīng)用，并能方便地與其他系統(tǒng)通信。

（9）系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)與調(diào)度機(jī)構(gòu)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通信。預(yù)留將來可能出現(xiàn)的與其他電站監(jiān)控系統(tǒng)的接口。

（10）系統(tǒng)具備提供給其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信接口。

圖4 湘投國際南片河流域水電站集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3.2 流域水電站集控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式

流域各水電站相距均在10 km以內(nèi)，集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)宜采用“擴(kuò)大廠站直采直控”模式，采用分層分布式結(jié)構(gòu)。集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過冗余光纖通道與各電站現(xiàn)地LCU連接，實(shí)現(xiàn)對電站信息的實(shí)時(shí)采集、處理、運(yùn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)方控制。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備分電廠層和集控層，電廠層分為電廠控制層和現(xiàn)地控制層，集控層分為集控控制層、集控信息層和信息查詢層。集控中心采用“擴(kuò)大廠站直采直控”模式，簡化電廠控制層（設(shè)置一臺應(yīng)急操作員站），將現(xiàn)地控制層直接接入集控控制層。集控中心監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)直接與電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集聯(lián)，構(gòu)成星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，集控中心監(jiān)控系統(tǒng)直接與各電站現(xiàn)地LCU的PLC通信，實(shí)現(xiàn)集控與現(xiàn)地LCU數(shù)據(jù)的直接交互，完成集控中心監(jiān)控系統(tǒng)對受控各站中各LCU的監(jiān)控。通信協(xié)議采用電力通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約要求的TCP/IP協(xié)議和MODBUSRTU協(xié)議。此模式下，統(tǒng)一在集控中心設(shè)置2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器（互為冗余）、2臺操作員站（雙顯示器、互為冗余）、工程師兼維護(hù)工作站、報(bào)表兼語音報(bào)警ONCALL工作站、調(diào)度通信服務(wù)器等設(shè)備，由集控中心對各站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和控制，電站中控室僅保留一臺操作員站作為主備用通道全部中斷后的應(yīng)急站。其結(jié)構(gòu)圖見圖4所示。

擴(kuò)大廠站式集控模式優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)約投資。擴(kuò)大廠站式集控模式可取消各電站廠站層數(shù)據(jù)服務(wù)器、工程師站、通信工作站、操作員站（冗余）、報(bào)表工作站、ONCALL等設(shè)備，既減少了設(shè)備的重復(fù)投入，又減少了維護(hù)工作量，節(jié)省了開支。

（2）減員增效。南片河流域電站位置相對集中，可等值為同一電源點(diǎn)，調(diào)度等值為一廠，采用擴(kuò)大廠站式集控模式后，各電站中控室只需設(shè)置一臺應(yīng)急操作員站，日常不再需要人員監(jiān)屏和操作，減少大量運(yùn)行人員，減少了相關(guān)人員的費(fèi)用支出。采用該模式后，集控運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握著各個(gè)電站的各種工況，更利于機(jī)組的統(tǒng)一調(diào)度和充分利用，增加了各電站機(jī)組的利用率，增加了效益。

（3）優(yōu)化設(shè)備管理。采用擴(kuò)大廠站式集控模式后，集控運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握著各個(gè)電站的各種工況，更加利于對各個(gè)電站設(shè)備的管理。

（4）優(yōu)化業(yè)務(wù)管理。集控信息層由數(shù)據(jù)服務(wù)器、報(bào)表兼語音報(bào)警ONCALL工作站及報(bào)表打印機(jī)等構(gòu)成，完成全流域電站設(shè)備運(yùn)行信息管理和整理任務(wù)。

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與電站監(jiān)控系統(tǒng)按分層分布式設(shè)計(jì)，集控中心和站級的監(jiān)控系統(tǒng)分工明確，接線簡單、功能層次分明，相互配合協(xié)調(diào)工作。集控中心和電站監(jiān)控系統(tǒng)通信的方式，對帶寬的要求較低，系統(tǒng)層次和功能分工明確，設(shè)備配置靈活，可根據(jù)應(yīng)用需要逐步擴(kuò)充，并充分發(fā)揮了站級計(jì)算機(jī)的作用，減輕了集控中心監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的工作量，便于將來電站的接入。

4 現(xiàn)場實(shí)施方案的設(shè)想

（1）選擇地理位置優(yōu)越、交通方便的營盤電站作為南片河流域集控中心的建設(shè)地點(diǎn)。

（2）在營盤電站中控室設(shè)置大屏幕及控制器，利用原有的中控室操作臺，增設(shè)操作員工作站A/B、工程師兼維護(hù)工作站、報(bào)表兼語音報(bào)警工作站、打印機(jī)等設(shè)備。

（3）在繼電保護(hù)室增設(shè)調(diào)度通信服務(wù)器機(jī)柜、數(shù)據(jù)服務(wù)器機(jī)柜、GPS對時(shí)機(jī)柜等及其他設(shè)備。

5 需要改造的設(shè)備

5.1 數(shù)據(jù)通道的改造

5.1.1 原有的數(shù)據(jù)通道結(jié)構(gòu)

打窩電站數(shù)據(jù)直接上送調(diào)度；木場電站數(shù)據(jù)通過5.596 km OPGW經(jīng)打窩電站轉(zhuǎn)接上送調(diào)度；板橋電站數(shù)據(jù)通過5.9 km OPGW經(jīng)打窩電站轉(zhuǎn)接上送調(diào)度；營盤電站數(shù)據(jù)通過13.184 km OPGW經(jīng)打窩電站轉(zhuǎn)接上送調(diào)度；硝塘電站數(shù)據(jù)通過6.4 km OPGW經(jīng)營盤電站上送調(diào)度。

5.1.2 改造方案

增設(shè)打窩電站至營盤電站專用光纜，與OPGW光纜共同構(gòu)成打窩電站至營盤電站的數(shù)據(jù)雙通道，以增加可靠性。打窩電站、木場電站、板橋電站可以經(jīng)OPGW或?qū)Ｓ霉饫|與集控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。集控中心可以經(jīng)OPGW或?qū)Ｓ霉饫|與調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如圖5。

圖5 南片河流域電站改造后的數(shù)據(jù)通道示意圖

5.2 其他設(shè)備的改造

（1）流域電站LCU及自動化設(shè)備質(zhì)量較好，改造工作量不大。只需要完善部分輔助設(shè)備的信號接入集控系統(tǒng)。

（2）由于大壩、進(jìn)水口及前池都離打窩電站較遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動控制較困難，且投資大、作用有限，故閘門控制設(shè)計(jì)采用通信指揮現(xiàn)場操作方式較適宜。

（3）預(yù)留水情自動化系統(tǒng)接口，如果條件成熟，也可以將水情數(shù)據(jù)接入集控系統(tǒng)。

（4）預(yù)留其他接口。

6 結(jié)束語

湘投國際南片河流域電站集控系統(tǒng)采用“擴(kuò)大廠站直采直控”模式，簡化電廠控制層，將現(xiàn)地控制層直接接入集控控制層?，F(xiàn)場改造工作量小，投資省、見效快。對流域小水電站的集控模式具有參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 1313-2013流域梯級水電站集中控制規(guī)程[S].

[2] DL/T 5345-2006梯級水電廠集中監(jiān)控工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].