摘要：目前國內(nèi)外梯級電站都實行集控中心管理，各種相關技術也已非常成熟。如國外的法國電力公司、加拿大魁北克水電公司，國內(nèi)的湖北清江梯調(diào)管理中心、烏江流域梯級電站遠程集控中心等流域梯級電站集控中心管理的實踐和取得的巨大經(jīng)濟效益和社會效益均有力地證明了梯級水電站集控中心管理切實可行，還能提高工作效率和調(diào)度指令的準確率，增強電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行能力。這些流域性的集控中心機構成立后，在優(yōu)化生產(chǎn)、提升管理水平等方面積累了成功經(jīng)驗。

關鍵詞：洞河流域;集控中心;技術方案;預期效果

中圖分類號：TV73??文獻標識碼：A?????文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0 引言

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站地處紫陽縣洞河流域，是漢江南岸的一級支流，發(fā)源于陜西省紫陽、嵐皋縣和重慶市城口縣三縣交界的巴山主脈五個包一帶，由南向北流經(jīng)嵐皋縣官元鎮(zhèn)，紫陽縣界嶺鎮(zhèn)、斑桃鎮(zhèn)和洄水鎮(zhèn)，與紫陽縣城下游約10km的洞河鎮(zhèn)注入漢江。洞河流域水力資源豐富，干流總落差2122.4m，多年平均徑流量4.17億m?，水力資源理論蘊藏量為5.6萬千瓦，可開發(fā)量為4.50萬千瓦。目前已建成水電站有8座，總裝機容量3.044萬千瓦，年發(fā)電量0.98億千瓦時。

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站所處洞河流域中段，地理環(huán)境較偏僻，交通較為閉塞，職工生活條件比較艱苦，為提高勞動效率，降低運營成本，提高職工的生活條件和生活品質(zhì)，解決人員流動帶來的困擾，推進流域水電站遠程集控中心建設已經(jīng)勢在必行也是順應智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

1 電站概況

紫陽縣新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項四個水電站隸屬于陜西省地方電力水電股份有限公司，總裝機1.44萬千瓦，年發(fā)電量0.482億千瓦時。電站自上而下分布，依次為新坪埡電站裝機3200千瓦，斑桃電站裝機4200千瓦，燈芯橋電站裝機5000千瓦，牛頸項電站裝機2000千瓦。其中斑桃電站為周調(diào)節(jié)引水式電站，總庫容285萬m?，調(diào)節(jié)庫容160萬m³ 。

2 建設遠程集控中心的必要性

通過建設4站集控中心，實現(xiàn)對同一流域的4個水電站進行遠程集中監(jiān)視、集中控制、集中調(diào)度、集中管理，實現(xiàn)流域梯級水電站水資源優(yōu)化利用和發(fā)電效益最大化，降低電站運維管理成本，達到對水電站的集約化運維管理，提高水電站自動化、信息化、智能化和現(xiàn)代化管理水平，達到調(diào)控一體化目標，最終實現(xiàn)企業(yè)管理和生產(chǎn)運行的高度集成和管控一體化，確保企業(yè)利益最大化，最終成為智能集控中心。

3 建設遠程集控中心總體方案

（1）在斑桃電站建設集控中心。一是由于斑桃電站地處同一流域4個電站的中心位置，距新坪埡電站6.5公里，距燈芯橋電站7公里，距牛頸項電站7.5公里;二是斑桃電站是周調(diào)節(jié)庫容電站，有一定的調(diào)節(jié)能力;三是斑桃電站具備建設集控中心的場地。

（2）實施水電站設備在線監(jiān)測及故障診斷預警，提高水電站安全管理水平，實現(xiàn)“無人值班、少人值守”的現(xiàn)代化水電站管理體系。

（3）采用先進信息化、智能化和物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)全自動發(fā)電的遠程監(jiān)控，能優(yōu)化水資源利用。采用高可靠的先進自動化設備和功能強大的集控軟件系統(tǒng)，減少人的運行維護工作量和防止誤操作，提高流域水電站管理效益。采用水電聯(lián)合遠程監(jiān)控一體化系統(tǒng)和移動監(jiān)控系統(tǒng)，能隨時隨地監(jiān)控和指揮管理電站的環(huán)境監(jiān)控、防洪、安全運行和高效維護，實現(xiàn)水電站生態(tài)環(huán)保、綠色發(fā)電。

4 建設集控中心項目主要研發(fā)內(nèi)容和關鍵技術

4.1主要研發(fā)內(nèi)容

（1）集控系統(tǒng)：采用全分層分布式開放體系結構，便于功能和硬件擴展，便于系統(tǒng)的移植及系統(tǒng)二次開發(fā)，實現(xiàn)第三方系統(tǒng)或軟件無縫集成和可靠運行，滿足功能快速發(fā)展的需要。

（2）設備狀態(tài)監(jiān)測：實現(xiàn)對水電站水輪機、發(fā)電機等主設備在運行過程中的壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等狀態(tài)信息實時采集和在線監(jiān)測，并進行設備在線自動分析和故障診斷，為設備狀態(tài)檢修提供設備狀態(tài)信息和統(tǒng)計分析、診斷數(shù)據(jù)。

（3）移動智能監(jiān)測：遠程監(jiān)視各電站重要數(shù)據(jù)信息及重要設備的運行狀態(tài);以數(shù)據(jù)及圖形直觀展示各電站運行對比分析及統(tǒng)計結果。

（4）自動發(fā)電控制（AGC）：綜合分析水情水資源信息、設備運行狀況、電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電指令等因素，以水資源耗水最少，發(fā)電效益最大為目標，科學合理的自動控制水電站機組運行方式，實現(xiàn)水電站最優(yōu)經(jīng)濟發(fā)電運行。

（5）智能決策支持：依據(jù)設備數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)，運用智能分析診斷方式，自動計算設備健康數(shù)據(jù)及故障診斷結果，生成設備計劃檢修決策建議報告，提示水電站運行管理人員適時進行設備計劃檢修。

4.2關鍵技術

（1）IEC61850技術：IEC61850是電力系統(tǒng)自動化領域唯一的全球通用標準。它通過標準的實現(xiàn)，實現(xiàn)了集控中心/智能水電站的工程運作標準化。

（2）平臺軟件系統(tǒng)：采用面向服務的平臺軟件，實現(xiàn)全站信息的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一展示的功能;對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，支持Windows系統(tǒng)及基于Linux的國產(chǎn)操作系統(tǒng)。

（3）計算機監(jiān)控系統(tǒng)：具備遠程監(jiān)視所控廠站設備運行狀態(tài)、遠程操作主設備的斷路器、遠程控制機組啟停;具備將采集數(shù)據(jù)、告警信息傳送發(fā)布到手機等接收端的功能。

（4）自動發(fā)電控制（AGC）：根據(jù)上一級調(diào)度機構下達的日負荷曲線和AGC命令要求，結合電氣安全運行和機組運行限制條件等，通過AGC對各電站的機組制定出運行計劃，并實時地自動地將有功負荷分配到流域內(nèi)各電站，以確保梯級流域電站的安全、經(jīng)濟運行。

（5）一體化管控支撐技術：適應各級管控信息協(xié)同共享和信息支撐環(huán)境，為集控中心的監(jiān)視、統(tǒng)計、分析、控制、預警和輔助決策提供強大的數(shù)據(jù)支撐，提供靈活開放的信息化結構和高效可靠的技術支撐。

（6）通信故障診斷技術：對通信系統(tǒng)的故障類型、故障量進行統(tǒng)計分析與故障診斷，并將通信系統(tǒng)故障診斷信息實時傳于一體化監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)通信在線監(jiān)測與故障告警。

（7）主設備故障診斷：實現(xiàn)水輪機、發(fā)電機、變壓器、開關柜等主設備的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、聲音等在線監(jiān)測，結合設備設計參數(shù)、運行歷史數(shù)據(jù)和專家知識庫，自動完成主設備的故障診斷分析，提出設備健康分析診斷報告，為設備的狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

（8）手機移動智能監(jiān)測系統(tǒng)：電站職工可在智能手機中安裝手機移動監(jiān)測客戶端，通過網(wǎng)絡訪問遠程監(jiān)控中心移動終端服務器，查詢各電站的實時、歷史數(shù)據(jù)和告警信息。

（9）物聯(lián)網(wǎng)技術：通過物聯(lián)網(wǎng)技術應用，在流域水電站建立全信息互聯(lián)共享的無線傳感、無線通信和移動互聯(lián)、公用網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)智能水電站的河流流域、水庫的水情監(jiān)測、大壩閘門監(jiān)測、氣象環(huán)境監(jiān)測、安全防護監(jiān)測和電廠智能巡檢、遠程監(jiān)控等應用。

5?集控中心系統(tǒng)結構和技術方案

5.1橫向?qū)哟蝿澐?/b>

系統(tǒng)按照電力系統(tǒng)安全防護相關要求橫向應劃分為3個安全區(qū)，分別為安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)和管理信息大區(qū)。安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)隸屬于生產(chǎn)控制大區(qū)。安全Ⅰ區(qū)為實時控制區(qū)，用于實時且?guī)в锌刂乒δ艿碾娏π畔⑾到y(tǒng)，其安全防護等級最高。計算機監(jiān)控系統(tǒng)應部署在安全Ⅰ區(qū)。安全Ⅱ區(qū)為非控制生產(chǎn)區(qū)，用于實時但不帶有控制功能的電力信息系統(tǒng)。水調(diào)自動化等系統(tǒng)功能應部署在安全Ⅱ區(qū)。管理信息大區(qū)為生產(chǎn)管理信息區(qū)，用于電力生產(chǎn)管理的信息系統(tǒng)和電力生產(chǎn)辦公的信息系統(tǒng)。設備狀態(tài)檢修決策、安全防護管理等智能應用組件應部署在管理信息大區(qū)。

5.2縱向?qū)哟蝿澐?/b>

縱向應劃分為集控系統(tǒng)層和電站廠站層。集控系統(tǒng)層一體化平臺采用分布式結構，分別布置于3個大區(qū)。集控系統(tǒng)層主要由一體化監(jiān)控系統(tǒng)和計算機、時鐘同步裝置硬件設備等共同構成。一體化監(jiān)控系統(tǒng)縱向貫通調(diào)度、生產(chǎn)等主站系統(tǒng)。直接采集站內(nèi)電網(wǎng)運行信息和二次設備運行狀態(tài)信息，通過標準化接口與輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測、輔助應用、計量等進行信息交互，實現(xiàn)水電站全景數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視、控制、運行管理等。集控系統(tǒng)層采用雙星形網(wǎng)絡結構設計，具備遠程配置、監(jiān)視、報警和維護功能。建立集控系統(tǒng)層通信總線，生產(chǎn)控制大區(qū)應優(yōu)先采用IEC61850標準MMS協(xié)議（長遠發(fā)展考慮）實現(xiàn)一體化平臺與電站廠站層設備通信;管理信息大區(qū)應優(yōu)先采用IEC61970標準Web Service規(guī)范實現(xiàn)一體化平臺與外部系統(tǒng)通信。電站廠站層主要負責將采集到的數(shù)據(jù)進行處理，對所有數(shù)據(jù)進行運算、存儲，并將數(shù)據(jù)上傳至集控系統(tǒng)層設備，并接收集控中心下發(fā)的各類控制命令等。

6 建設集控中心預期成果

（1）提高管理先進水平。通過在斑桃電站建設4站集控中心，實現(xiàn)同一流域4個電站的遠程集控，完成平臺軟件系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、設備在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)等軟件功能開發(fā)及應用，實現(xiàn)各電站設備運行狀態(tài)及參數(shù)的遠程監(jiān)視、控制及調(diào)節(jié)，實現(xiàn)遠程通信訪問、設備狀態(tài)監(jiān)測、開關變量管控、水情自動測報、作業(yè)環(huán)境監(jiān)察等，實現(xiàn)信息化、自動化、現(xiàn)代化的管理操作模式。

（2）減員增效，實現(xiàn)“無人值班、少人值守”的管理模式。集控中心建立，各電站分站值班改為集中監(jiān)控值班，各電站只保留少量維護巡視人員，工作重心向設備操作，巡檢、維護轉(zhuǎn)移，降低了管理運營成本，提高了勞動效率和公司的營運水平。

（3）實現(xiàn)安全防護，事故語境，故障追溯。對4個電站的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、火災報警、門禁等子系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)綜合管理功能，各系統(tǒng)根據(jù)預設規(guī)則進行聯(lián)動。數(shù)據(jù)系統(tǒng)將自動采集數(shù)據(jù)，生成各類生產(chǎn)報表和設備缺陷統(tǒng)計分析，避免人為因素造成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的漏報，誤報，實現(xiàn)監(jiān)視、電氣設備控制與調(diào)節(jié)、故障告警、事件順序記錄、事故追憶等功能。

（4）實現(xiàn)同一流域梯級調(diào)度管理，聯(lián)動生產(chǎn)，優(yōu)化發(fā)電結構統(tǒng)籌實施。對4個電站實行統(tǒng)一調(diào)度管理，合理調(diào)配各電站運行方式，充分發(fā)揮水資源的綜合利用效益并統(tǒng)一組織上下游各水電站的生產(chǎn)和管理，保證各電站開、停機、監(jiān)控運行、調(diào)整負荷、其他設備操作等功能的順利完成，實現(xiàn)效益最大化。

（5）實現(xiàn)人力資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)遠程診斷。集控中心能突破區(qū)域和距離的限制，通過專家遠程診斷平臺指導流域水電站的倒閘操作、事故處理、檢修和維護工作，合理利用人力資源，縮短工作時間，從而降低生產(chǎn)運營成本，提高運行管理水平。

（6）利用手機APP，實現(xiàn)協(xié)作監(jiān)控，移動辦公。電站職工可在智能手機中安裝手機移動監(jiān)控客戶端，通過網(wǎng)絡訪問遠程監(jiān)控中心移動終端服務器，查詢各電站的實時、歷史數(shù)據(jù)和告警信息。

7 結語

建設紫陽新坪埡、斑桃、燈芯橋、牛頸項同一流域4個電站的遠程集控，是流域開發(fā)企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理的必然趨勢，可以較好地利用水能資源，為各電站實現(xiàn)“無人值班，少人值守”的管理模式，創(chuàng)造了非常有利條件，從而提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動強度，也是順應智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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收稿日期：2019-07-23

作者簡介：羅?。?977—），男，陜西紫陽縣人，大專，陜西省地方電力水電股份有限公司紫陽水電分公司安全監(jiān)察部主任，技師，研究方向：水電站集控中心建設。