梁 展

（伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊犁 835000）

近年來水電產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展?！笆濉币?guī)劃中要求在保護生態(tài)和做好移民工作的前提下積極發(fā)展水電,實現(xiàn)我國長期節(jié)能減排，發(fā)展清潔能源的目標。集成的管理和控制平臺是整個智能水電站的核心，并負責整個業(yè)務流程的管理，包括信息處理和分析，數(shù)據(jù)建模，外部通信，服務發(fā)布，人機界面等，涵蓋應用程序服務層、數(shù)據(jù)層和人機多層應用程序。數(shù)據(jù)共享平臺實現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)共享，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問和存儲服務，為全景數(shù)據(jù)提供基本支持。智能基礎(chǔ)平臺為各種業(yè)務提供基本的應用程序服務發(fā)布服務和組件管理。在智能基礎(chǔ)平臺和數(shù)據(jù)共享平臺的基礎(chǔ)上，建立完整的集成化管理控制平臺[1]。

1 伊犁河調(diào)控系統(tǒng)概述

伊犁河流域水利電力調(diào)度與遠程集控系統(tǒng)（以下簡稱伊犁河調(diào)控系統(tǒng)）的功能定位為伊犁河所屬的水庫、輸供水設(shè)施、水電站、變電站等水利電力設(shè)施的集中監(jiān)視、調(diào)度和遠程控制，一期主要實現(xiàn)對1 號水庫（水電站）、2 號水庫（水電站）（以下簡稱2 號水電站）、3 號水電站、4 號水電站、5 號變電站、6 號變電站、7 號變電站的遠程集中監(jiān)視、控制與調(diào)度功能。

伊犁河流域調(diào)控系統(tǒng)主要包括水利水電集控系統(tǒng)（南瑞集團公司研發(fā)的IMC 智能一體化平臺系統(tǒng)，以下簡稱集控系統(tǒng)）、電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)（南瑞繼保研發(fā)的PCS9000 系統(tǒng)，以下簡稱電調(diào)系統(tǒng)）、基礎(chǔ)支撐平臺三大部分，可實現(xiàn)生產(chǎn)控制設(shè)備的實時監(jiān)控、發(fā)電調(diào)度、水情水調(diào)、圖像視頻監(jiān)控等的智能一體化應用功能，能夠?qū)Ω魈菁夒娬舅婕暗降纳a(chǎn)信息管理、現(xiàn)地機組控制、發(fā)電調(diào)度控制等自動化系統(tǒng)及應用提供數(shù)據(jù)存儲、圖表分析、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)分析、各類智能報警等功能支持。某流域調(diào)控系統(tǒng)在安全分區(qū)上分為安全III 區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅰ區(qū)等，安全II 區(qū)、I 區(qū)采用雙網(wǎng)冗余配置，安全Ⅰ區(qū)包括電調(diào)Ⅰ區(qū)、集控I 區(qū)、閘控I 區(qū)三套系統(tǒng)，安全Ⅱ區(qū)包括電能量管理、水情水調(diào)、培訓仿真，安全III 區(qū)主要為各主要系統(tǒng)WEB 展示系統(tǒng)。

2 伊犁河調(diào)控系統(tǒng)建設(shè)的必要性及優(yōu)勢

2.1 必要性

隨著恰甫其海水利樞紐、山口水利樞紐、雅瑪渡水電站、南岸干渠等工程建成運行，以及伊河建管局發(fā)電能力和供電能力的增加，建立統(tǒng)一的遠程水利調(diào)度與電力調(diào)度工作平臺及相應的組織機構(gòu)已成為迫切的管理工作需要。

通過遠程調(diào)控中心的建設(shè)，可以將全局各工程項目運行信息集中在同一工作場所，工程項目運行信息包括工程安全監(jiān)測、水情測報、視頻圖像監(jiān)視、設(shè)施報警防護、水工設(shè)施監(jiān)控、機電設(shè)施監(jiān)控、電廠監(jiān)控、變電站監(jiān)控等一切事關(guān)工程安全高效運行的實時信息[2]。為集中處理并用合適的技術(shù)手段將工程項目運行信息實時的進行處理、存儲、顯示，在同一工作場所需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換、數(shù)據(jù)處理、圖像顯示、語音通信等信息網(wǎng)絡(luò)應用共用硬件設(shè)施。為了在同一工作場所對各工程項目的運行過程進行控制，需要有滿足工業(yè)自動化遠程控制標準的軟件、硬件環(huán)境，在對工程運行信息進行采集、監(jiān)視、分析后通過信息網(wǎng)絡(luò)向遠程設(shè)施或現(xiàn)場管理人員發(fā)出相關(guān)控制及調(diào)度信息和指令，并能實時監(jiān)視控制及調(diào)度指令的執(zhí)行情況[3]。

在同一工作場所搭建統(tǒng)一的信息處理技術(shù)平臺只是具備了全局工程項目集中控制與遠程調(diào)度的基礎(chǔ)條件，理順工程運行調(diào)度管理體制，對全局工程運行調(diào)度管理機構(gòu)進行整合，用現(xiàn)代化的管理方法和理念建設(shè)全局統(tǒng)一的工程項目集控調(diào)度管理組織機構(gòu)，在生產(chǎn)實踐中學習和探索遠程控制和調(diào)度的工作方法，積累工作經(jīng)驗，才能使集中控制與遠程調(diào)度設(shè)施產(chǎn)生應有的作用。

2.2 優(yōu)勢

遠程調(diào)控中心對于工程運行管理工作體現(xiàn)的優(yōu)勢有：一是把全局各工程項目的運行調(diào)度管理工作集中在一處可以使全局工程運行調(diào)度工作統(tǒng)一協(xié)調(diào)，方便管理人員之間的信息交流，加強管理工作的協(xié)同性，從根本上扭轉(zhuǎn)目前管理工作中出現(xiàn)的信息不通暢、反應不及時、管理工作脫節(jié)、工程運行管理工作全局統(tǒng)籌兼顧性不強的不利局面；二是統(tǒng)一管理可以提高科學調(diào)度決策能力、降低管理成本、提高應急響應速度，在多個工程項目聯(lián)合運行的情況下提升工程安全運行的保障能力和工程運行可靠性；三是對建設(shè)高素質(zhì)專業(yè)化的工程運行管理隊伍有極大的益處，直接降低了運行管理工作人力資源成本，提高了管理工作水平和效率；四是降低了實現(xiàn)水利電力生產(chǎn)運行管理現(xiàn)代化所需軟件硬件的建設(shè)和維護成本，提高全局生產(chǎn)運行管理信息的共享能力。建立全局統(tǒng)一的遠程調(diào)控中心需要一個基礎(chǔ)工作平臺，利用此平臺將使伊河建管局工程運行管理工作從分散的點上的管理邁入統(tǒng)一的、全面的科學管理，創(chuàng)造伊河建管局從“硬環(huán)境”和“軟環(huán)境”兩方面塑造形象的條件，構(gòu)建伊河建管局管理新模式，使伊河建管局管理工作在質(zhì)量、成本和業(yè)務處理周期等績效指標上取得顯著改善。

3 系統(tǒng)運行總體結(jié)構(gòu)

結(jié)合伊河建管局的建設(shè)現(xiàn)況，對遠程調(diào)控中心建設(shè)采用橫向分區(qū)、縱向分層的體系結(jié)構(gòu)，見圖1。其中現(xiàn)地級自動化系統(tǒng)主要負責現(xiàn)地級設(shè)備運行控制，采用IEC 系列國際電力標準協(xié)議，實現(xiàn)基于統(tǒng)一總線的數(shù)字化信息采集，進而保證運行數(shù)據(jù)，在調(diào)控中心集成管控平臺內(nèi)的全局共享。對于特別重要的數(shù)據(jù)監(jiān)控點，設(shè)置冗余設(shè)備，保證運行過程的可靠性。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以服務中心為核心，以可靠的高速光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為骨干結(jié)構(gòu)，以本地自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)以及集成的管理和控制平臺的面向服務的智能分布式結(jié)構(gòu)作為載體。在此基礎(chǔ)上，發(fā)布了水電生產(chǎn)和運營各個方面的智能應用程序，例如信息管理，調(diào)度控制，實時監(jiān)控和狀態(tài)維護。系統(tǒng)根據(jù)不同的應用垂直劃分為多個應用層，并根據(jù)應用劃分為不同的安全區(qū)域。根據(jù)輔助電力系統(tǒng)安全保護的要求，在安全區(qū)域之間交換信息。同時，該系統(tǒng)為區(qū)域電網(wǎng)和下游電廠應用程序提供信息和服務交互。

同時，為了保證操作的可靠性，對于遙控中心的操作平臺，應充分考慮備用調(diào)節(jié)機構(gòu)。即當監(jiān)視系統(tǒng)在現(xiàn)場運行或中央調(diào)度部分的核心功能區(qū)域出現(xiàn)問題時，就會有相應的備份平臺和備份系統(tǒng)，可以快速接管相應的工作。在冗余機制中，各種本地系統(tǒng)的功能域和上述結(jié)構(gòu)級別的平臺功能是一致的，提供了備份功能。在設(shè)計中，應充分考慮備份系統(tǒng)和平臺的建設(shè)計劃，以及遠程控制中心備份和調(diào)整中心的各種基礎(chǔ)架構(gòu)，例如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和調(diào)整中心的建設(shè)。有必要確保備份和調(diào)整系統(tǒng)在軟件和硬件環(huán)境中，平臺整體結(jié)構(gòu)的可靠性和一致性。

一體化管控平臺包括數(shù)據(jù)平臺和基礎(chǔ)平臺，針對I 區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)分別建設(shè)相應的數(shù)據(jù)中心、服務中心。采用標準的數(shù)據(jù)建模規(guī)范，對水電廠、樞紐各類資源進行建模，每區(qū)進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲，利用同步機制實現(xiàn)Ⅱ區(qū)、I 區(qū)與管理信息大區(qū)之間的數(shù)據(jù)信息同步。

遠程調(diào)控中心運行一體化管控平臺，采用分布式面向服務的組件架構(gòu)，提供統(tǒng)一的服務容器管理，熱部署多個應用管理分析組件，這樣就可以為各種應用提供服務支持。通過網(wǎng)絡(luò)配置，用戶可在現(xiàn)地或遠程調(diào)控中心等不同工作環(huán)境使用一體化管控平臺的各種應用功能。同時，一體化管控平臺，通過標準接口實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的交互。

通過遠程調(diào)控中心一體化管控平臺的Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務中心以及操作員工作站等，實現(xiàn)各水電站、水利樞紐的實時監(jiān)控業(yè)務；通過通訊管理服務器接收來自樞紐、廠站的MMS網(wǎng)絡(luò)信息，并存入數(shù)據(jù)中心。通過遠程調(diào)控中心一體化管控平臺的Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務中心、工作站等，實現(xiàn)各水利樞紐、電站的水情測報以及水庫調(diào)度業(yè)務。通過通信管理服務器接收MMS網(wǎng)來自水情測報站的數(shù)據(jù)信息，以及狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過調(diào)度通訊服務器實現(xiàn)與其他調(diào)度部門的水調(diào)通信。通過遠程調(diào)控中心一體化管控平臺的Ⅲ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務中心以及各工作站，實現(xiàn)全部電站、水利樞紐以及集控的綜合展示分析、綜合智能報警業(yè)務。通過WEB 服務器實現(xiàn)WEB發(fā)布。實現(xiàn)與工程安全信息管理與分析評估專家決策支持系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、防汛決策支持系統(tǒng)、狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)、聯(lián)動服務器、三維GIS 輔助決策系統(tǒng)以及生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的IEC61970通信，以及視頻監(jiān)視系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)的集控通信接入。通過聯(lián)動服務器實現(xiàn)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等業(yè)務聯(lián)動。

4 伊犁河調(diào)控系統(tǒng)管理效益分析

4.1 提高經(jīng)濟運行水平

改變單一技術(shù)經(jīng)濟指標模式，綜合分析水庫水情信息、設(shè)備狀況、調(diào)度方式等相關(guān)因素，加強流域優(yōu)化運行輔助決策能力和智能優(yōu)化控制能力，科學合理地控制水庫和機組運行，實現(xiàn)混聯(lián)水電站群水庫調(diào)度與電力運行聯(lián)合優(yōu)化，提高水資源綜合利用能力[4]。

4.2 提高管理集約化水平

以數(shù)字化、信息化、標準化為基礎(chǔ)，整合生產(chǎn)業(yè)務流程，優(yōu)化管理模式，提高業(yè)務流轉(zhuǎn)和處理效率。實現(xiàn)設(shè)備與人、設(shè)備與設(shè)備之間的友好互動，降低設(shè)備對人的依賴。實現(xiàn)水電站群集中運行管理的全景數(shù)據(jù)、業(yè)務協(xié)同、智能決策，推動管理創(chuàng)新。提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理的效率和效益，提升設(shè)備檢修管理及綜合生產(chǎn)管理集約化水平提升設(shè)備檢修管理及綜合生產(chǎn)管理集約化水平。

4.3 提升流域安全保障和管理能力

加強氣象、水質(zhì)、工程與地質(zhì)等要素的監(jiān)測，提高針對氣象及洪澇災害、泥石流等次生災害、水質(zhì)污染的保障能力。提升各類自然災害和突發(fā)事故的預測預警能力、應急響應能力和快速決策指揮能力。

4.4 具備跨流域、多電站的集中托管和優(yōu)化調(diào)控能力

一體化管控平臺及各類決策支持系統(tǒng)具備跨流域、多電站的標準化快速接入能力，實現(xiàn)對被托管電站的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)監(jiān)控功能、水庫調(diào)度功能，以及日常生產(chǎn)管理功能。

4.5 提高源網(wǎng)協(xié)調(diào)與水資源綜合利用水平

深化電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、一次調(diào)頻的控制與安全策略，加強AGC/AVC 與調(diào)速/勵磁系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，提高機組快速響應能力和源網(wǎng)協(xié)調(diào)的能力。與建設(shè)目標結(jié)合，實現(xiàn)供水調(diào)度、生態(tài)等綜合利用功能，提高水資源的綜合利用水平。

4.6 提高區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控自動化水平、安全性、穩(wěn)定性及可靠性

實現(xiàn)更加智能化的區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控，進一步優(yōu)化電力資源的配置；提高供電的可靠性和供電質(zhì)量、擴大供電能力、實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)高效經(jīng)濟運行。

5 結(jié)論

該項目主要包括水利電力集控系統(tǒng)、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)、DLP 大屏顯示系統(tǒng)四個主體系統(tǒng)，該項目于2018 年7 月15 日通過竣工驗收，建管局水調(diào)、電調(diào)、水電站集控業(yè)務已利用該平臺開展業(yè)務，截止目前系統(tǒng)已集中遠程控制大型水庫2 座、水電站6 座、變電站6 座，按照傳統(tǒng)管理模式為確保以上14 項工程的正常運行管理需最低配置204 人，通過集控系統(tǒng)的運行目前僅配置51 人就完成以上14 項工程的運行管理任務，減員增效顯著，每年減少人員成本2000 萬元以上。對解決伊河建管局水電運行人員緊缺，全面提高管理水平和經(jīng)濟效益起到關(guān)鍵作用。建成全國僅有的集水調(diào)、電調(diào)、網(wǎng)調(diào)與一體的多項目、多工程水利電力調(diào)度與遠程集控項目。為建管局提高工程自動化水平和流域水資源的統(tǒng)一調(diào)度管理奠定了良好的基礎(chǔ)，為水利工程管理單位提高運行管理的整體性、系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性提供了可借鑒的技術(shù)方法，同時也為大型水電開發(fā)企業(yè)統(tǒng)籌多屬性、國內(nèi)流域管理單位、多類型水利水電、電力工程的統(tǒng)一調(diào)度、遠程集中監(jiān)控以及運行提供了可借鑒的整體解決方案。