流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)

王德寬，張 毅，余江城，張建明，孫建會(huì)，余 茜

（北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100038）

1 概述

經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，我國(guó)各流域水電公司已先后建立了梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)水電資源的優(yōu)化控制管理，流域梯級(jí)電站監(jiān)控、水情水調(diào)、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程診斷、繼電保護(hù)、大壩監(jiān)測(cè)、計(jì)量等自動(dòng)化系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用，技術(shù)已趨于成熟，為流域各電站實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”(少人值守），提高流域梯級(jí)水電廠的安全運(yùn)行和自動(dòng)化管理水平發(fā)揮了重要作用，為智能化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

流域智能化水電廠建設(shè)涉及生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)管理等各個(gè)方面，組織開(kāi)展流域智能化建設(shè)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，明確下一步的重點(diǎn)規(guī)劃工程和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，梳理存在的問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)有效實(shí)現(xiàn)流域各系統(tǒng)的智能化建設(shè)與管理，保證智能化建設(shè)的高起點(diǎn)和高水平，避免重復(fù)建設(shè)，提高流域水資源效益是十分必要和有意義的。

流域智能化建設(shè)通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的硬件設(shè)備以及高度智能化的決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)流域水電機(jī)組狀態(tài)檢修、梯級(jí)水電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、大壩安全監(jiān)測(cè)、電站自動(dòng)化系統(tǒng)、梯級(jí)遠(yuǎn)方集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化、通信網(wǎng)絡(luò)等方面的智能化，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接，建立一體化系統(tǒng)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互動(dòng)，不僅能全面提升流域的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)境友好的目標(biāo)，提升電網(wǎng)、電廠智能協(xié)調(diào)水平，同時(shí)又能為我國(guó)水電廠的智能化建設(shè)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，必將對(duì)我國(guó)水電自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

目前智能化已成為水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，隨著智能化技術(shù)的成熟、水電廠智能化設(shè)備和系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)，建設(shè)全流域信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息資源整合共享，集中管理并綜合運(yùn)用的需求將越來(lái)越強(qiáng)烈。開(kāi)展流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度、流域梯級(jí)水電廠遠(yuǎn)方集中控制、機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)于提高流域整體安全穩(wěn)定運(yùn)行管理的智能化決策水平，提高經(jīng)濟(jì)效益，意義十分重大。

2 流域梯級(jí)水電廠智能化建設(shè)規(guī)劃目標(biāo)

根據(jù)流域智能化建設(shè)需求和現(xiàn)狀，立足于解決目前流域水電建設(shè)中存在的問(wèn)題和不足，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，以建設(shè)流域梯級(jí)數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)為中心，全面提高流域發(fā)電生產(chǎn)及管理的智能化程度，提高設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高流域經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)廠網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和與智能電網(wǎng)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站遠(yuǎn)方智能集中控制、梯級(jí)水庫(kù)智能化聯(lián)合調(diào)度，提高流域洪水控制、防汛管理及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電一次設(shè)備及水工建筑物的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷，以及主設(shè)備的狀態(tài)檢修與遠(yuǎn)程診斷。

流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化的主要任務(wù)是：

（1）組建流域梯級(jí)集控中心調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與各梯級(jí)電站和相關(guān)系統(tǒng)的可靠通信連接；

（2）實(shí)時(shí)采集與處理流域各梯級(jí)電廠設(shè)備運(yùn)行，發(fā)電控制，以及各梯級(jí)電站控制流域的水文、水情、氣象、庫(kù)區(qū)環(huán)境、樞紐建筑物運(yùn)行工況等信息；

（3）建設(shè)流域梯級(jí)水電廠數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息資源整合共享，集中管理并綜合運(yùn)用；

（4）滿足流域梯級(jí)水電廠現(xiàn)地?zé)o人值班，遠(yuǎn)方集中監(jiān)視、控制和優(yōu)化運(yùn)行管理需要；

（5）實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)水電廠的統(tǒng)一聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度與智能決策。

3 流域梯級(jí)水電廠智能化建設(shè)總體架構(gòu)

3.1 流域梯級(jí)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)目前現(xiàn)有的流域水電廠運(yùn)行方式，流域水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的模塊化總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，由一系列具有特定功能的智能化應(yīng)用系統(tǒng)的有機(jī)集成構(gòu)成全流域分層分區(qū)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，其中分層是從系統(tǒng)總體架構(gòu)上進(jìn)行劃分，分區(qū)則是根據(jù)系統(tǒng)安全防護(hù)的等級(jí)進(jìn)行劃分。

從系統(tǒng)總體架構(gòu)的角度，自下而上，流域梯級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，即：流域集控中心層、廠站層和設(shè)備現(xiàn)地層。在控制層面上可分為：上級(jí)調(diào)度部門控制、集控中心控制、水電站監(jiān)控系統(tǒng)控制和設(shè)備現(xiàn)地控制四個(gè)層次。

電監(jiān)安全《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》，將電力企業(yè)基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)原則上劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)，生產(chǎn)控制大區(qū)又分為控制區(qū)（又稱安全區(qū)I）和非控制區(qū)（又稱安全區(qū)II）。

因此從系統(tǒng)安全防護(hù)等級(jí)的角度，流域智能化系統(tǒng)分屬三大安全區(qū)域，通過(guò)流域通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水電廠生產(chǎn)過(guò)程控制、運(yùn)行決策與生產(chǎn)管理的智能化，使水電廠的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

流域集控中心層承擔(dān)梯級(jí)電站集中控制管理職能，是流域各梯級(jí)電站的集中控制、優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中心；是設(shè)備運(yùn)行、繼電保護(hù)、自動(dòng)化、通信、信息專業(yè)技術(shù)管理中心，并通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)流域電站各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、集中管理，為各種智能化高級(jí)應(yīng)用提供一體化的支撐平臺(tái)，全面提升流域梯級(jí)各電廠的智能化和信息化水平，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度和狀態(tài)檢修。

流域集控中心層主要包括電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程狀態(tài)檢修與故障分析診斷系統(tǒng)、流域公司辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等。其中電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)屬于生產(chǎn)控制大區(qū)中的安全I(xiàn)區(qū)，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)屬于生產(chǎn)控制大區(qū)中的安全I(xiàn)I區(qū)，遠(yuǎn)程狀態(tài)檢修與故障分析診斷系統(tǒng)屬于管理信息大區(qū)中的安全I(xiàn)II區(qū)，流域公司辦公自動(dòng)化系統(tǒng)屬于管理信息大區(qū)中的安全I(xiàn)V區(qū)。

集控中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)梯級(jí)電站水流量的平衡性要求進(jìn)行水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度（發(fā)電調(diào)度、水庫(kù)調(diào)度、防洪調(diào)度），制定短期發(fā)電計(jì)劃曲線，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與水庫(kù)調(diào)度的最優(yōu)組合。電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)與水調(diào)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享，接受有關(guān)部門的調(diào)度決策，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站的遠(yuǎn)方集中控制、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

廠站層主要由水電廠各類應(yīng)用系統(tǒng)（如計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水情水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等）的廠站上位機(jī)系統(tǒng)等組成，完成各應(yīng)用系統(tǒng)全廠級(jí)的功能；設(shè)備現(xiàn)地層主要包括水電廠各類設(shè)備、傳感器、各類應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元等，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)地級(jí)指定設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理與監(jiān)控功能。

3.2 流域梯級(jí)集控通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)流域各梯級(jí)電站應(yīng)用系統(tǒng)互連、數(shù)據(jù)交換、信息共享的基礎(chǔ)，是建設(shè)流域各梯級(jí)水電廠統(tǒng)一信息平臺(tái)的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，有必要對(duì)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，以滿足建設(shè)流域各梯級(jí)水電廠統(tǒng)一信息平臺(tái)的需要。

高速光纖網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)等基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)根據(jù)梯級(jí)電站各應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸、交換和存儲(chǔ)需求，以及業(yè)務(wù)類型、功能和性能指標(biāo)等要求，確定需要的網(wǎng)絡(luò)通道和傳輸容量，并配置相應(yīng)的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，建立跨越三級(jí)安全區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，滿足統(tǒng)一信息平臺(tái)與各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互連與交換需要。

流域梯級(jí)集控中心層與所屬各梯級(jí)電站廠站層通過(guò)梯級(jí)電站專用光纖通信網(wǎng)進(jìn)行連接；同時(shí)通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與上級(jí)網(wǎng)/省調(diào)中心互連。

為滿足可靠性和實(shí)時(shí)性要求，需采用寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)通信方式，并配置冗余通道。主用通道采用電力光纖組建梯級(jí)調(diào)度專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，備用通道可采用電信光纖傳輸通道通信方式，并根據(jù)需要配置衛(wèi)星應(yīng)急通信通道。

（1）電力光纖組網(wǎng)通信方式：核心光纖網(wǎng)絡(luò)采用基于SDH的MSTP環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

（2）電信光纖傳輸通道通信方式：通過(guò)1路或多路E1（G.703）接口形成1或N×2 Mb/s點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳輸通道；

（3）衛(wèi)星應(yīng)急通信通道，64 kb/s～2 Mb/s。

電力光纖傳輸通道作為主通道，電信光纖傳輸通道作為備用，優(yōu)先級(jí)低于電力光纖傳輸通道。

流域梯級(jí)集控中心與所屬各梯級(jí)水電廠通信網(wǎng)組網(wǎng)互聯(lián)架構(gòu)圖如圖1：

圖1 流域集控中心與電站監(jiān)控系統(tǒng)通信組網(wǎng)

3.3 流域智能化梯級(jí)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)總體構(gòu)成

流域智能化梯級(jí)水電廠建設(shè)具體體現(xiàn)在一系列高度智能化的生產(chǎn)過(guò)程控制、運(yùn)行決策和生產(chǎn)輔助管理自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。這些系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，功能明確，界限清晰，完成各自的特定功能，相互之間又有機(jī)互聯(lián)，通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃的一體化信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享互動(dòng)配合，完成全流域智能化目標(biāo)。

流域智能化梯級(jí)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖2所示。

三大安全區(qū)域各有一個(gè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，負(fù)責(zé)整合本區(qū)各自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)、共享和互動(dòng)。

系統(tǒng)間互聯(lián)初期可在具備條件的系統(tǒng)間采用IEC 61850規(guī)約，后期應(yīng)逐步推廣采用IEC61850規(guī)約和統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

圖2 流域智能化梯級(jí)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)總體構(gòu)成示意圖

3.4 流域智能化梯級(jí)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

流域智能化梯級(jí)水電廠建設(shè)涉及生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)管理等各個(gè)方面，具有規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、研發(fā)內(nèi)容多、技術(shù)難度大、建設(shè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的系統(tǒng)工程，需要研究解決的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題很多，為保證智能化建設(shè)的高起點(diǎn)和高水平，有效實(shí)現(xiàn)全廠各系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行管理，避免重復(fù)建設(shè)，必須進(jìn)行統(tǒng)一部署，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施”的建設(shè)原則，對(duì)流域智能化建設(shè)進(jìn)行總體規(guī)劃。

智能化建設(shè)規(guī)劃應(yīng)根據(jù)進(jìn)度要求、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求、具備的技術(shù)條件等，對(duì)包括基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用支撐平臺(tái)、電站各應(yīng)用系統(tǒng)等建設(shè)內(nèi)容，以及相應(yīng)的組織管理和技術(shù)保障等方面，按照系統(tǒng)總體層次架構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過(guò)多學(xué)科、多技術(shù)的相互支撐，整合各子系統(tǒng)，分階段、分層次開(kāi)發(fā)建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的有序耦合。

基礎(chǔ)設(shè)施是完成各類信息從數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)和展示全過(guò)程的軟硬件設(shè)備及所需的實(shí)體環(huán)境，是智能化水電廠建設(shè)的基礎(chǔ)。包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與管理等系統(tǒng)。

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是各類自動(dòng)化系統(tǒng)的連接交換平臺(tái)，應(yīng)根據(jù)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、安全可靠性和帶寬要求建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。為提高網(wǎng)絡(luò)安全性和可擴(kuò)展性，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用層次化結(jié)構(gòu)，劃分為控制專網(wǎng)、業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)和業(yè)務(wù)外網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)通過(guò)安全隔離設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)和隔離。

通信系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)傳輸通道，其性能決定了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。通信傳輸系統(tǒng)應(yīng)采用光纖自愈環(huán)組網(wǎng)，組網(wǎng)設(shè)備采用智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和先進(jìn)性。

統(tǒng)一信息平臺(tái)為智能化水電廠提供統(tǒng)一的信息支撐管理應(yīng)用環(huán)境，通過(guò)統(tǒng)一規(guī)范的傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)接口，整合離散的各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)，建設(shè)數(shù)據(jù)交換和中心存儲(chǔ)設(shè)備，形成全廠數(shù)據(jù)信息中心，實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控、信息、通信、水情、監(jiān)測(cè)等跨安全分區(qū)的各應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換與存儲(chǔ)共享，滿足流域梯級(jí)電站遠(yuǎn)方集控、水庫(kù)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修等系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

應(yīng)用系統(tǒng)是與電廠運(yùn)行維護(hù)管理直接相關(guān)的各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，主要包括：流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)、流域各電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水情水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及保護(hù)量測(cè)等系統(tǒng)，是智能化建設(shè)的主要內(nèi)容。

4 建設(shè)內(nèi)容

4.1 流域梯級(jí)電廠集控中心專用數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)

組建流域梯級(jí)集控中心調(diào)度專用數(shù)據(jù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集控中心系統(tǒng)與各梯級(jí)電廠之間的可靠通信，是集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)和保障。實(shí)現(xiàn)流域各梯級(jí)電站集中控制與聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，電廠現(xiàn)地?zé)o人值班，意味著在集控中心必須實(shí)時(shí)監(jiān)控到電站運(yùn)行的所有重要信息，數(shù)據(jù)量非常龐大，可靠性和實(shí)時(shí)性的要求也很高，因此集控中心系統(tǒng)與各梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信宜采用傳輸性能很好的寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)通信方式才能滿足需要，并盡量采用冗余通道。

應(yīng)根據(jù)流域各梯級(jí)電廠的實(shí)際情況，靈活采用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)與集控中心的連接。

4.2 流域梯級(jí)水電廠信息統(tǒng)一平臺(tái)建設(shè)

在完成計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、統(tǒng)一信息平臺(tái)運(yùn)行實(shí)體環(huán)境等基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，建設(shè)流域各梯級(jí)水電廠數(shù)據(jù)交換和中心存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)統(tǒng)一規(guī)范的傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)接口，根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行各應(yīng)用系統(tǒng)的智能化建設(shè)，整合離散的各個(gè)子系統(tǒng)，建立滿足二次安全防護(hù)要求的流域各梯級(jí)水電廠信息統(tǒng)一平臺(tái)，形成流域各梯級(jí)電廠數(shù)據(jù)信息中心，實(shí)現(xiàn)流域各梯級(jí)水電廠監(jiān)控、信息、通信、水情、監(jiān)測(cè)等跨安全分區(qū)的各應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換與存儲(chǔ)共享，消滅信息孤島，為智能化水電廠提供統(tǒng)一的信息支撐管理應(yīng)用環(huán)境，滿足流域梯級(jí)電站遠(yuǎn)方集控、水庫(kù)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷等系統(tǒng)的應(yīng)用需求，全面提升流域各梯級(jí)水電廠自動(dòng)化運(yùn)行管理水平和綜合經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 流域梯級(jí)電廠集控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)流域梯級(jí)集控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，梯級(jí)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，整個(gè)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)分為三層：上級(jí)調(diào)度層、梯級(jí)集控中心層和廠站層。在流域梯級(jí)集控中心層設(shè)一套梯級(jí)電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，其下各廠站層分設(shè)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

通過(guò)流域梯級(jí)集控中心電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流域梯級(jí)樞紐內(nèi)各電廠及泄洪閘等設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視及控制，與南方電網(wǎng)等電力調(diào)度部門的通訊等功能，并按照上級(jí)調(diào)度指令，對(duì)梯級(jí)樞紐的泄洪、蓄水、發(fā)電等進(jìn)行統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度，對(duì)梯級(jí)樞紐實(shí)行統(tǒng)一的調(diào)度管理。

根據(jù)梯級(jí)水電廠現(xiàn)地?zé)o人值班的任務(wù)要求，電調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有對(duì)梯級(jí)各廠站子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理、安全運(yùn)行監(jiān)視、運(yùn)行調(diào)度、操作控制和管理等功能，同時(shí)負(fù)責(zé)接受上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的各項(xiàng)指令，向上級(jí)調(diào)度傳送所需的數(shù)據(jù)，以便對(duì)整個(gè)梯級(jí)樞紐進(jìn)行有效的遠(yuǎn)方集中監(jiān)視、調(diào)度、控制、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度及管理。

4.4 流域梯級(jí)電廠集控中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)流域梯級(jí)集控中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，分為水調(diào)主系統(tǒng)、防汛/水文接口子系統(tǒng)等部分。系統(tǒng)各功能分布在網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行指定的任務(wù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。水調(diào)主系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水情測(cè)報(bào)信息采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、水文預(yù)報(bào)、水庫(kù)調(diào)度規(guī)劃及與南方電網(wǎng)等電力調(diào)度部門的通訊等功能，屬于安全Ⅱ區(qū)。水調(diào)主系統(tǒng)與防汛/水文接口子系統(tǒng)之間通過(guò)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)安全連接，完成數(shù)據(jù)交換功能。

通過(guò)集控中心水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，及時(shí)、準(zhǔn)確地自動(dòng)采集流域水情測(cè)報(bào)信息，收集梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度所需要的水情信息、氣象信息、樞紐運(yùn)行信息、防汛指揮部門的防洪調(diào)度信息、電力調(diào)度部門的電調(diào)信息和航運(yùn)部門的航調(diào)信息。對(duì)這些信息進(jìn)行計(jì)算、分析和綜合處理。根據(jù)水情和氣象信息，作出水文預(yù)報(bào)。根據(jù)水情信息和水文預(yù)報(bào)，按照樞紐綜合利用的要求，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度方案（發(fā)電調(diào)度、水庫(kù)調(diào)度、防洪調(diào)度）的計(jì)算和分析比較。在保證流域防洪要求和各樞紐本身安全的前提下，進(jìn)行水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度，制定短期發(fā)電計(jì)劃曲線，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與水庫(kù)調(diào)度的最優(yōu)組合，為水庫(kù)調(diào)度提供決策支持。以滿足運(yùn)行人員工作需求，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)、智能預(yù)報(bào)、智能調(diào)度、智能管理的梯級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)。

4.5 流域梯級(jí)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)

流域梯級(jí)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)規(guī)劃主要包括：基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系和建模原則，完成智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；根據(jù)水電廠內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性抽象出物理和信息模型，建立智能化水電廠信息模型；通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，建設(shè)新一代水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)。

通過(guò)流域梯級(jí)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化建設(shè)，可全面提升智能化水平，提升發(fā)電站的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提高機(jī)組的可觀可控可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)接入快速化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，強(qiáng)化電廠對(duì)電網(wǎng)的支撐能力，提升網(wǎng)廠智能協(xié)調(diào)水平。

4.6 流域遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析診斷自動(dòng)化系統(tǒng)

以流域梯級(jí)電廠機(jī)電主設(shè)備為實(shí)施對(duì)象，建立流域發(fā)電廠設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與狀態(tài)檢修決策系統(tǒng)，具有智能化功能，簡(jiǎn)稱流域發(fā)電廠遠(yuǎn)程故障診斷中心。根據(jù)在建與已規(guī)劃發(fā)電廠的設(shè)備布置方位及配置、機(jī)型特點(diǎn)、機(jī)組參數(shù)、廠站間通信狀況及在電網(wǎng)中的地位等因素，以及國(guó)內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展水平，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系以及監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)手段，選擇具有國(guó)內(nèi)或國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的硬件、軟件系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)與離線監(jiān)測(cè)（或巡檢）以及測(cè)試數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與分析。

4.7 應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化建設(shè)

建設(shè)流域應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)，配套相應(yīng)的指揮調(diào)度場(chǎng)所，包括：指揮調(diào)度大廳、會(huì)商室、機(jī)房和值班室，提供實(shí)體運(yùn)行環(huán)境，安裝部署基礎(chǔ)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，并根據(jù)應(yīng)急調(diào)度指揮需求開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，通過(guò)應(yīng)急通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)等硬件基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急系統(tǒng)與信息統(tǒng)一平臺(tái)和其它系統(tǒng)的無(wú)縫連接，為全面提升流域預(yù)防和處理突發(fā)事件能力提供完善的技術(shù)保障和工具。

5 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)現(xiàn)流域電廠智能化的同時(shí)，開(kāi)展流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)，通過(guò)全流域統(tǒng)一的數(shù)據(jù)一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度、流域梯級(jí)水電廠遠(yuǎn)方集中控制、機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)于提高流域梯級(jí)電廠運(yùn)行管理的智能化決策水平，減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益，意義十分重大。