流域水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)建設與優(yōu)化

饒立波

摘 要 隨著我國用電量的大幅增加，各類型發(fā)電廠也逐漸增多，水力、火力、風力、太陽能等技術也被更加深入的運用在了發(fā)電工作中。而面對日益增加的工作量和技術要求，對水電廠的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設也勢在必行。它是順應水電站群的遠程集中監(jiān)控發(fā)展趨勢的，利用計算機技術對各水電廠之間或內部建立其數據網，采用橫縱向二次安全預警措施。本文簡要論述了流域水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的建設與優(yōu)化，以期能為相關工作提供參考。

關鍵詞 流域水電廠;集控中心;監(jiān)控系統(tǒng);建設

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-021-01

隨著我國市場經濟的不斷發(fā)展，我國工業(yè)、農業(yè)、企業(yè)、住宅等各方面的用電量也在逐年增加，這對各電廠的發(fā)電工作提出了新的挑戰(zhàn)。水電廠作為我國最主要的發(fā)電機構之一，其不單單承擔著為流域地區(qū)提供穩(wěn)定、安全的電能的責任，還需要實時監(jiān)控流域的洪澇和水資源利用問題。水電站群的建設有利于當地水力發(fā)電工程建設，但對其管理也是一個重要問題。集控中心監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效整合水電站群，對各水電站進行統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一優(yōu)化配置等工作，能夠極大程度的提高工作效率，增長對相關危險和事故的反應時間。

1 水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的結構和功能

1）總體構架。為了保證各發(fā)電站在無值班人員的情況下也可以安全穩(wěn)定的運轉，集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)必須保證自身的穩(wěn)定、安全、實用以及技術的先進性等特性，發(fā)揮其遠程控制核心的作用。因此，其總體結構必須滿足以下條件：①分布式結構。集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)的構成是建立在各個網絡節(jié)點機組成的監(jiān)控系統(tǒng)網上，其采用分布式結構，確保每一個網絡節(jié)點機出現故障后，其只能夠影響該網絡節(jié)點機所管理的區(qū)域，對于整個流域梯次電站群系統(tǒng)沒有任何影響，大大增加了安全性和穩(wěn)定性;②冗余結構。隨著目前以太網技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，在集控監(jiān)控系統(tǒng)設置內網時需要利用組網較簡單、結構較清晰的雙星型快速交換式以太網。同時，在各主要功能節(jié)點上采取雙機冗余的模式，這樣做可以有效提升監(jiān)控系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、操作簡便性以及維護簡便性等;③開放式結構。由于目前在流域發(fā)電站群的建設是采取分期建設的形式，因此集控中心的構建也采用滾動式構建模式。同時，現在的系統(tǒng)軟件更新速度較快，使得對軟硬件的安裝需要采取模塊化及結構化的模式，這樣就可以對后期系統(tǒng)建設提供方便，便于系統(tǒng)規(guī)模的擴大。

2）主要組成部分及功能。為了讓各流域水電廠的遠程監(jiān)控及優(yōu)化能夠達到預期的標準，對于集控監(jiān)控系統(tǒng)的各網絡節(jié)點的建設必須包含服務器搭建、歷史數據庫的建設、通訊網絡建設以及操作站建設等。其核心在于建立雙局域網，以此保證了各節(jié)點機能夠分擔功能，數據能夠分散保存。同時，各節(jié)點機系統(tǒng)間相對獨立并且地位平等，以免在后期系統(tǒng)擴充時對原系統(tǒng)造成過大的影響。

3）輔助服務功能結構。除了上述兩大結構以外，集控監(jiān)控系統(tǒng)中還包含了第三大結構——輔助服務功能結構，其雖然在整個系統(tǒng)中起著輔助的作用，但是其也是整個系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行的保證。

①時鐘同步功能。在建設集控監(jiān)控系統(tǒng)時，必須在其內部設立一個冗余高精度時鐘同步裝置。該裝置的主要作用在于輔助各節(jié)點機調整時間，確保整個系統(tǒng)在時間上的同步性。同時，根據二次安全預防規(guī)則，時鐘同步裝置應與GPS和北斗衛(wèi)星進行連接，以保證兩套互相對立的對時系統(tǒng)。

②工程師站。整個系統(tǒng)需要配備至少一個供工程師進行維護的站點，其是當系統(tǒng)在出現故障和維護時將其作為人機接口。它的主要作用是實現系統(tǒng)的遠程維修、啟動，軟件的升級、開發(fā)和修改，數據庫的傳輸和維護等，輔助工作人員完成相關管理維修工作。

③ON_CALL功能。這是一個全新的利用移動通信端口，以短信的形式向外部發(fā)出預警信號，報告當前系統(tǒng)監(jiān)控到的事故、故障以及危險情況，讓維修人員能夠第一時間掌握預警信息，做出最快的反應，減小損失率。

④數據發(fā)布功能。為確保監(jiān)控系統(tǒng)內各子系統(tǒng)間的數據交換和統(tǒng)計，數據發(fā)布功能監(jiān)控系統(tǒng)必備的一項功能。其可以通過兩臺以下冗余的接口服務器，將各發(fā)電站內的實時數據進行Web發(fā)布，同時利用安全系統(tǒng)保證數據交換時不會丟失或泄露。

⑤培訓站。建議在監(jiān)控系統(tǒng)上配備一臺培訓站，用于相關工作或維護人員進行模擬作業(yè)，以使維護人員對系統(tǒng)操作與維護的熟練度進一步提高，還可以為系統(tǒng)軟件的開發(fā)和利用提供試驗平臺。大大增加了工作人員的技術熟練度和相關知識的掌握，避免了事故發(fā)生時的手忙腳亂，延誤維修時機。

2 流域梯級電站通信網絡結構

1）組網方式和特點。集控監(jiān)控系統(tǒng)組網方式的影響因素有很多，包括通信通道帶寬、監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)調性、監(jiān)控系統(tǒng)技術等。一般情況下采用以下三種模式，分別為：直接控制各梯級電站的機組、通過遠動裝置控制各梯級電站的機組、網關機與各梯級電站監(jiān)控系統(tǒng)廠站側網關機通信。這三種模式各有自身特點，第一種屬于直接控制，因其不設廠站級計算機，因此結構相對簡單，適合于中小規(guī)模電站群使用;而第二種則是需要通過微機終端對信息進行上傳和采集，并且需要經過主監(jiān)控系統(tǒng)才能夠發(fā)布命令;第三種結構完全，系統(tǒng)內部分工明確，能夠靈活控制各梯級電站間的數據傳輸，既可以直接下達命令，又可以利用各梯級電站下達命令。

2）通信規(guī)約選擇。我國目前對于通信規(guī)約要求比較高，標準化進程極快，目前比較常用的兩款規(guī)約標準分別是IEC60870-5-101和IEC60870-5-104。因流域監(jiān)控系統(tǒng)需要系統(tǒng)內運作相對穩(wěn)定且安全，所以建議采用雙規(guī)約模式。在通信通道帶寬的光纖平臺采用IEC60870-5-104;而對于較窄的衛(wèi)星平臺則采用IEC60870-5-101。

3 二次安全防護系統(tǒng)

1）防護要求。二次安全防護的主要目的在于加強電力二次系統(tǒng)的邊界防護。為確保數據上傳和轉換時的安全性，其安全防護措施必須在以TCP/IP的基礎上進行通信，其內容主要包括安全分區(qū)、網絡專用、橫向隔離、縱向認證，保證整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

2）防護措施。二次安全防護的措施有很多種，其中包括主機加固、縱向加密認證、入侵檢測、防火墻安全識別。通過對網絡中可能出現的隱患進行防護，識別入侵系統(tǒng)的外來數據，并利用殺毒軟件進行清除。

4 總結

流域水電廠集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對于水電廠的管理有著極重要的意義，其保證了該地區(qū)電力調度的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，充分發(fā)揮了系統(tǒng)在遠程控制上的調節(jié)能力，促進了電站群的穩(wěn)定運行，提高了工作效率，同時也降低了事故的發(fā)生率。

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