觀音巖水電站遠(yuǎn)程控制室的建設(shè)

金炳旭

闡述了遠(yuǎn)程控制與遠(yuǎn)程集控的不同，并以觀音巖水電站遠(yuǎn)程控制室建設(shè)為背景，詳細(xì)描述了如何從遠(yuǎn)程集控技術(shù)提煉遠(yuǎn)程控制功能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、所需的設(shè)備，以及各設(shè)備的配置和實施方式。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程集控 遠(yuǎn)程控制 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

近年來，遠(yuǎn)程集控作為偏遠(yuǎn)地區(qū)流域水電站的控制方式，使越來越多的水電職工可以脫離生活環(huán)境較差的廠房到環(huán)境較少的城市或辦公樓上班，同時也使更高層次的管理人員坐在辦公室即可縱覽發(fā)電機組的運行情況，如云南的李仙江流域、四川的雅礱江流域等。但這些流域集控中心主要突出了“集中控制”，面向流域內(nèi)多座水電站進(jìn)行協(xié)同調(diào)控，其投入成本較高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置較為復(fù)雜，對于獨立水電站遠(yuǎn)控需求適應(yīng)性不高。

觀音巖水電站地處金沙江中游河段最后一級，行政管理相對獨立，無集控需求。但由于生活、辦公營地距廠房約10分鐘車程，生產(chǎn)人員每天要往返于工地和營地之間。為了實現(xiàn)觀音巖水電站關(guān)門電廠的愿景，同時降低成本、簡化設(shè)備，需從遠(yuǎn)程集控技術(shù)中提練出遠(yuǎn)程控制技術(shù)，通過對集控設(shè)備的優(yōu)化實現(xiàn)電站的遠(yuǎn)程控制。

1 集中控制技術(shù)

目前，中國各流域水電站遠(yuǎn)程集控主要采用“集控側(cè)-電廠側(cè)”方式，即一個集控側(cè)對多個電廠側(cè)。集控側(cè)主要設(shè)備為可以獨立運行的實時數(shù)據(jù)服務(wù)器，配置接入層供其它電廠監(jiān)控系統(tǒng)接入，配置查詢層供所有人員查看接入電廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。電廠側(cè)為可以獨立運行的實時數(shù)據(jù)服務(wù)器，基于分布式技術(shù)和光纖通信技術(shù)通過LCU實現(xiàn)對全廠設(shè)備的監(jiān)視與控制。

遠(yuǎn)程集控主要突出了“集中控制”理念，利用計算機技術(shù)將多個電廠的控制權(quán)集中到一臺操作員站，通過分級授權(quán)可以實現(xiàn)集控側(cè)與電廠側(cè)不同的權(quán)限，從而達(dá)到在集控中心集中控制、在各廠站單獨控制的目的。除此之外，集控另一重要職能是經(jīng)濟調(diào)度運行，即通過各電站的來水情況自動合理調(diào)配各電廠負(fù)荷，以達(dá)到經(jīng)濟運行的目的。

2 遠(yuǎn)程控制技術(shù)

目前，除了流域電站需要遠(yuǎn)程控制外，其它遠(yuǎn)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的獨立水電站等發(fā)電企業(yè)也需要通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)實現(xiàn)實時監(jiān)控千里之外電廠的目的，降低人員配置，減少工作員往返電廠的時間。

遠(yuǎn)程控制與遠(yuǎn)程集控最大的區(qū)別是遠(yuǎn)程控制只需單獨對某個電站進(jìn)行監(jiān)控，不用考慮來水情況，因此沒有接入層和經(jīng)濟調(diào)度運行系統(tǒng)。在物理結(jié)構(gòu)上，無需配置單獨的實時數(shù)據(jù)服務(wù)器，只需要在原來的監(jiān)控系統(tǒng)中再延伸一臺操作員站即可，投資相對遠(yuǎn)程集控降低約10倍左右。

3 應(yīng)用實例

觀音巖水電站位于云南華坪縣和四川攀枝花市交界處，是金沙江水電基地中游河段“一庫八級”水電開發(fā)方案的最后一個梯級水電站，上游接魯?shù)乩娬荆娬疽?guī)劃裝機容量3000（5×600）MW。主廠房距業(yè)主營地約10分鐘車程，所有辦公和生活場所均在營地，因此在觀音巖電站業(yè)主營地建設(shè)遠(yuǎn)程控制室代替廠房中控室職能。遠(yuǎn)程控制室的業(yè)務(wù)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

3.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程控制室主要核心設(shè)備是計算機監(jiān)控系統(tǒng)，為了能在后方實時監(jiān)控廠房設(shè)備，在遠(yuǎn)控室配置了2臺交換機分別接入廠房計算機監(jiān)控系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)交換機，2臺操作員站通過交叉冗余方式分別接入2臺交換機。由于觀音巖電站廠房已配置了3臺操作員站，所以遠(yuǎn)控室后接入的2臺操作員站分別在廠房的實時數(shù)據(jù)服務(wù)器配置成了OP4和OP5，實現(xiàn)了在遠(yuǎn)程控制室通過OP4和OP5實時監(jiān)控廠房設(shè)備的目的。

3.2 通信系統(tǒng)

遠(yuǎn)程控制其核心是對遠(yuǎn)在異地的設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，因此高可靠性的通信系統(tǒng)成為了該項技術(shù)的關(guān)鍵瓶頸。為了在節(jié)約成本的同時確保設(shè)備可靠，遠(yuǎn)程控制室的通信設(shè)備采用了瑞斯康達(dá)研發(fā)的RC002-16集中式光電轉(zhuǎn)換器，所有插件選型為RC112-GE-S1。該轉(zhuǎn)換器具備雙電源冗余輸入，核心的光電轉(zhuǎn)換部件為插件式，可以帶電進(jìn)行熱插拔，且不同的類型的插件可以混插混用，如以太網(wǎng)和RS-232的插件同時使用、單芯和雙芯的插件同時使用等，質(zhì)量較好，可靠性較高。由于成本原因，該設(shè)備唯一的不足是不能實現(xiàn)較強的光纖復(fù)用，所有插件中只RC112-2FE可以實現(xiàn)2路以太網(wǎng)的光纖復(fù)用，對光纖的使用造成一定程度的浪費。

3.3 大屏幕系統(tǒng)

由于遠(yuǎn)程控制室寬度僅為7米，大屏幕系統(tǒng)配置了占用空間較小的LED液晶拼接屏，后維護方式，拼縫為3.5mm，共計12塊屏，采用2×6方式排列。該排列最佳顯示方式為2×2，可以顯示1920×1080高清畫面。大屏幕系統(tǒng)配置了一臺拼接處理器，具有12路輸入和12路輸出，可以設(shè)置任何顯示方式。LED屏相對DLP屏最大的缺點是接縫較大，雖然目前最窄的接縫已經(jīng)做到1.9mm，但由于極化驅(qū)動電路的存在，無法做到DLP屏理論上的0mm接縫。

3.4 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)是電廠與調(diào)度溝通的重要橋梁，日常電量的接收、調(diào)度文件的下發(fā)、檢修申請單的上報等均需通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)。為了進(jìn)一步方便遠(yuǎn)程控制室監(jiān)盤人員對綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的使用，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的引入采用了H3C千兆三層交換機，配置在遠(yuǎn)程控制室機房，通過劃分VLAN和設(shè)置單臂路由的方式將綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)跨接到營地辦公樓局域網(wǎng)，從而控制臺辦公電腦只需1根網(wǎng)線即可實現(xiàn)同時登錄數(shù)據(jù)網(wǎng)和因特網(wǎng)的目的。

3.5 工業(yè)電視系統(tǒng)

工業(yè)電視是監(jiān)盤人員直觀監(jiān)視運行設(shè)備的重要工具，通過通信線路可以實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離查看現(xiàn)場情況，是運行人員的“天眼”。觀音巖水電站遠(yuǎn)程控制室的建設(shè)，對廠房工業(yè)電視系統(tǒng)的功能進(jìn)行了完善，除了在控制臺配置一臺工業(yè)電視專用操作員站外，還配置了1臺工業(yè)電視視頻解碼器連接到大屏幕系統(tǒng)，通過解碼器的輪詢功能在大屏幕系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)播放廠房各攝像頭的視頻，實現(xiàn)方式如下：

3.5.1 屏幕分組

將大屏幕左邊2塊屏作為分組1，每塊屏顯示4個畫面共8個畫面；將大屏幕右邊4塊屏作為分組2，畫面分組同分組1。

3.5.2 輸出設(shè)置

首先將工業(yè)電視視頻解碼器1號HDMI接入大屏幕處理器1號輸入口，依次將解碼器2、3、4號HDMI輸出分別接入大屏幕處理器2、3、4號輸入口。在工業(yè)電視解碼器中分別將4路輸出顯示設(shè)置為4個畫面通道，在大屏幕處理器中將4個輸入通道設(shè)置到分組1和分組2的4個顯示拼接屏。

3.5.3 輪循輸出

根據(jù)全在工業(yè)電視攝像頭的數(shù)量，每25個攝像頭分配到1個畫面通道，輪循時間設(shè)定10S，點擊播放后即可以大屏幕左右2側(cè)分別顯示8組輪循畫面。

3.6 調(diào)度電話

調(diào)度電話系統(tǒng)是與廠房和調(diào)度聯(lián)系的又一重要通信工具，為了確保遠(yuǎn)控室與中控室通信中斷后廠房繼續(xù)行使監(jiān)盤職能，必須在遠(yuǎn)程控制室配置2臺與廠房中控室電話號碼一致、功能一致的調(diào)度電話。觀音巖水電站調(diào)度電話系統(tǒng)采用的是大華的DH-2000調(diào)度交換機，采用了2B+D的方式與調(diào)度臺連接。對于語音部分可以使用光端機與遠(yuǎn)程控制室通信，對于數(shù)據(jù)部分則使用了大華自行研制的2B+D數(shù)字接口轉(zhuǎn)換板，即將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成RS-232，再用RS-232光端機進(jìn)行傳輸，從而實現(xiàn)了2B+D信號的遠(yuǎn)距離光傳輸。

4 經(jīng)驗與不足

該項目的實施基本能夠滿足遠(yuǎn)程控制的需要，但有如下不足需在其它項目中改進(jìn)：

（1）在空間足夠的情況下應(yīng)采用DLP屏。雖然DLP屏占用空間較大，投影燈泡使用壽命較短，但幾乎0mm的接縫可以讓監(jiān)盤人員在看大屏幕時能夠得到更好的體驗。

（2）在選用瑞斯康達(dá)集中式光電轉(zhuǎn)換插件時，為了節(jié)約光纜資源應(yīng)使用單芯插件。

（3）操作員站到大屏幕的信號衰減較大，應(yīng)使用KVM延長器進(jìn)行視頻、音頻信號的傳輸。

5 小結(jié)

觀音巖水電站遠(yuǎn)程控制室的建設(shè)為獨立水電站實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制提供了節(jié)約而又可行的參考方案，通過進(jìn)一步優(yōu)化流域集控所需的設(shè)備，可以做到小投入實現(xiàn)大目標(biāo)。遠(yuǎn)控室使用至今，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障問題，通信可靠，遠(yuǎn)程開、停機等各項功能正常，實現(xiàn)了關(guān)門電廠的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司 四川省攀枝花市 617012