溫州珊溪水利樞紐遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)劃

柳瑞海，孫智莉

（溫州公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325000）

溫州珊溪水利樞紐遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)劃

柳瑞海，孫智莉

（溫州公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325000）

以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息化為傳統(tǒng)的水利工程管理模式帶來(lái)變革，智能水利樞紐實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)管理模式的創(chuàng)新。水利行業(yè)的"樞紐智能化"還處于起步階段。如何實(shí)現(xiàn)所屬各生產(chǎn)單位"無(wú)人值班、少人值守"，最終達(dá)到遠(yuǎn)程集約化運(yùn)行的現(xiàn)代化管理目標(biāo)，是工程運(yùn)行管理急需解決的一個(gè)重大問(wèn)題。本文重點(diǎn)闡述溫州珊溪水利樞紐遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)劃，為類似水利工程提供借鑒。

計(jì)算機(jī)；集中監(jiān)控；水利樞紐；規(guī)劃

1 集控系統(tǒng)整體規(guī)劃

1.1 現(xiàn)狀

珊溪水力發(fā)電廠為省調(diào)直調(diào)電廠；趙山渡水力發(fā)電廠為溫州市調(diào)直調(diào)電廠；引水渠系直接與水廠聯(lián)系，按各水廠需求調(diào)度。目前，各單位的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)均獨(dú)立運(yùn)行。引水渠系已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控功能，兩電廠現(xiàn)地控制。

目前，引水渠系的溫州遠(yuǎn)控中心建設(shè)層次比較低，屬于遠(yuǎn)程值班模式，而且僅能遠(yuǎn)程控制渠系的各閘門，距智能化程度有很大差距。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的智能化

智能水利樞紐的建設(shè)并不需要把現(xiàn)有的自動(dòng)化設(shè)施全盤否定或推倒重來(lái)，而是在現(xiàn)有設(shè)備和運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建全面完善和優(yōu)化水利樞紐的智能化控制平臺(tái)。為此，集控中心智能化規(guī)劃如下：

（1）信息采集方式進(jìn)行數(shù)字化、全面化、網(wǎng)絡(luò)化的轉(zhuǎn)變，以此支撐電站上層分析和功能控制管理系統(tǒng)。

（2）在保證電廠各自動(dòng)化系統(tǒng)先進(jìn)性的前提下，構(gòu)建全廠高速標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，為實(shí)現(xiàn)智能決策管理、電廠綜合分析等功能創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。

（3）構(gòu)建以綜合數(shù)據(jù)信息共享平臺(tái)和綜合智能決策管理系統(tǒng)為核心的集成一體化的全樞紐“智能控制中心”，取代傳統(tǒng)中控室集控的管理模式，實(shí)現(xiàn)電廠智能化運(yùn)行管理模式，保障電站優(yōu)化運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)高效、安全科學(xué)的管理運(yùn)行模式。

（4）遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)位于生產(chǎn)控制區(qū)的安全I(xiàn)區(qū)，接受電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度命令和要求，向下級(jí)各廠站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制指令，直接作用到各現(xiàn)地控制單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制功能，以及對(duì)各廠站所有被控對(duì)象的安全監(jiān)管，同時(shí)與安全I(xiàn)I區(qū)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，形成“調(diào)控一體化”系統(tǒng)（圖1）。

圖1 智能遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 集中控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)方式有如下4種：電網(wǎng)調(diào)控方式、集控調(diào)控方式、廠站調(diào)控方式和現(xiàn)地調(diào)控方式。

（1）控制權(quán)分配

控制權(quán)限按現(xiàn)地、廠站、集控中心、電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行由高到低分配，并操作開(kāi)關(guān)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行權(quán)限的切換和閉鎖。遵循唯一性和設(shè)備分級(jí)控制的原則，將控制權(quán)落實(shí)到每一個(gè)電廠。由于電網(wǎng)調(diào)度一般只是通過(guò)下發(fā)全廠負(fù)荷或電壓設(shè)定值的方式，間接控制廠站設(shè)備。因此，控制權(quán)的切換開(kāi)關(guān)不在集控中心設(shè)置，只在廠站層設(shè)置全廠控制權(quán)為“電站控制或集控中心控制”的軟切換開(kāi)關(guān)。只有將全廠控制模式切換開(kāi)關(guān)切到“集控中心控制”時(shí)，集控中心才具備對(duì)電廠的控制權(quán)。

（2）控制權(quán)切換

一般電網(wǎng)調(diào)度的調(diào)控權(quán)限最高，其方式也相對(duì)靈活，往往在廠站層、集控層設(shè)置與電網(wǎng)調(diào)度控制、調(diào)節(jié)的權(quán)限切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，實(shí)際可以根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門的具體需求對(duì)電站進(jìn)行具體調(diào)控。

（3）控制權(quán)閉鎖

正常情況下，集控中心設(shè)置全廠控制權(quán)和運(yùn)行或備用設(shè)備的操作權(quán)，具體由集控中心進(jìn)行操作，當(dāng)檢修設(shè)備操作權(quán)轉(zhuǎn)移到電站時(shí)，就由電站進(jìn)行控制。

緊急情況下，在保證操作措施安全可靠的前提下，電站可以不經(jīng)過(guò)集控中心直接進(jìn)行緊急停機(jī)和其他事故應(yīng)急處理操作。

（4）控制方式

集控中心主要通過(guò)發(fā)送控制命令到電站廠站層計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，并利用機(jī)組監(jiān)控自動(dòng)化技術(shù)調(diào)控機(jī)組、閘門等設(shè)備。

當(dāng)電站與集控中心出現(xiàn)故障導(dǎo)致聯(lián)系中斷時(shí)，可以直接由電站控制室的操作員站或現(xiàn)地LCU采取措施，對(duì)相應(yīng)電站機(jī)組進(jìn)行控制管理。

2 各廠站（渠系）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

珊溪電廠目前運(yùn)行的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為南瑞水利水電技術(shù)分公司的SSJ-3000水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并于2013年完成了技術(shù)改造。改造時(shí)，已按“無(wú)人值班”（無(wú)人值守）的原則設(shè)計(jì)（圖2）。

圖2 珊溪水電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

趙山渡電廠、引水渠系計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同樣采用南瑞SSJ-3000監(jiān)控系統(tǒng)，按“無(wú)人值班”（少人值守）的原則設(shè)計(jì)。趙山渡電廠于2014年完成技術(shù)改造。系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由電站控制層和現(xiàn)地控制層組成（圖3）。

圖3 趙山渡閘門監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

引水渠系計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)于2014年開(kāi)始技術(shù)改造，2016年完成。目前，渠系已經(jīng)建成集控中心一個(gè)，負(fù)責(zé)整個(gè)渠系調(diào)度管理。渠系由14個(gè)閘站構(gòu)成，包括11個(gè)閘門的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以及14個(gè)閘站工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（圖4）。

圖4 引水渠系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 智能化規(guī)劃

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)智能化水利樞紐專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)以IEC61850為標(biāo)準(zhǔn)、將統(tǒng)一現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線作為基礎(chǔ)，通過(guò)智能組件集成，實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化的應(yīng)用，達(dá)到設(shè)備智能化、高速網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用目標(biāo)。

廠站（渠系）自動(dòng)化專業(yè)眾多，包括監(jiān)控、調(diào)速器、勵(lì)磁、溫控、保護(hù)、自動(dòng)裝置等一系列系統(tǒng)。建設(shè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線可以將各個(gè)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在一體化平臺(tái)上共享，避免各個(gè)系統(tǒng)均有采集回路、各個(gè)采集回路誤差各不相同而導(dǎo)致“同源不同值”的問(wèn)題；統(tǒng)一現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線要求各個(gè)子系統(tǒng)上傳同一的標(biāo)準(zhǔn)共享數(shù)據(jù)，以至于各個(gè)子系統(tǒng)可以方便快捷的在共享平臺(tái)上選擇以及交換所需要的數(shù)據(jù)，這樣可以避免交互復(fù)雜、接口方式眾多、維護(hù)難度大的問(wèn)題。

按照珊溪水利樞紐智能化的要求，廠站級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以分為3層，按照“過(guò)程層”、“間隔層”、“站控層”的結(jié)構(gòu)層次布置。邏輯上有3層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)（站控層網(wǎng)為MMS網(wǎng)、過(guò)程層網(wǎng)為GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)）組成。站控層網(wǎng)、過(guò)程網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)物理上相互獨(dú)立，減少相互之間的影響。典型結(jié)構(gòu)配置如圖5所示。

升壓站、開(kāi)關(guān)站采用智能變電站模式，“互感器+合并單元”實(shí)現(xiàn)源頭數(shù)字化采樣，按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建立二次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，接入電站監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí)使設(shè)備間相互獨(dú)立，便于檢修維護(hù)。

4 小結(jié)

圖5 廠站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)智能化結(jié)構(gòu)示意圖

本文從工程實(shí)際情況出發(fā)，在各廠站現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，結(jié)合各類業(yè)務(wù)需求及相互間關(guān)系，考慮采用先進(jìn)、主流、可靠的應(yīng)用技術(shù)，以“運(yùn)管一體化”為主導(dǎo)思想，搭建以“信息標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)整體化、決策智能化”為特征的智能一體化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水利工程安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的運(yùn)行新模式。

TV736

B

1672-5387（2017）06-0026-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.009

2017-04-11

柳瑞海（1961-），男，高級(jí)工程師，從事公用事業(yè)工程工作。