淺談新疆伊犁河水利電力調(diào)度與遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)調(diào)度一體化平臺(tái)

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(hù)生態(tài)和做好移民工作的前提下積極發(fā)展水電,實(shí)現(xiàn)我國長(zhǎng)期節(jié)能減排，發(fā)展清潔能源的目標(biāo)。集成的管理和控制平臺(tái)是整個(gè)智能水電站的核心，并負(fù)責(zé)整個(gè)業(yè)務(wù)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(wù)發(fā)布，人機(jī)界面等，涵蓋應(yīng)用程序服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和人機(jī)多層應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)共享平臺(tái)實(shí)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(chǔ)服務(wù)，為全景數(shù)據(jù)提供基本支持。智能基礎(chǔ)平臺(tái)為各種業(yè)務(wù)提供基本的應(yīng)用程序服務(wù)發(fā)布服務(wù)和組件管理。在智能基礎(chǔ)平臺(tái)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上，建立完整的集成化管理控制平臺(tái)[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(yuǎn)程集控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)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(yuǎn)程控制，一期主要實(shí)現(xiàn)對(duì)1 號(hào)水庫（水電站）、2 號(hào)水庫（水電站）（以下簡(jiǎn)稱2 號(hào)水電站）、3 號(hào)水電站、4 號(hào)水電站、5 號(hào)變電站、6 號(hào)變電站、7 號(hào)變電站的遠(yuǎn)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(tuán)公司研發(fā)的IMC 智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)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(jiǎn)稱電調(diào)系統(tǒng)）、基礎(chǔ)支撐平臺(tái)三大部分，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制設(shè)備的實(shí)時(shí)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(yīng)用功能，能夠?qū)Ω魈菁?jí)電站所涉及到的生產(chǎn)信息管理、現(xiàn)地機(jī)組控制、發(fā)電調(diào)度控制等自動(dòng)化系統(tǒng)及應(yīng)用提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖表分析、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)分析、各類智能報(bào)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I(xiàn)II 區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅰ區(qū)等，安全I(xiàn)I 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(xùn)仿真，安全I(xiàn)II 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(shì)

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(yùn)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(yuǎn)程水利調(diào)度與電力調(diào)度工作平臺(tái)及相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)已成為迫切的管理工作需要。

通過遠(yuǎn)程調(diào)控中心的建設(shè)，可以將全局各工程項(xiàng)目運(yùn)行信息集中在同一工作場(chǎng)所，工程項(xiàng)目運(yùn)行信息包括工程安全監(jiān)測(cè)、水情測(cè)報(bào)、視頻圖像監(jiān)視、設(shè)施報(bào)警防護(hù)、水工設(shè)施監(jiān)控、機(jī)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(yùn)行的實(shí)時(shí)信息[2]。為集中處理并用合適的技術(shù)手段將工程項(xiàng)目運(yùn)行信息實(shí)時(shí)的進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、顯示，在同一工作場(chǎng)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(yīng)用共用硬件設(shè)施。為了在同一工作場(chǎng)所對(duì)各工程項(xiàng)目的運(yùn)行過程進(jìn)行控制，需要有滿足工業(yè)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制標(biāo)準(zhǔn)的軟件、硬件環(huán)境，在對(duì)工程運(yùn)行信息進(jìn)行采集、監(jiān)視、分析后通過信息網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程設(shè)施或現(xiàn)場(chǎng)管理人員發(fā)出相關(guān)控制及調(diào)度信息和指令，并能實(shí)時(shí)監(jiān)視控制及調(diào)度指令的執(zhí)行情況[3]。

在同一工作場(chǎng)所搭建統(tǒng)一的信息處理技術(shù)平臺(tái)只是具備了全局工程項(xiàng)目集中控制與遠(yuǎn)程調(diào)度的基礎(chǔ)條件，理順工程運(yùn)行調(diào)度管理體制，對(duì)全局工程運(yùn)行調(diào)度管理機(jī)構(gòu)進(jìn)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(xiàng)目集控調(diào)度管理組織機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和探索遠(yuǎn)程控制和調(diào)度的工作方法，積累工作經(jīng)驗(yàn)，才能使集中控制與遠(yuǎn)程調(diào)度設(shè)施產(chǎn)生應(yīng)有的作用。

2.2 優(yōu)勢(shì)

遠(yuǎn)程調(diào)控中心對(duì)于工程運(yùn)行管理工作體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)有：一是把全局各工程項(xiàng)目的運(yùn)行調(diào)度管理工作集中在一處可以使全局工程運(yùn)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(qiáng)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(yīng)不及時(shí)、管理工作脫節(jié)、工程運(yùn)行管理工作全局統(tǒng)籌兼顧性不強(qiáng)的不利局面；二是統(tǒng)一管理可以提高科學(xué)調(diào)度決策能力、降低管理成本、提高應(yīng)急響應(yīng)速度，在多個(gè)工程項(xiàng)目聯(lián)合運(yùn)行的情況下提升工程安全運(yùn)行的保障能力和工程運(yùn)行可靠性；三是對(duì)建設(shè)高素質(zhì)專業(yè)化的工程運(yùn)行管理隊(duì)伍有極大的益處，直接降低了運(yùn)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(shí)現(xiàn)水利電力生產(chǎn)運(yùn)行管理現(xiàn)代化所需軟件硬件的建設(shè)和維護(hù)成本，提高全局生產(chǎn)運(yùn)行管理信息的共享能力。建立全局統(tǒng)一的遠(yuǎn)程調(diào)控中心需要一個(gè)基礎(chǔ)工作平臺(tái)，利用此平臺(tái)將使伊河建管局工程運(yùn)行管理工作從分散的點(diǎn)上的管理邁入統(tǒng)一的、全面的科學(xué)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(wù)處理周期等績(jī)效指標(biāo)上取得顯著改善。

3 系統(tǒng)運(yùn)行總體結(jié)構(gòu)

結(jié)合伊河建管局的建設(shè)現(xiàn)況，對(duì)遠(yuǎn)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(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)現(xiàn)地級(jí)設(shè)備運(yùn)行控制，采用IEC 系列國際電力標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一總線的數(shù)字化信息采集，進(jìn)而保證運(yùn)行數(shù)據(jù)，在調(diào)控中心集成管控平臺(tái)內(nèi)的全局共享。對(duì)于特別重要的數(shù)據(jù)監(jiān)控點(diǎn)，設(shè)置冗余設(shè)備，保證運(yùn)行過程的可靠性。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以服務(wù)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(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)以及集成的管理和控制平臺(tái)的面向服務(wù)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(yùn)營各個(gè)方面的智能應(yīng)用程序，例如信息管理，調(diào)度控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控和狀態(tài)維護(hù)。系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用垂直劃分為多個(gè)應(yīng)用層，并根據(jù)應(yīng)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(hù)的要求，在安全區(qū)域之間交換信息。同時(shí)，該系統(tǒng)為區(qū)域電網(wǎng)和下游電廠應(yīng)用程序提供信息和服務(wù)交互。

同時(shí)，為了保證操作的可靠性，對(duì)于遙控中心的操作平臺(tái)，應(yīng)充分考慮備用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。即當(dāng)監(jiān)視系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行或中央調(diào)度部分的核心功能區(qū)域出現(xiàn)問題時(shí)，就會(huì)有相應(yīng)的備份平臺(tái)和備份系統(tǒng)，可以快速接管相應(yīng)的工作。在冗余機(jī)制中，各種本地系統(tǒng)的功能域和上述結(jié)構(gòu)級(jí)別的平臺(tái)功能是一致的，提供了備份功能。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮備份系統(tǒng)和平臺(tái)的建設(shè)計(jì)劃，以及遠(yuǎn)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(tái)整體結(jié)構(gòu)的可靠性和一致性。

一體化管控平臺(tái)包括數(shù)據(jù)平臺(tái)和基礎(chǔ)平臺(tái)，針對(duì)I 區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)分別建設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心、服務(wù)中心。采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)建模規(guī)范，對(duì)水電廠、樞紐各類資源進(jìn)行建模，每區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，利用同步機(jī)制實(shí)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(yuǎn)程調(diào)控中心運(yùn)行一體化管控平臺(tái)，采用分布式面向服務(wù)的組件架構(gòu)，提供統(tǒng)一的服務(wù)容器管理，熱部署多個(gè)應(yīng)用管理分析組件，這樣就可以為各種應(yīng)用提供服務(wù)支持。通過網(wǎng)絡(luò)配置，用戶可在現(xiàn)地或遠(yuǎn)程調(diào)控中心等不同工作環(huán)境使用一體化管控平臺(tái)的各種應(yīng)用功能。同時(shí)，一體化管控平臺(tái)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的交互。

通過遠(yuǎn)程調(diào)控中心一體化管控平臺(tái)的Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務(wù)中心以及操作員工作站等，實(shí)現(xiàn)各水電站、水利樞紐的實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)；通過通訊管理服務(wù)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(yuǎn)程調(diào)控中心一體化管控平臺(tái)的Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務(wù)中心、工作站等，實(shí)現(xiàn)各水利樞紐、電站的水情測(cè)報(bào)以及水庫調(diào)度業(yè)務(wù)。通過通信管理服務(wù)器接收MMS網(wǎng)來自水情測(cè)報(bào)站的數(shù)據(jù)信息，以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過調(diào)度通訊服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與其他調(diào)度部門的水調(diào)通信。通過遠(yuǎn)程調(diào)控中心一體化管控平臺(tái)的Ⅲ區(qū)數(shù)據(jù)中心、服務(wù)中心以及各工作站，實(shí)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(bào)警業(yè)務(wù)。通過WEB 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)WEB發(fā)布。實(shí)現(xiàn)與工程安全信息管理與分析評(píng)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(dòng)服務(wù)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(dòng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。

4 伊犁河調(diào)控系統(tǒng)管理效益分析

4.1 提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平

改變單一技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(qiáng)流域優(yōu)化運(yùn)行輔助決策能力和智能優(yōu)化控制能力，科學(xué)合理地控制水庫和機(jī)組運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)混聯(lián)水電站群水庫調(diào)度與電力運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，整合生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，優(yōu)化管理模式，提高業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和處理效率。實(shí)現(xiàn)設(shè)備與人、設(shè)備與設(shè)備之間的友好互動(dòng)，降低設(shè)備對(duì)人的依賴。實(shí)現(xiàn)水電站群集中運(yùn)行管理的全景數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)協(xié)同、智能決策，推動(dòng)管理創(chuàng)新。提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(qiáng)氣象、水質(zhì)、工程與地質(zhì)等要素的監(jiān)測(cè)，提高針對(duì)氣象及洪澇災(zāi)害、泥石流等次生災(zāi)害、水質(zhì)污染的保障能力。提升各類自然災(zāi)害和突發(fā)事故的預(yù)測(cè)預(yù)警能力、應(yīng)急響應(yīng)能力和快速?zèng)Q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(tái)及各類決策支持系統(tǒng)具備跨流域、多電站的標(biāo)準(zhǔn)化快速接入能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)被托管電站的遙測(cè)、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(qiáng)AGC/AVC 與調(diào)速/勵(lì)磁系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，提高機(jī)組快速響應(yīng)能力和源網(wǎng)協(xié)調(diào)的能力。與建設(shè)目標(biāo)結(jié)合，實(shí)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(dòng)化水平、安全性、穩(wěn)定性及可靠性

實(shí)現(xiàn)更加智能化的區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控，進(jìn)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(kuò)大供電能力、實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 結(jié)論

該項(xiàng)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(gè)主體系統(tǒng)，該項(xiàng)目于2018 年7 月15 日通過竣工驗(yàn)收，建管局水調(diào)、電調(diào)、水電站集控業(yè)務(wù)已利用該平臺(tái)開展業(yè)務(wù)，截止目前系統(tǒng)已集中遠(yuǎn)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(xiàng)工程的正常運(yùn)行管理需最低配置204 人，通過集控系統(tǒng)的運(yùn)行目前僅配置51 人就完成以上14 項(xiàng)工程的運(yùn)行管理任務(wù)，減員增效顯著，每年減少人員成本2000 萬元以上。對(duì)解決伊河建管局水電運(yùn)行人員緊缺，全面提高管理水平和經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目、多工程水利電力調(diào)度與遠(yuǎn)程集控項(xiàng)目。為建管局提高工程自動(dòng)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(yùn)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(shí)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(yuǎn)程集中監(jiān)控以及運(yùn)行提供了可借鑒的整體解決方案。