大唐四川集控中心水调自动化系统设计研究

【摘要】中国大唐集团在川水电站分布于大渡河、嘉陵江、岷江、金汤河等多个流域，分属于三家的子公司，各家管理模式不一，集约化运行管理水平不足。为践行现代发电厂无人值守的先进管理理念，提高大唐集团在川电企在防洪、供水、航运，优化调度等方面的综合效益，大唐集团2016年做出了新一轮战略部署，在原计划筹建长河坝、黄金坪成都集控中心的基础上，按照统一规划，分步实施的方式建设大唐四川集控中心，逐步将集团在川电站纳入集控，统筹调度集团在川的发电资源。

【关键词】集约化；无人值守；优化调度；流域集控

1、流域概况

长河坝、黄金坪梯级电站所在的大渡河流域，发源于果洛山南麓，地势北部高，中部隆起，东南部最低，地理位置界于东经99°42′～103°48′，北纬28°15′～33°33′之间。控制流域面积为56648km2，占全流域面积的73.2%，多年平均流量843m3/s。

2、水情系统概况

长河坝、黄金坪梯级水情站网由两部分组成，一部分为建设期水情信息，以购买服务的方式获取，由成勘院提供坝址以上干支流7个水文站、6个雨量站、1个水位站的实时水情信息，另一部分是2016年9月开始在猴子岩至黄金坪区间2906km2的流域面积内新建6个雨量站、6个水位站，另接入上游左岸支流金康公司在金汤河流域建设的8个雨量站，2个水位站和1个水文站水情信息，满足长河坝、黄金坪的水雨情监测需求，具备接入集控中心的条件。

3、系统架构

水调自动化系统需遵循统一、开放的标准，采用C/S、B/S相结合的三层分布式的网络架构和高级功能模块化的设计理念，从数据安全、系统稳定、功能全面、操作便捷四个方面入手进行设计。

根据电力二次系统安全防护要求和集控中心工作需要，水调自动化系统应分为II、III、Ⅳ三个安全分区，各分区间通过正、反向隔离装置进行物理隔离，保障各分区的安全。

①安全II区。主要布设数据库、遥测采集、通信程序、应用程序、短信发布等基层数据功能。服务器采用双网冗余热备份，从硬件上保障系统的安全性；通信程序设置实时监测和数据中断补传机制，保障数据的完整性；应用程序采用分布式结构，均衡系统开销，保障系统的稳定性。

②安全III区。主要布设对外通信功能，与长江委、省防办、气象台、成勘院等部门通信，原则上均采用2M光纤+防火墙的方式保障通信安全。与大唐国际、大唐集团通信采用VPN+防火墙的方式，实现集团内信息通信畅通。

③安全Ⅳ区。主要布设互联网公网通信功能，采用防火墙+路由器的模式，通过账户权限设定，实现随时随地通过公网进行简单信息查询。

4、系统要求

4.1 数据库平台

基础数据作为水电生产的立本之源，对水库调度的决策分析、优化运行至关重要，水调自动化系统的数据库平台应从硬件、软件上进行优化设计，确保基础数据的安全性、一致性、可靠性。

①硬件方面。应采用两台及以上的数据库服务器组建服务器集群，在服务器集群内搭建虚拟操作系统，数据库运行于虚拟系统。一方面，虚拟的数据库IP可避免绝大部分的网络攻击，另一方面采用集群模式运行，一台或多台服务器故障时，也能够保证数据库正常运行。

②存储方面。应采用独立冗余磁盘阵列的模式进行数据存储，即可以加快数据存储速度，又可以通过冗余备份，确保一块或多块磁盘损坏时的數据完整性。

③软件方面。应实现分区间的同步备份、定时备份和定期独立介质备份。

4.2 数据采集平台

采集平台需具备多信道、多种通信协议的解码能力，能够实时采集卫星、GSM、GPRS、4G以及串口、光纤、网络等多种通信类型的数据。

①遥测数据采集。能够对遥测数据进行纠误，对错误极值进行剔除；能够对遥测站各类参数进行实时监测，对故障站点进行报警；能够对原始来报进行查询，能够自动生成畅通率统计报表。

②监控数据采集。能够实时采集机组负荷、机组流量、闸门开度及泄洪流量信息，并准确运用到水务计算、泄洪预警等功能。

③发电计划及上网电量采集。能够通过实时通信方式，实现各电厂每日的上网电量和发电计划采集，包括流域上游电站的发电计划，为来水预报提供依据。

4.3 数据处理平台

数据处理平台主要实现水情、雨情、实时负荷、发电计划、出入库流量、气象等原始数据的按需整理，生成日、周、旬、月年等各类报表。

4.4 通信监控平台

①遥测站点监控。能够实时监控遥测站点的水雨情、遥测站电压、最近来报情况进行监控，当遥测站点故障时，予以文字、色彩、声音等方式进行告警。

②通信进程监控。实时监控与监控系统的机组负荷、闸门等信息的通信情况，通讯异常时及时提示故障部位。

③水库运行监控。实时监控降雨、流量、水位过程，以综合水情图，降雨柱状图、水位、流量过程线等方式予以显示，具备越界提醒功能。

4.5 水文预报平台

水文预报是指根据流域产流特性和汇流规律，利用前期、实时和未来的降雨、气象信息，进行模型计算，对未来的来水进行预测。具备洪峰预报、洪量预报、过程预报等；要求3～9h预报精度为甲等、12～72h预报精度为乙等以上。

4.6 水库调度平台

调度系统需根据工程实际情况进行水库调度功能设计，要求流程正确，决策灵活，能够指导生产。具备防洪调度、兴利调度、补偿调度等多种调度模式

4.7 信息发布平台

通过短信系统和Web平台，提供信息发布和查询功能，实现实时来水、降雨、负荷、气象等各类信息的发布和查询。

4.8 值班监控平台

监控流域实时降雨、水情信息；监视来水的实时预报成果和调度方案；实时监控各类通信状态，包括遥测站运行状态、闸门开启情况、应用程序进程状态等；实时记录值班工作内容，来电、传真记录、交接班事项等值班工作内容。

5、建议与展望

近年来随着社会的进步、计算机技术的快速发展，水文等基础信息共享具备了技术条件，建议开展流域水情信息共享平台研究，实现社会资源的优化配置。

参考文献：

[1] 舒凯，李厚俊.电网水调自动化系统中心站与分中心站数据通信方案探析[J].水电自动化与大坝监测.2008.

作者简介：杨会刚（1985-），男，河南南阳人，工程师，硕士。从事水库优化调度工作。