大型水电厂监控系统集控运行分析

罗 杰

（国家能源集团新疆吉林台水电开发有限公司，新疆伊犁 835000）

0 引言

随着计算机技术和网络通信技术的飞速发展，计算机监控系统在水电行业的应用越来越广泛。它采用由过程控制层和过程监控层组成的多级通信网络。计算机系统可以实时反映电厂运行状态，有助于快速诊断系统故障，提高系统可靠性。电网的可靠性对电网的安全起着不可替代的作用，通过软件系统的优化达到提升运行的作用。

系统概述：吉林台水电开发有限公司，现已建成2 库5 级电站，共20 台机组，总装机容量108 万千瓦。从上游到下游分别是：萨里科特水电站、塔勒德萨依水电站、吉林台一级水电站、尼勒克一级水电站、温泉水电站。其中吉林台一级安装4 台单机容量12.5 万千瓦的水轮发电机组，是目前新疆电网装机容量最大的水电站。集控中心始建于2013 年，2015 年底最早投产的吉林台一级水电站、温泉水电站接入集控中心，开启了“无人值班、少人值守、集中控制”模式。集控中心总人数29 名，其中运行值班人员24 人，实现五班三倒的倒班方式。目前已实现总装机108 万千瓦的统一调度、远方集控，以实现流域电站的统一调度，信号采集方式为“全采全送”。集控中心也是公司的经济运行中心，主要负责流域电站的电力调度、水库调度、防洪调度、气象预报、水情水文测报和经济运行等工作。接入到集控中心的5 座电站的机组的开停机、负荷调整、开关站设备倒闸操作、溢洪设施操作等都由集控中心实现远方调度。流域投产电站电能主要是通过220 kV 和750 kV 线路在新疆区内消纳，部分电量参于疆电外送。

1 集控运行

系统的可靠性在实际应用中得到了验证，通过不断地改进，增强了整个系统的稳定性，其功能也日益增强。在此监控平台上实现了许多创新的设计理念。针对这一时期集中加强控制作业存在的问题和解决办法，并采取了以下措施为了达到抛砖引玉的功能，对一个要点进行分析讨论。

2 分层式结构

分层控制系统按功能分为本地控制层、主控层和调度控制层。本地控制层的功能是收集本地数据并将其发送给主控层和调度控制层，或启动顺序控制过程。根据监控系统的操作，由现场设备操作员控制主站的控制层，或者根据负载曲线或电网频率自动控制主站的控制层，负责梯级水电站的经济运行管理和协调运行。上层系统需要良好的人机接触方式、完善的功能、快速的运行、长期稳定的性能以及与其他系统或通信的紧密联系。分级控制系统按功能分为就地控制层、主站控制层和调度控制层。根据各层的功能要求，充分发挥计算机设备的性能，使本地设备的控制独立，有利于设备的独立，垂直运行和维护方便。分布将本地控制层划分为多个单元，每个单元建立一个相对独立的LCU。

在水电站监测系统中，机组、开关站、辅助供电、公用事业各按控制装置和装置的数量进行对项目布局和资本状态，设置一个或多个LCU 分布，分散了监测系统的功能，每一层都有自己的分工，每一层设备根据每一层的功能要求设置，充分发挥不同层计算机设备的性能，有利于独立运作。

3 多样化数据规约

在局域网（LAN）的框架下，光纤主要是传输数据，而数据传输是保证系统顺利运行的基础，TCP/P 通信协议已成为网络数据传输的基础，TCP 是顶层，是一种连接方式，它保证了数据包和正常的传输顺序，确认了数据包头和数据包中的数据的准确性，以及TCP 在传输过程中是否负责数据包的传输错误，从而保证了TCP/IP 协议在会话中的可靠性，充分应用和发展了运输。例如随叫随到工作站的语音报警通信，因为它不是重要数据，如采用UDP（UserDatagr 协议）用户数据协议，其效果比TCP协议效果差，但是优势在于网络负载资源消化相对较少，另一方面，在信息传输方面采用级联调度表面上是使用IEC104，实际上是IEC101 运动协议是早期使用TC 助手P 提供的网络传输功能被组合起来，以使IEC101 能够在TC 助手P 内使用各种网络类型，它为运动信息的网络传输提供了通信协议基础，采用IECC104 协议可以很好地保证协议，通信的标准化和可靠性。集控运行所涉及到的设备缤纷复杂，无论是总线现场，还是多系统主站层的接入方面，都有大的利用价值。

4 监控系统的应用

由于各种功能的限制，工业控制计算机的APC 将负责集中控制环境下的现状，现场总线通信没有足够简洁的系统。在强干扰环境下，通信软件工作的稳定性和协调性是根据通信软件来协调。随着网络技术的飞速发展，工业控制厂商和系统集成商正在大力开发网络数据系列产品。目前，国际知名厂商的产品可直接造成人员伤亡。PLC 直接接入互联网，消除工控机在系统中的故障，可能会对改善数据定位和管理的可靠性和实时性。利用PLC 直接连接到Internet 的结构，有必要在PLC 直接连接到Internet 后正确解决智能仪器访问的问题。LCU 通常需要一定量的智能仪器通信，在具有工业计算机结构的LCU 结构中，通信相对容易和灵活。但是，使用PLC 直接访问互联网的结构，必须考虑LCU 智能仪表的各种PLC 产品特性。解决LCU 智能仪表接入的方法有两种，一种是直接或通过转换到PLC 另一种是直接进入到以太网，因为出自不同的公司，所以特性也不同，因此需要通过特性中找到合适的方法进行完善。智能仪器的信息主要是通过RS232 melon 5485 串口通信发送，LCU 的特点是结构简单、调试方便，电厂监控系统、智能交通信号采集单元和SOE 序列的事件记录设备通信采用RS-485 通信方式（遵循Medbus 通信协议，传输速率9600 BPS）。由于PLC 通信模块采用IMBPS 高传输速率，接口采用EM 85 多端口桥，作为PLC 与设备的通信桥梁，近年来，它可以满足控制和调整的需要。其主要问题是抗干扰能力差，传输速度慢。同时，由于通信完全依赖于软件，因此不可能观察到相同的通信状态。对于监测控制来说，这是一个非常不利于发展的因素。

5 水电站梯级调度运行

为了更好地实现我国水电站调度创新的目标，对水电站以及变电站SCAD 功能进行不断地完善，以此来提升调度自动化系统的完善性和智能性是必然的选择。只有结合水电站的实际情况并加以创新，最终构建出既具备SCADA 的数据深化功能，又可以满足一体化调度的整体系统，并不断依靠网络拓补、状态估计以及符合预测等一系列功能的应用，才可以保证不同梯级电站都保持在最优的工作状态，以此来更好的对各个梯级电站的安全性以及经济效益进行提升。在此基础上，工作人员还需要不断对通信系统的智能化技术进行调整和完善，通过这样的方式来更好地搭建SDH 环网通信平台，充分发挥电厂以及枢纽变电站的主要作用，以此来更好地提升发电设备的管理效益。在这个过程中，工作人员需要应用数字化技术、网络技术以及智能技术，建立起科学可靠的监控系统，并将设备的远程监控可视化，以此来更好地保证电站的安全性。为了更好地实现这个目标，建立良好的流域梯级电站联合调度制度。首先需要在梯级电站之中设置一个流域调度机构，通过直接接收相关部门的调度指令，在梯级电站群中承担起调度的工作。通过将各个梯级电站与调度机构进行稳定的网络连接，就可以保证调度中心的指令可以快速准确地传达到各个梯级电站，从而更好地保证电站的稳定运行和安全运行。

6 加强监控系统的管理

在监控系统安全运行维护过程中，由于工作管理制度的不完善，使得监控中心管理制度不能够很好地监督管理，因此要加强并健全系统安全监测管控制度，将日常的保护工作分成几个层次，并分配给每个监督人员。建立责任制，纠正有关工作人员的态度。及时监测电路监控情况，应及时发现和处理老化电路监测系统，并制定各种事故的应急解决方案。避免意外事故的发生，从而形成有效地监测安全系统的措施。集中监控中心监控系统是水电站监控中心系统，它能最大限度地提高值班人员的监控效率。是提高水电站经济效益和社会效益的重要因素。在日益成熟的人工智能技术中，需要加强集中控制，加强并完善心脏监测系统的高级功能设计及其具体应用，与此同时，在各个方面各级系统完善的同时还应当进一步加强采集水电站控制中心监控功能的监测。

7 结语

在集中控制中计算机监控系统是一个狭隘的概念。如果将监控的集中控制视为生产过程中的自动系统，从而导致错误的结论，目前计算机控制系统的定义得到了极大的扩展。对于过去，传统的监测系统只是生产过程控制自动化的一部分，而集中控制系统的概念是定位发电厂的综合解决方案。问题只有从四面八方问才能解决。只有这样，才能使计算机监控系统真正发挥作用。