洪屏抽水蓄能电站多系统联动应用的建设与应用

徐利君 韩钊

摘  要：为解决现有电站各业务系统间无数据与业务互动，需人为操作各系统间的协同工作的问题，以洪屏抽水蓄能电站为例，分析水电站多系统联动功能需求，以一体化平台为基础，建立范围广、逻辑功能复杂的多系统联动功能架构，并对专家知识库、应急处置工作流程、联动策略等关键技术进行了讨论。该设计解决了水电站“业务孤岛”的问题，提升了发电企业的生产运行效率，有效提升电站的安全生产水平。

关键词：抽水蓄能;多系统;联动;应急处置

中图分类号：TV736;TP311.5      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）17-0117-03

Abstract：In order to solve the problem that there is no data and business interaction between the various business systems of the existing power station，the collaborative work between the systems is required to be operated manually. Taking the Hongping Pumped Storage Power Station as an example，the multi-system linkage function requirements of the hydropower station are analyzed and integrated based on the platform，a multi-system linkage function architecture with a wide range and complex logic functions was established，and key technologies such as expert knowledge base，emergency response procedures，linkage strategies，etc. were discussed. This design solves the problem of isolated islands in various businesses of hydropower stations，improves the production and operation efficiency of power generation enterprises，and effectively improves the safety production level of power stations.

Keywords：pumped storage;multi-system;linkage;emergency response

0  引  言

江西洪屏抽水蓄能电站位于江西省靖安县内，电站装机容量1 200 MW，为周调节纯抽水蓄能电站，承担江西电网和华中电网的调峰、填谷、调频、调相和事故备用等任务[1]。长期以来电站的生产运行主要依靠若干个独立的系统实现，如电站发电控制功能由监控系统完成，防火功能由电站消防系统实现。运行人员需同时使用大量业务系统，但各业务系统间无数据与业务互动，需人为操作各系统间的协同工作，不仅工作量大，也无法在紧急操作时同时兼顾多系统。为了打破系统间的壁垒，实现多业务系统的联动应用，出现了跨电站的联动应用[2]与跨系统的联动应用[3，4]。这些应用在单个系统间建立通信机制，通过信息共享实现联动功能。近年来随着智能化技术的不断应用，联动应用的系统架构与功能得到了较大的发展。架构方面，出现了单个系统对多个系统的联动应用[5];策略方面，出现了采用脚本技术实现复杂触发逻辑的联动应用[6]，但目前尚不具备流程化的联动策略，无法实现在联动流程中按照特定顺序触发多个应用系统动作的功能。

为了保障电站的安全稳定运行，在故障或事故发生时运行维护人员需按照应急处置方案给出的辅助流程完成故障与事故处理，洪屏抽水蓄能电站迫切需要实现智能一体化平台框架下的智能多系统联动功能，实现对生产运行数据的智能联动及应急处置，从全厂应用的视角智能联动各相关业务系统，为运行或维护人员展现电站全景数据或按策略同时展开各业务流程，支撑对故障、事故的应急处理，提升电站响应速度。

1  需求分析

智能一体化平台框架下智能多系统联动应用的建设目标是通过系统功能的整合、优化及管理，与电站各个生产运行子系统协同工作，运用智能分析、智能告警、联动控制等技术手段，共同保障智能水电站的安全稳定运行[4]。多系统联动应用应以数字化、标准化为基础，整合生产业务流程，提高业务流转和处理效率，实现电站业务协同、智能决策，推动水电站的管理创新;应以电站设备数字化模型、智能化设备及一体化管控平台为基础，降低电站运行对人员的依赖，其具体特征如下。

1.1  数字化

联动功能需要具备专业融合的数据基础，通过一体化平台的数據汇聚，实现信息的采集、汇聚与融合，打破“信息孤岛”的限制，为智能多系统联动的综合判断提供丰富的数据基础。

1.2  标准化

标准化体现在数据模型、业务模型与处置方案方面。通过数据模型的标准化实现采用相同语言描述相同设备信息的目标;研究标准化的水电站设备运行状态分析诊断模型，建立告警机制，实现电站生产运行故障与事故的智能化判断;通过处置方案的标准化，提高业务流转与故障处理工作的处置效率。

1.3  多系统

采用工作流机制，建立联动处置策略知识库，实现标准化的故障与事故应急处置功能。联动功能不再局限于单个系统与系统间的联动，而是将电站的所有业务功能作为一个整体来管理，通过联动流程的单个步骤实现对不同业务功能的任务派发。

1.4  智能化

采用脚本技术建立事故与故障诊断专家知识库，以一体化平台中的跨专业信息为数据基础，对电站生产运行设备的状态进行分析诊断，实现智能化的联动应用。

2  体系架构

洪屏抽水蓄能电站的智能多系统联动的应用依托于整体的一体化管控平台实现，如图1所示，智能联动的各业务系统分布于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区，主要包含Ⅰ区的监控系统、五防系统、振摆监测系统、厂房通风系统、消防系统，Ⅱ区的主变状态监测系统、机组状态监测系统、GIS状态监测系统，Ⅲ区的工业电视系统、门禁系统。从已配置的联动策略看，主要是同区间业务联动或Ⅰ、Ⅱ区业务联动Ⅲ区的工业电视系统与门禁系统。一体化平台已打通各业务间的数据接口，各业务的联动由一体化平台统一调度，进行同一安全区的业务联动或跨安全区的业务联动。同区间的业务可通过网络直接联动，Ⅰ、Ⅱ区间的业务通过防火墙联动，当Ⅰ、Ⅱ区业务需联动Ⅲ区业务时，通过隔离装置单向调动Ⅲ区的业务。

智能多系统联动以一体化平台为基础，分为事故与故障诊断专家知识库、分析诊断引擎、联动处置策略知识库与工作流引擎几个部分，如图2所示。分析诊断引擎以一体化平台的跨专业数据为基础，根据诊断策略对电站生产设备的运行状态进行分析;当联动功能辨别出故障或事故后，工作流引擎从处置流程知识库中调用相应的应急处置流程，启动并管理流程的执行情况;工作流引擎对业务系统的联动指令通过一体化平台接口下发到相关的系统，实现流程化标准化的处置功能。

一体化平台提供可视化的联动策略配置功能，通过流程图将联动启动源和需联动的业务间的逻辑关系连接起来，完成应急处置操作的标准化管理，使所有业务有机结合起来，实现一体化平台框架下各业务功能的协同互动，极大地提高了人员工作效率，提升现场故障处理速度。

3  关键技术

智能多系统业务联动以一体化数据中心为数据基础，通过建立智能化的专家知识库实现对故障、事故的综合判断，基于工作流建立标准化的应急处置流程，提高电站人员的工作效率。

3.1  事故与故障诊断专家知识库

由于现场生产环境的复杂性，如果采用单个系统的局部数据对故障与事故进行判断容易导致误判，因此智能多系统业务联动采用脚本技术建立智能化专家知识库，将多个业务系统的数据进行综合对比，实现对事故、故障的综合判断，提高事故与故障判断的准确性，如图3所示。

脚本语言又叫动态语言，是一种编程语言控制应用程序，通常以文本保存，只在被调用时进行解释或编译;脚本语言的种类很多，其共性是良好的开发速度和较高的解析执行效率，为实际工程应用开发提供了极大的方便[6]。在洪屏智能多系统联动中，为了提高告警的准确性，采用脚本语言作为“供自动化工程师使用的能够进行二次开发的组态软件内置语言”[7]，针对电站自动化设备运行特点组态告警触发逻辑，并实现相应的脚本解析组件，方便将电站运行维护人员多年的运行检修经验保存下来，通过跨业务数据的逻辑组合，实现对设备故障与事故的辨识，并触发相应的应急处置流程。

3.2  应急处置工作流程

为了提高现场故障与事故的处置效率，洪屏抽水蓄能电站对电站运行的各类故障与事故情况进行了总结，形成了完备的应急处置预案。以应急处置预案为基础，洪屏智能多系统联动应用对不同类型故障与事故，采用可视化流程组态工具建立应急处置流程，按照处置方案中的要求设置不同业务功能的触发方式以及先后顺序，建立应急处置流程策略库。

当判断电站设备出现故障或事故后，工作流引擎立即从应急处置流程策略库中加载相对应的处置流程，然后启动执行过程;工作流引擎可以管理流程步骤的执行（向业务系统发送联动指令）、流向（根据当前系统状态决定不同的处置路径），并根据角色向不同分工的电站人员推送不同级别的信息;需要向其他业务系统派发联动任务时，工作流引擎会通过一体化平台与外系统的接口进行交互。

3.3  联动策略

对监控系统、工业电视系统、五防系统、门禁系统、消防系统等安全相关的系统进行统一监视、管理，并实现上述多系统之间的自动联动功能，实现各相关系统之间的有效协同互动。典型的联动策略如下：

五防联动策略：将一体化平台数据中心的高压开关位置信号传送给微机五防装置，以便微机五防装置及时了解开关实际工作状态，实现五防程序和闭锁逻辑功能。

火情联动策略：火情发生后，一体化平台系统调用应急流程联动通风系统控制火灾点的风机启停，联动门禁系统和消防系统控制消防通道的打开和关闭，实现告警点设备相关工业电视视频画面的自动弹出和联动切换。

设备故障或事故联动策略：设备发生异常后，系统调用应急流程联动工业电视系统，实现告警点设备相关工业电视视频画面的自动弹出和联动切换。

门禁与消防联动策略：门禁系统及消防系统报警时，系统调用应急流程联动工业电视系统，实现告警点设备相关工业电视视频画面的自动弹出和联动切换。

4  现场应用情况

多系统联动功能在江西洪屏抽水蓄能电站应用后，提升了电站生产设备故障与事故的应急处置速度，减少了因人为操作不当导致故障与事故后果扩大的风险，降低了对运行人员工作能力的要求，为保障发电企业财产安全与员工人身安全起到了重要的作用。

5  结  论

智能多系统业务联动是智能水电站技术特征中“业务应用互动化”的具体体现，解决了水电站“业务孤岛”的问题，大大提升了生产运行的工作效率，从而提升电站的安全生产水平，体现了水电站智能化的意义，在后期的运行中该功能还会不断地被优化、完善，更好地支撑智能一体化平台的运行。

参考文献：

[1] 唐拥军，周喜军.江西洪屏抽水蓄能电站1号机组振动分析与处理 [J].水力发电，2016，42（8）：87-89.

[2] 李宗明.流域梯级水电站火灾自动报警及联动控制系统设计 [J].水电厂自动化，2007（4）：61-67.

[3] 陈创波.视频监控与消防的联动方法研究 [J].信息通信，2015（9）：155-156.

[4] 殷召生，鄭炜，尤万方.智能水电厂安防联动系统设计和实现 [J].水电与抽水蓄能，2018，4（2）：73-76.

[5] 宋雨航，何建锋，谢凤祥.基于一体化平台的可组态设备智能联动研究 [J].水电与抽水蓄能，2018，4（6）：1-3+89.

[6] 杨晓旭.基于LUA脚本语言的变电站辅助综合监控系统智能联动技术研究 [D].南京：南京理工大学，2014.

[7] 薛如峰，陈奎，赵文杰.组态软件脚本语言的设计与实现 [J].工业控制计算机，2011，24（12）：11-12+15.

作者简介：徐利君（1977—），男，汉族，江西宜春人，高级工程师，本科，研究方向：水电站/抽水蓄能电站生产技术管理、运行维护和检修;韩钊（1991—），男，汉族，江西宜春人，工程师，本科，研究方向：水电站/抽水蓄能电站生产运行维护及电气一次管理。