金沙江下游昆明调控中心电调自动化系统设计与实现

王桂平，龚传利，张 微,连雪广

（1.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038；2.中国长江电力股份有限公司三峡水利枢纽梯级调度通信中心，云南 昆明 443002）

0 引言

金沙江下游昆明调控中心下辖乌东德和白鹤滩电站,乌东德电站共装机12台，左、右岸各6台机组，总装机容量10 200 MW，电站距昆明约为125 km。白鹤滩电站共装机16台，左、右岸各8台机组，总装机容量16 000 MW，电站距昆明约为260 km。电调自动化系统采用中水科技iP9000智能对象一体化平台，实现对乌东德水电站“全监全控”。

1 项目特点

该项目有如下特点：

（1）电站规模大,在电网中地位举足轻重

乌东德电站总装机容量为10 200 MW，位居世界第七、我国第四;白鹤滩电站是世界上单台容量达到百万的水电机组，总装机容量16 000 MW，位居世界第二。这两个电站分别在南网和国网，电站安全稳定运行将关系到电网的稳定，在电网中地位非常重要。

（2）全国产化

根据项目需要，电调自动化系统软硬件需全国产化，即电调自动化系统监控系统软件、服务器、工作站、路由器、交换机、数据库、防火墙、纵向加密和入侵检测等全部由国内厂商提供。

（3）测点规模大

乌东德电站测点18万点，白鹤滩电站测点30万点，根据“全监全控”要求，两电站全部接入昆明电调自动化系统，加上接入电调的水调和二次辅助系统数据点，电调自动化系统总点数超过50万点。该数据规模超过现有其他水电集控系统，这对于电调系统实时库和历史库存取性能将是一个很大挑战。

（4）水电调一体化

电调监控系统与水调自动化系统、综合数据平台构建面向调度值班人员的水电调业务的统一操作平台。电调监控系统通过与综合数据平台和昆明水调自动化系统通信接口，形成数据共享，并能与昆明水调自动化系统在综合数据平台交叉调用各自应用功能，实现平台界面的一体化。

（5）网络安全监管

根据电力安全防护要求，需部署调控中心统一网络安全监管平台，采集昆明电力监控系统中的安全防护设备（入侵监测系统、防火墙、纵向加密认证装置、横向隔离装置等）、主机设备和网络设备的运行信息、操作信息以及告警信息，并将采集到的安全监视信息汇总至安全II区的安全监管平台服务器。

（6）多系统数据平台

昆明电调自动化系统需建立综合数据平台，除电调数据以外，还需采集下列系统数据：水调系统、安全稳定控制主站系统、同步相量测量主站系统、故障录波管理主站系统、保护信息管理主站系统、机房动环系统和电能计量主站系统。

2 需要解决的关键问题

根据项目特点，昆明电调自动化系统需要解决如下关键技术问题：

（1）基于全国产软硬件环境，电调自动化系统软件需要适配国产硬件、操作系统、数据库，以前电调系统不需要考虑的问题，譬如硬件驱动、操作系统提供的编译和运行环境、数据库性能，都需要逐项测试和解决。

（2）对于水电站集控系统，无论单站数据量和集控总数据量都是前所未有的，需解决海量数据实时传输、存储和海量信息事件筛选查询机制，既要避免数据丢失，又要防止重要信息淹没，及时把重要信息推送给运行人员。

（3）研究电调平台可视化和交互技术，能通过界面实时交互获取水调数据并在电调系统通过数据点、曲线、三维等方式展示，实现水电调平台界面一体化。

（4）解决集控和电厂点表配置同步难题，两边配置点表工作量大，错位将导致严重后果，需从技术上解决该问题。

（5）电厂操作信息和过程信息及时上送集控系统，对于调控运行人员全面掌握操作命令执行情况至关重要，原有104规约不具备该功能。

3 关键技术

昆明调控中心电调自动化系统根据项目特点和需求，按照高可靠性、高实时性、高安全性和高扩展性要求进行设计，构建分层分布式架构（图1）。

3.1 对象化数据建模

iP9000智能对象一体化平台采用面向对象思维进行设计，数据、画面和报警事件等均采用面向对象的组织形式。画面采用动态对象图元实现设备与流程的对象级展示与动态切换。面向对象的数据结构、数据组织和表现可根据需要灵活修改（图2）。

3.2 跨安全分区数据同步

图1 金沙江下游昆明调控中心电调自动化系统拓扑图

iP9000平台提供了完整的跨安全分区数据同步机制，既完全满足了网络安全防护的要求，又实现了系统级的数据跨区同步功能。每一个数据对象都可以独立配置是否需要进行跨区同步、同步的方向（从安全Ⅰ区到安全Ⅲ区、从安全Ⅲ区到安全Ⅰ区）。跨区同步功能完全由平台实现，对应用完全透明。只要事先配置，应用可以访问到任何需要的数据，不管这个数据来源于哪一个安全分区。

图2 昆明集控对象数据化建模图例

3.3 交互式图元组态技术

通常组态式的监控画面只能实现简单的实时数据展示和控制功能，交互性不强，难以满足水电调一体化要求。为此，iP9000平台实现了交互式控件图元组态功能，用户可以通过简单的画面组态即可实现水库调度应用、洪水演算预报、水情预警、闸门操作等应用，各应用人机界面显示风格及效果跟水调系统一致。

3.4 集群通信技术

电调自动化系统采用3台通信服务器作为通信集群，电站分为左岸、右岸和控制楼3部分，每部分可以配置服务器采集队列。梯调对电厂通信有3个物理通道，2个光纤通道，1个卫星通道，每个通道均有1个传输数据逻辑链路为工作通道，但只有1个作为值班通道将数据广播到电调自动化系统，其他工作通道只做数据校验和数据补传。每个物理通道可以配置采集队列，当排第1位服务器故障时，由排第2位服务器接替采集功能，依次类推。通过集群通信，实现了采集任务负载均衡和冗余传送，大大提高了数据传输可靠性。

3.5 单边点表

通常IEC61850-5-104规约通信主站和从站同时配置点表，主从站根据序号建立数据点一一对应关系，如果主从站一方点表序号错位，则会导致大量数据不一致，造成严重后果。为了解决该问题，主从站建立实时库时预配置每个点配置唯一id（双方约定一致），只从站配置点表，每个数据点建立唯一的id号，主站根据电站上送的各点id号生成自己的点表，这样主从站根据数据点id号建立一一对应关系，避免了数据点错位带来的数据不一致问题。

3.6 字符串信息传输

IEC61850-5-104规约传输字符串信息，电厂的操作信息和操作中成功与否的过程信息，通常没有实际数据点，这样梯调无法掌握这些信息。为了主站能获取操作信息及过程信息，该项目对104规约进行扩充，增加字符串传输类型，扩展部分的ASDU部分如下：

表1 字符串信息传输ASDU说明

4 结束语

昆明调控中心电调自动化系统于2020年3月进行现场调试，2020年7月13日乌东德4台机组完成72 h试运行接入梯调，7～9月2个多月运行良好。该系统是国内首个全国产化且按照“全监全控”建设的超大型集控系统，首次实现水电调一体化，文中提到的技术可供同类流域梯级电调自动化系统借鉴。