新疆小山口流域梯级水电站集中监控系统工程实践与应用

张钦

[摘    要]文章简述了新疆小山口流域梯级水电站集中监控系统工程项目背景、设计原理、现场实施过程以及项目实施后效果，提出了一整套方案的建设流程，为后期各发电企业中小型水电集中监控系统的建设和应用提供参考和借鉴。

[关键词]流域梯级水电站;集中监控;工程实践与应用

[中图分类号]TM611 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–0–03

[Abstract]This article briefly describes the project background， design principles， on-site implementation process， and post-implementation effects of the centralized monitoring system for cascade hydropower stations in Xinjiangs Xiaoshankou Basin The construction and application of the system provide reference and reference.

[Keywords]cascade hydropower stations in river basin; centralized monitoring; engineering practice and application

新疆巴州新华水电开发有限公司（以下简称“巴州新华公司”）目前投产水电站项目有4个：分别为小山口水电站、小山口二级水电站、小山口三级水电站和哈尔莫墩水电站，四座电站均匀分布在开都河流域下游、巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，相邻之间距离在4～10 km，四座电站分别于2009年4月、2012年10月、2013年10月以及2015年6月实现并网发电，小山口流域梯级水电站集中监控系统工程建设于2015年12月全部竣工完毕。

2015年未实施集控及小山口三级未并网发电前，哈尔莫墩水电站以及小山口水电站由巴州新华公司负责运行与检修，小山口二级水电站由巴州新华公司委托给三门峡电厂进行托管运行，而当时新疆哈尔莫墩水电站、小山口水电站运行、检修和管理等人员共约50名，其中大多住在库尔勒市，巴州新华公司不再计划新增人员，小山口三级水电站发电后，如若不实施集中监控，人员配置将十分紧张。为了充分利用小山口梯级电站特有的地理优势和水文实际情况，解决单个电站人员独立配置所带来的问题;降低工作难度、节约人员成本、从而提高发电效益、促进电厂的信息化建设，加强员工对企业的归属感和稳定性，巴州新华公司迫切需求对流域四座电站进行集中监控。

1 设计目标

系统项目建设初期规划在新疆小山口水电站建立运行管理中心，对四座电站实行集中监控、管理，达到“无人值班、少人值守、网络控制、统一调度”的现代化水电站建设要求。系统建成后，通过逐步扩展完善，能够适应巴州新华公园的长期运营发展，并通过不断优化完善集控运行方案，最大限度地发挥工程投资效益;提高管理水平和管理效率，并能更好地节约资源，為新疆电网的安全、经济、优质运行提供服务。同时也为新华水电开发有限公司对下属电站，特别是对偏远电站实现远程管理、集中控制提供借鉴，在技术和管理上要求达到国内先进水平。

2 系统方案设计

本方案的设计主要实现将哈尔莫墩水电厂、小山口三级水电厂、小山口二级水电厂接入小山口水电厂中控室，实现四个电厂的集中监控。本系统工程设计主要涵盖网络通道设计、集控中心各子系统设计、各站接入集控中心升级改造设计以及网络IP规划等。

2.1 网络通道

网络通道是指连接小山口现地集控中心与各电站的通信链路，以及后期规划的库尔勒远程集控中心至小山口现地集控中心专用通道等。其主要介绍小山口现地集控中心与四站之间的通讯连接。网络通道是保证数据可靠传输的关键，为了保障数据传输的可靠性、安全性，本系统工程建设了两路独立的网络通道，其数据传输率为≥1000 Mpbs。

一路光纤通道是沿10 kV施工变线路自架的24芯ADSS光纤通道，分别由小山口一级电站连接至小山口二级电站，小山口二级电站连接至小山口三级电站，小山口三级电站连接至哈尔莫墩电站，再独立建设一路哈尔莫墩电站再连接至小山口一级电站光纤通道，组成这样的环网结构连接形式;

另一路是选用原110 kV线路OPGW光缆备用芯，构成与ADSS光纤通道同样的环网结构形式;

两路通道互为备用，构成双环网结构，该网络结构具有高冗余、高可靠、高安全等特性，如图1所示。

2.2 集控中心系统建设

根据小山口流域梯级水电站的现况，需在集控中心建设六个应用系统，即计算机监控系统、微机五防系统、电能量计量子系统、保护信息管理与故障分析子系统、生产运行管理系统以及视频监控系统。

流域骨干网以四个电站为节点，每个电站配置2台支持冗余的千兆以太网交换机，组成双通道冗余环网结构，两路通道其中一路自架1根24芯单模光缆，另一路为采用110 kV线路OPGW光缆进行连接。4个电站视为地理位置扩大的一个电厂（扩大厂站的理念），各个电站根据机组台数、公用设备和开关站、闸首的分布等情况设置现地控制单元LCU，LCU具备其监控范围内的完整功能，可脱网独立运行。

新疆小山口水电站、小山口二级水电站、小山口三级水电站、哈尔莫墩水电站实行集控之后，将对水电厂信息化提出新的要求。因此为小山口现地集控中心建设一套生产运行管理系统。通过生产运行管理系统项目建设，借助信息技术，建立一整套符合水电厂管理需求，固化和优化水电厂的管理方法、管理理念、工作流程和工作标准，支持业务流程的持续优化和改进，最终实现降低生产成本、提高工作效率、积累知识资产的目的。

2.3 网络IP规划

小山口流域梯级水电站集中监控系统建设考虑到网络节点较多，普通的C类IP地址（C类地址使用三个8位位组表示网络地址，仅用一个8位位组表示主机号）已经不能适用集控众多节点的要求，因此在本集控方案设计中，考虑采用B类IP地址（一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，即第一段数字范围为128～191。每个B类地址可连接65 534（2^16-2，因为主机号的各位不能同时为0，1）台主机，Internet有16 384（2^14）个B类地址，适用于节点比较多的网络。小山口现地集控中心各系统IP规划见表1（n：2～247）。

3 系统实施

3.1 工程实施范围

整个系统工程共分为6个分部工程，分别如下。

（1）ADSS光缆敷设与安装工程，完成ADSS光缆沿10 kV施工变线路的安装与敷设及熔接和测试工作，在各站安装调试集控设备网络柜，将4个站联调构成双环网双通道，保证通道的稳定性和可靠性;

（2）小山口集控中心建设工程，完成集控中心平台搭建工作，根据图纸将对应各系统屏体、服务器、网络设备等就位，完成整个系统设备的带电、烤机、以及根据IP地址规划进行IP地址设置调试工作，以确保后期各站系统接入的可靠性;

（3）小山口水电厂升级改造与接入集控中心工程，完成各LCU现地控制单元IP设置、PLC程序升级、触摸屏程序升级等软件升级工作，同时完成各系统接入集控中心动静态命令测试工作，完成各系统设备联动试验工作等;

（4）小山口二级水电厂升级改造与接入集控中心工程，完成机组LCU、公用LCU、开关站LCU现地单元IP设置、PLC程序升级、触摸屏程序升级等软件升级工作，同时完成各系统接入集控中心动静态命令测试工作，完成各系统设备联动试验工作等;

（5）小山口三级水电厂接入集控中心工程，完成机组LCU、公用LCU、开关站LCU接入集控中心动静态命令测试工作，完成各系统设备联动试验工作等;

（6）哈尔莫墩水电站接入集控中心工程，完成机组LCU、公用LCU、开关站LCU现地单元单网升级为双网设备改造，IP设置、PLC程序升级、触摸屏程序升级等软件升级工作，完成辅机系统设备安装调试、同时完成各系统接入集控中心动静态命令测试工作，完成各系统设备联动试验工作等;

（7）其他試验：AGC/AVC试验、负荷调整试验、蓄电池充放电试验、双环网网络通道中断测试试验等。

3.2 实施原则及步骤

本系统工程的实施按照“统筹规划，分步实施”的原则进行，不影响电厂的安全生产。根据各电厂发电计划，合理地安排了具有针对性的系统实施方案，同时依据不断发生变化的各站发电计划而不停地修正实施流程，确保高效优质完成安装调试任务，同时未影响电厂的安全生产和电厂的发电运行，保证项目顺利进行。

计算机监控系统通过软硬件结合的方式实现三级操控模式，现地LCU单元具有最高控制权限，任何情况下，无论在集控级、厂站级、现地级，现场都可直接切换到现地LCU级进行操作，以实现高可靠控制方式。同时该系统具有良好的人机界面和功能强大的组态功能，用户能够根据实际需求灵活地改变相关功能，达到最优的使用效果。

4 结束语

小山口集控系统工程的计算机监控采用江河机电公司自主研发的梯级集控JTECH工控组态监控软件，完全满足用户“无人值班、少人值守、网络控制、统一调度”的要求。通过不断完善，提高了整个流域的安全、经济运行及综合自动化水平，充分地挖掘了各电站潜力，发挥了水库的调节能力，提高了经济、社会效益，和梯级调度技术和管理水平。同时大大地减轻了集控与电站运行人员的劳动强度，优化了人力资源配置，有效地降低了老运行成本，具有一定的经济和社会效益。小山口集中监控系统工程的顺利实施完成对以后的中小型水电站集控建设具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 王连华，周二保，查敏，等.梯级水电站保护信息管理系统的设计与应用[A].水电站机电技术2004年年会论文集[C].2004.

[2] 郭鹏慧.黄河上游梯级电站调度监控系统建设可行性研究[A].中国水利水电科学研究院自动化所论文专集[C].2004.

[3] 王国华，单文坤.跨流域梯级水电站水调自动化系统实践[J].云南水力发电，2010（6）：30-32.