流域梯级电站调控运行管理系统建设与实践

翟少军，刘 欢，高 冲，刘园园

（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，湖北 宜昌 443002）

我国水能资源丰富，水电作为技术成熟且可大规模开发的清洁可再生能源，积极发展水电是推动构建新型电力系统、推动实现“双碳目标”及促进经济社会可持续发展的重要举措。流域统一有序梯级开发和统一调度能够实现调节效益和流域效益的最大化，这已达成了普遍共识，我国改革开放以来的水电发展也映证了该理论。为实施流域梯级开发和统一调度，国内各流域公司纷纷建立了梯级集控中心。虽然各梯级集控中心的定位和运行管理模式各有差异，但梯级电站对外电力调度业务基本都统一由集控中心对口联系，即由集控中心统一接收上级电网调度机构调度指令，由集控中心进行直接操作或者转令至对应电站运行人员操作，操作完成后由集控中心汇报上级电网调度机构。根据运行管理模式不同，各集控中心与梯级电站之间的职责分工也不尽相同，集控中心调控值班人员和电站运行值班人员之间需交互协作完成各项调度操作。

随着网络通信技术的发展和数字化转型的迫切需要，国内两家国家级电网调度机构，国调中心和南网总调分别于2019 年、2018 年建成了国调网络化下令系统、南方电网调度指挥控制系统，各直调厂站通过该系统终端进行网络化受令，正常情况下不再通过调度电话进行调度指令发受。该系统的应用，可有效控制调度语音电话存在的语音歧义、信息缺失、误记漏记等安全隐患，通过信息化安全防误与校验机制还可控制误下令风险。然而在流域梯级集控中心，接到电网调度机构通过网络方式下达的调度指令后，往往还需要通过电话或者其他信息系统将调度指令转换成梯级调控指令传达到电站，电站运行人员根据指令在监控系统上执行，这中间也可能会出现电话语音歧义、误记漏记等安全隐患，电站执行指令也存在安全校核机制不完善导致的误操作风险。

因此，有必要建立一套贯通上级调度-梯级集控中心-电站的调控运行管理系统，实现调度业务全过程安全管控。同时，通过信息化技术手段实现调度各项工作后评估、统计分析等自动化、智能化，提升调度业务工作的效率与安全效益。

本文以三峡梯级电站调控运行管理系统建设与应用实践为例，分析了该系统设计原则和主要功能，并提出了系统建设应用相关建议。

1 系统总体架构与设计原则

三峡梯级电站调控运行管理系统采用B/S 技术架构，部署在安全Ⅱ区和Ⅲ区。系统总体架构设计原则为数据源端维护、全局共享；业务全局在线互联互通，闭环管理。系统功能覆盖并贯通国调、南网总调、三峡梯调、梯级各电站。在安全Ⅱ区，与三峡梯调电调监控系统、三峡梯调水调自动化系统建立接口，通过调度数据网非实时VPN 与国调网络下令系统、南方电网调度指挥控制系统等建立接口；通过安全Ⅲ区与长江电力生产管理信息网实现互连互通，三峡梯调、梯级电站各用户通过长江电力生产管理信息网访问系统服务。

2 网络安全设计

安全分区：系统部署在安全Ⅱ区和Ⅲ区，Ⅱ区和Ⅲ区之间部署正反向物理隔离装置。

数据加密：数据通信内容在应用程序层面进行加密解密。

与其他系统接口：根据其他系统安全分区的不同，分别在安全Ⅱ区和Ⅲ区与其他系统建立接口。各接口均采用独立的通信网关机，通信网关机外侧部署物理防火墙，在与电网调度机构的纵向通信上，还有调度数据网纵向加密装置对数据传输进行安全保护。

系统鉴权管理：系统访问采用HTTPS，用户登录采用账号密码及面部识别双因子认证。每个账号赋予不同的权限。

3 主要功能

3.1 与南网总调调度指挥控制系统实现网络化交互

与南网总调调度指挥控制系统建立纵向接口，实现数据交互。交互内容包括调度操作令、许可操作令、设备检修单交互执行、协同业务报告、停复电申请、信息汇报、布置/解除临时安全措施、线路复电核实等内容。

本系统与南网总调接口采用开放消息总线JMS作为数据通道，通过JMS 的TextMessage 类型的消息体以文本字符流进行数据通信。由集控中心端数据交互站提供JMS 服务接口，总调端数据交互站读取及发送数据，建立总调与集控中心的单向数据通信通道，所有JMS 服务部署在集控中心端数据交互站上，供总调端数据交互站进行访问。总调端数据交互站调用集控中心数据交互站JMS 服务有两种方式：事件触发调用和定时扫描调用。事件触发调用适用于总调向集控发送数据，例如总调下令、总调发起复电核实等场景。定时扫描调用适用于集控向总调上报数据，由集控将待上报数据放在数据交互站服务器，总调数据交互站主动轮询读取数据，例如电厂复诵指令、电厂汇报故障信息等场景。

3.2 与国调网络化下令系统实现网络化交互

与国调网络化下令系统建立纵向接口，实现数据交互。交互内容包括调度操作令、许可操作令、紧急抢修、缺陷异常申请单等内容。

在接口数据交互过程中，为了保证数据交互的实时性、双方在数据交互过程采取TCP 协议进行交互，用户进行业务处理后，系统即时将数据发送到对端；在接口数据交互过程中，为了保证数据在传输过程中的安全性，双方在数据交换建立连接时采用RSA 算法，发送端对数据做加密和签名，接收端做解密和验密，双方分别记录交互痕迹，保证信息不可篡改；三峡各集控中心国调系统终端与梯级电站调控运行管理系统并轨运行，在接口故障时，可用国调系统终端正常处理业务，接口故障恢复后，调度端处理业务时将数据同步到受令端，从而保障发令端与受令端的数据一致性。

3.3 与梯级电站实现网络化交互

该功能主要基于梯级电站设备库，可根据相应调度机构网络化下令系统下达的操作命令或检修申请单，生成三峡梯调操作命令票并下发至电厂交互执行；也可根据梯级电站操作任务申请，通过系统完成许可操作管理。主要包括操作命令票拟定、预令管理、命令操作管理、正令交互执行操作、许可操作等子功能，相关子功能项均以组件的方式提供，易于进行本地化业务定制及后期业务拓展。

图1 为上级调度、集控、电站调度操作交互执行典型流程。

图1 上级调度、集控、电站调度操作交互执行典型流程

3.4 智能成票

智能成票包括针对梯调调管设备的调度指令智能成票和根据关联上级调度指令成票两种。

梯调调管设备智能成票功能为梯调调度员选择下令设备类型、操作设备、设备初始状态、目标状态后，系统根据这些条件自动生成梯调操作命令票，该命令票需要经梯调调度员人工审核，可以进行调整和修改。在生成梯调操作命令票时，会根据后台成票规则、当前设备实时状态进行校核，如果状态校核异常，将提醒调度员“状态校核异常”。比如断开某一开关的操作指令，如果当前开关状态为断开，则提醒调度员当前状态校核异常。

根据关联上级调度指令成票功能为系统通过梯调调度员人工关联的上级调度操作任务自动生成梯调操作指令。

3.5 开停机提醒功能

在该系统中监视各电站发电计划和全厂实发出力，当实发和计划偏差值大于当前已并网机组可调节容量时，提前提醒调度员作开机或者停机准备。

3.6 泄水设施操作票拟定

原业务流程需要在epms 系统中拟定泄水设施操作命令票，通过水调系统的闸门开度-流量查算工具手工算出出库流量变化量，并将流量变化量填到epms 系统的泄水设施操作命令票中，通过epms流转至所属电站执行。同时需要在水调系统中创建闸门命令单，填入闸门初始开度、最终开度、执行操作开始时间、执行操作结束时间等信息。

新业务流程：在调控运行管理系统中拟定泄水设施操作命令票，电站接收并操作完成后，将泄水设施操作命令票的执行情况，自动录入梯级水库调度自动化系统中，用于出入库流量等计算。

3.7 调度信息报送

该功能包括变电故障报送、交流故障报送、调度综合信息报送等。报送记录内容包括故障汇报ID、事件名称、设备名称、跳闸时间、涉及厂站、跳闸原因、负荷、事故处理过程、备注、汇报人、汇报时间、审核人、审核时间、跳闸设备（厂站、设备、设备类型、电压等级、复电时间、调管、所属地区）、厂站汇报信息（设备、保护动作信息、选相、设备检查情况、天气、现场有无工作、备注）、事故影响情况（事故影响情况内容）、损失负荷（MW）、低压脱扣（MW）、影响电量（MW·h）、影响用户数、影响用户情况（名称、级别、影响负荷、影响电量）等。该功能可由电厂发起，集控调控值班人员审核确认后传至调度机构，也可由集控调控值班人员发起，直接传至调度机构。

3.8 协同业务信息报告

主要实现调度机构下发的通知等签收交互功能。

4 结语

该系统已于2021 年底实现与南网总调调度指挥控制系统互联互通，总调终端与该系统终端双轨运行，并且实现了总调终端与该系统终端的业务数据同步，实际运行过程中提高了调度运行操作协同效率。国调侧已完成功能开发，接口互联在推进中。

经过该系统的建设和运行实践，有以下建议。

（1）网络下令系统作为近年来兴起的一种电力调度指令交互手段，已逐渐取代了传统的调度电话方式，给实际工作效率和安全性带来了比较大的提高。各级调度机构及厂站也都有建设类似系统的现实需求，建议调度机构出台统一接口规范与标准，按需有序开放接口，促进调度指令信息共享，助力调度最后1 km 提高效率和安全性。

（2）开展调度指令参与电站或集控中心监控系统设备控制逻辑安全校核闭锁研究，实现调度指令从调度规程制度安全性和逻辑校核技术安全性双重安全把关作用。

（3）梯级电站调控运行管理系统将作为一个重要的调度生产系统，应进一步提升系统的可用性和可靠性。

（4）与OMS 系统、发电计划申报系统等信息子系统实现互联互通，打破信息孤岛，实现信息联动。