胥冠軍

(華能瀾滄江水電集控中心，云南昆明650214)

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深化和流域梯級(jí)水電站生產(chǎn)特性的客觀需要，流域梯級(jí)電站群的集中統(tǒng)一控制和生產(chǎn)經(jīng)營成為流域水電生產(chǎn)運(yùn)行管理的發(fā)展方向,水電廠自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅速發(fā)展，通過安全可靠的通信專用網(wǎng)絡(luò)對(duì)流域梯級(jí)電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

1 華能瀾滄江水電集控中心概況

華能瀾滄江水電集控中心(以下簡稱集控中心)是結(jié)合國內(nèi)外水電行業(yè)技術(shù)和管理的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)瀾滄江流域開發(fā)的實(shí)際情況以及華能瀾滄江水電有限公司(以下簡稱瀾滄江公司)的發(fā)展目標(biāo)，由瀾滄江公司在云南昆明成立的生產(chǎn)運(yùn)行單位。根據(jù)《中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程》(Q/CSG21003-2008)規(guī)定:“集控中心(包括流域電廠集控中心、變電站集控中心)等屬于發(fā)電廠或變電站的異地值班單位，仍屬調(diào)度系統(tǒng)的一部分，未經(jīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)同意不得自行操作、控制調(diào)度管轄范圍的任何設(shè)備。”因此集控中心根據(jù)瀾滄江公司確定的職能，在調(diào)度機(jī)構(gòu)的許可下，統(tǒng)一負(fù)責(zé)瀾滄江公司所管理各電站的生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)視、遠(yuǎn)程集中控制與操作、水庫優(yōu)化運(yùn)行管理等工作。瀾滄江公司所屬各電站按照“無人值班”的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，并按照“無人值班、少人值守”的要求組織電力生產(chǎn)。

集控中心先期考察了國內(nèi)外流域梯級(jí)集控的建設(shè)運(yùn)行情況，并委托法國EDF公司從規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)到生產(chǎn)運(yùn)行等各個(gè)階段開展咨詢工作，借鑒EDF公司先進(jìn)的流域梯級(jí)管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)集控中心的建設(shè)運(yùn)行，同時(shí)通過參觀、培訓(xùn)、學(xué)習(xí),提高了集控人員的專業(yè)水平,開拓了工作視野及思路。

2007年6月21 日零時(shí)，集控中心正式投入試運(yùn)行，負(fù)責(zé)對(duì)漫灣電廠6臺(tái)機(jī)組的遠(yuǎn)程集控。

2 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介

2.1 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)采用雙網(wǎng)絡(luò)星型局域網(wǎng)，采用全開放、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件配置為容錯(cuò)設(shè)計(jì)，不會(huì)因任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障而引起系統(tǒng)誤操作或降低系統(tǒng)性能，如SCADA服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電站通信服務(wù)器、交換機(jī)、GPS主機(jī)等均采用雙機(jī)配置。

《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》(電監(jiān)會(huì)2005五號(hào)令)規(guī)定:電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)工作應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證的原則。集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)劃為安全I(xiàn)區(qū)，即生產(chǎn)控制大區(qū)中的控制區(qū)，屬集控中心安全級(jí)別最高的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)通過防火墻分別與位于Ⅱ區(qū)的大屏幕顯示系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)相連，與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過縱向認(rèn)證加密設(shè)備相連(見圖1)。

圖1 集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)連接示意圖

縱向認(rèn)證加密裝置之間支持基于數(shù)字證書的認(rèn)證，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)簽名與加密進(jìn)行數(shù)據(jù)真實(shí)性、機(jī)密性、完整性保護(hù)；數(shù)據(jù)加密算法采用國家有關(guān)部門指定的電力專用加密算法。

在與梯級(jí)各電站通信的接入交換機(jī)上配置1套基于網(wǎng)絡(luò)的入侵監(jiān)測系統(tǒng)NIDS。NIDS的主要功能是依照一定的安全策略，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視，盡可能發(fā)現(xiàn)各種攻擊企圖、攻擊行為或者攻擊結(jié)果，以保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源的機(jī)密性、完整性和可用性。

冗余GPS系統(tǒng)中配有2臺(tái)GPS主機(jī)及1臺(tái)冗余切換裝置、1套信號(hào)擴(kuò)展裝置。2臺(tái)GPS主機(jī)分別接受衛(wèi)星信號(hào)通過切換裝置將信號(hào)傳送至信號(hào)擴(kuò)展裝置中。擴(kuò)展裝置與集控中心電站通信服務(wù)器間通過RS232串口進(jìn)行通信，通信服務(wù)器接收到GPS對(duì)時(shí)信文后通過網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)上所有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行對(duì)時(shí)，以此保證整個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘統(tǒng)一。

集控中心與瀾滄江公司所管理各電廠的通信通道由云南電網(wǎng)公司和云南省電信有限公司的專用光纖通道組成(見圖2)。其中云南電網(wǎng)公司的通道為主用通道，云南省電信公司的通道為備用通道，通道切換工作由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成。為增加通道的可靠性，目前正積極規(guī)劃衛(wèi)星通道的組網(wǎng)方式。

圖2 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通道連接示意圖

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與電廠采用IEC104規(guī)約進(jìn)行通信，監(jiān)控系統(tǒng)通過104協(xié)議接口向綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)通過104協(xié)議接口向水調(diào)系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)；綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)通過WEBService讀取水調(diào)數(shù)據(jù)，然后以104協(xié)議接口轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控系統(tǒng)。

集控中心監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用網(wǎng)絡(luò)型全分布數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)共享都通過透明的網(wǎng)絡(luò)通信來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、計(jì)算數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫、報(bào)表數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、漢字庫、圖形符號(hào)庫等，這些數(shù)據(jù)庫構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源中心。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)定義包括梯級(jí)監(jiān)控和管理所需要的全部數(shù)據(jù)項(xiàng)；支持快速存取和實(shí)時(shí)處理；提供數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)和用戶二次開發(fā)所需的接口軟件，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫建立及在線/離線修改；支持點(diǎn)增加(包括點(diǎn)數(shù)量與點(diǎn)類型)，綜合運(yùn)算增加和高級(jí)編程。

2.2 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)畫面包括各類菜單畫面、電站電氣主接線圖、機(jī)組開停機(jī)流程圖、AGC/AVC監(jiān)視圖、PQ開環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)圖、功率曲線圖、通道監(jiān)視圖、非電量監(jiān)視圖等。

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在接受電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)命令下，實(shí)現(xiàn)對(duì)流域梯級(jí)電站的集中監(jiān)控功能。集控中心向各電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制指令，并且通過電站上位機(jī)系統(tǒng)作用到各LCU，對(duì)各被控電站機(jī)電設(shè)備主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測和處理，如機(jī)組的有功功率、無功功率、電流、電壓，線路的有功功率、無功功率、電流，各級(jí)母線電壓、頻率等；對(duì)各被控電站開關(guān)量的采集和事件順序記錄，諸如機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，各斷路器和隔離開關(guān)的位置，主要保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作信號(hào)，各種越限信號(hào)，溢洪閘門的開啟位置等；對(duì)各被控電站的遙控和遙調(diào)，如機(jī)組的工況轉(zhuǎn)換，主要斷路器和隔離開關(guān)的操作，遙調(diào)的項(xiàng)目如各被控電廠或機(jī)組的有功功率和無功功率給定值等。

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的命令、水情等條件和電廠的實(shí)際情況，按照經(jīng)濟(jì)和安全準(zhǔn)則，制定各被控水電廠的運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站的自動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，按電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的要求，將各被控水電廠的主要信號(hào)和參數(shù)送至上級(jí)調(diào)度。

根據(jù)瀾滄江流域?qū)嶋H情況對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的控制權(quán)按“現(xiàn)地優(yōu)先和唯一性”的原則進(jìn)行設(shè)置，由高到低依次為:電廠層、流域集控層、電網(wǎng)調(diào)度層。高級(jí)權(quán)限具有閉鎖低級(jí)權(quán)限的切換功能，電廠側(cè)可以對(duì)電廠、集控中心、電力調(diào)度機(jī)構(gòu)三種控制方式進(jìn)行切換，集控中心可以對(duì)流域集控、電網(wǎng)調(diào)度二種控制方式進(jìn)行切換。

3 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及存在問題

3.1 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

(1)集控中心運(yùn)行監(jiān)控畫面中嚴(yán)格按照“分層分級(jí)”顯示原則，即:第一級(jí)主監(jiān)視界面，包括為集控值班員對(duì)流域電站總體監(jiān)視；第二級(jí)各電站級(jí)，包括漫灣、景洪、瑞麗江等各電站完成的監(jiān)視、操作畫面；第三級(jí)為單元操作控制級(jí)，即在每個(gè)電站下對(duì)單個(gè)控制操作的顯示界面。

后續(xù)接入電站的第二級(jí)、第三級(jí)控制依照漫灣電廠現(xiàn)有監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)，原則上集控側(cè)顯示內(nèi)容與電站側(cè)顯示內(nèi)容保持一致，具體集控監(jiān)控畫面要求在接入集控過程中由集控中心逐步細(xì)化。

(2)簡報(bào)窗口優(yōu)化，不同工作站可設(shè)置顯示不同廠站簡報(bào)信息，也可同一工作站分別顯示不同電站簡報(bào)信息。光字顯示窗口優(yōu)化，滿足不同廠站光字信息分類優(yōu)化工作。

(3)針對(duì)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)簡報(bào)窗口中部分報(bào)警信息混亂，不便于分類查詢問題，根據(jù)運(yùn)行使用要求，對(duì)集控中心側(cè)信號(hào)重新分類(按照操作、自診斷、故障、事故、狀變等類型)檢查，對(duì)信號(hào)的越限值設(shè)置、0/1變位報(bào)警、是否提示語音等特征定義情況進(jìn)行檢查梳理。

(4)為降低信號(hào)的誤報(bào)率，提高信號(hào)測量及報(bào)警的準(zhǔn)確性，協(xié)調(diào)電廠對(duì)信號(hào)進(jìn)行了統(tǒng)一的清理工作。如剔除無效或有故障的測點(diǎn)，選擇可用的替代測點(diǎn)；對(duì)于多源信號(hào)為避免測量結(jié)果偏差，在電廠側(cè)整合后上送集控中心；對(duì)于同類設(shè)備的同類信號(hào)統(tǒng)一定義；對(duì)部分模擬量信號(hào)由于抖動(dòng)、干擾等因素導(dǎo)致的頻繁越限/復(fù)限現(xiàn)象，采取信號(hào)延時(shí)過濾或其他手段進(jìn)行處理，避免信號(hào)反復(fù)報(bào)警。

(5)在集控中心監(jiān)控組人員的共同努力下，通過監(jiān)控系統(tǒng)腳本程序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)組溜負(fù)荷、甩負(fù)荷的檢測，機(jī)組蠕動(dòng)信號(hào)、機(jī)組有功功率、無功功率的越限報(bào)警，上送集控信號(hào)數(shù)據(jù)刷新檢測等功能。

(6)隨著接入集控中心電站的逐漸增加，如何更有效地實(shí)現(xiàn)多站的集控運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的課題，集控中心正積極探討多廠站監(jiān)控運(yùn)行方式，如目前對(duì)景洪和漫灣采用兩廠站AGC/AVC縮略圖、兩廠站主接線圖、兩廠站運(yùn)行監(jiān)視圖等畫面監(jiān)視方式。

(7)積極探索集控中心防誤閉鎖功能，對(duì)接入集控的各廠站從主畫面風(fēng)格等方面予以區(qū)別，從畫面操作、控制流程、后臺(tái)程序等方面加入防誤閉鎖功能，實(shí)現(xiàn)文字提示與語音提示的結(jié)合，以避免運(yùn)行人員“走錯(cuò)間隔”。

(8)集控中心與景洪電廠IEC104通信程序?qū)掖纬霈F(xiàn)異常退出現(xiàn)象，檢查程序出錯(cuò)的core文件，經(jīng)檢查分析，問題出在一處數(shù)據(jù)類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換過程中。該操作在Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)上不出錯(cuò)，但在Solaris10操作系統(tǒng)平臺(tái)上則可能出錯(cuò)，更換新版本程序，規(guī)范該處數(shù)據(jù)類型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換處理后運(yùn)行正常。

3.2 集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)存在問題及建議

(1)集控中心在今后的工作中需進(jìn)一步加強(qiáng)與電廠的溝通協(xié)調(diào)，尤其是及時(shí)掌握電廠的檢修情況，目前電廠在檢修過程中更換設(shè)備、調(diào)整測點(diǎn)信號(hào)往往無人負(fù)責(zé)通知集控中心進(jìn)行相應(yīng)的修改，為保持集控側(cè)與電廠側(cè)的信號(hào)一致，往往由集控中心監(jiān)控人員主動(dòng)要求電廠提供，但必須是在了解其檢修安排的前提下。

(2)設(shè)備特殊工況下的信號(hào)屏蔽處理，如機(jī)組處于檢修狀態(tài)時(shí)，通過監(jiān)控軟件可屏蔽其誤發(fā)信號(hào)在光字牌上的顯示，但簡報(bào)窗中顯示的誤發(fā)信息目前尚無法從技術(shù)層面解決，已提請(qǐng)廠家在新版本中解決。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在每次修改完進(jìn)行編譯及同步時(shí)對(duì)所有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編譯，隨著接入集控電廠的增多，編譯時(shí)間及同步時(shí)間將會(huì)大大增加，已建議廠家在開發(fā)新版本時(shí)改進(jìn)數(shù)據(jù)庫，修改某電廠數(shù)據(jù)時(shí)僅編譯及同步該電廠的數(shù)據(jù)庫。

(4)通過監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫編輯軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫修改時(shí)存在修改無效的情況(如語音報(bào)警選擇)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)僅能對(duì)硬盤中存儲(chǔ)的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，雖然重啟備用通信服務(wù)器(重啟通信機(jī)按先備后主的順序進(jìn)行)時(shí)會(huì)將硬盤中數(shù)據(jù)庫重新調(diào)用至內(nèi)存，但由于主機(jī)會(huì)自動(dòng)將實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫參數(shù)(未修改)同步到備用服務(wù)器，備用機(jī)內(nèi)的參數(shù)依然是修改前的參數(shù)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)還具備由內(nèi)存向硬盤反寫參數(shù)的功能，即將內(nèi)存中運(yùn)行的重要參數(shù)定時(shí)寫入硬盤，因此人工修改的內(nèi)容往往會(huì)被實(shí)際運(yùn)行的舊軟件修改，導(dǎo)致數(shù)據(jù)參數(shù)修改無效。

(5)各監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)(工作站或主機(jī))上顯示的測點(diǎn)數(shù)值存在不一致現(xiàn)象。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)顯示的部分?jǐn)?shù)據(jù)值從主機(jī)中調(diào)用(如測值、生值等)，部分?jǐn)?shù)據(jù)量從本機(jī)調(diào)用(如限值、光字等)，而在數(shù)據(jù)庫修改過程中，只有主、備機(jī)間有同步功能，其他節(jié)點(diǎn)(如工作站)在調(diào)用主機(jī)內(nèi)存數(shù)值時(shí)，其內(nèi)存數(shù)據(jù)庫可能會(huì)與主機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)庫不完全一致，因此導(dǎo)致顯示差異。

(6)電廠上送集控中心的遙信量通過104規(guī)約變位上送，有些信號(hào)由動(dòng)作到復(fù)歸時(shí)間較短，當(dāng)時(shí)間小于104檢測周期時(shí)，信號(hào)會(huì)有漏報(bào)現(xiàn)象。

(7)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)傳送至其他系統(tǒng)(如綜合數(shù)據(jù)平臺(tái))，在通信接口中配置測點(diǎn)時(shí)無法區(qū)分接口中已有測點(diǎn)的歸屬電廠，隨著接入電廠的增加，為核查某廠站測點(diǎn)是否已配置帶來了困難。

(8)原漫灣監(jiān)控系統(tǒng)中提供的“事件上送”信息，未在監(jiān)控系統(tǒng)中形成測點(diǎn)，僅依靠文本信息存儲(chǔ)，不能實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警，滿足不了后續(xù)使用要求，因此已要求在監(jiān)控系統(tǒng)改造中處理。

(9)目前漫灣監(jiān)控系統(tǒng)改造、瑞麗江電廠監(jiān)控系統(tǒng)均采用其他廠家系統(tǒng)，如何保障與集控中心的無縫銜接及可靠運(yùn)行，對(duì)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)考驗(yàn)。

4 結(jié)束語

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過近2年的運(yùn)行，基本能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠及有效地完成對(duì)各電站所有被控對(duì)象的安全監(jiān)視和控制，為全面提高水能利用效率和流域綜合效益，提高電能質(zhì)量和電站的安全運(yùn)行水平及瀾滄江公司的綜合競爭力正發(fā)揮著越來越重要的作用。

但隨著接入集控電站的增加，對(duì)集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。集控中心在多庫聯(lián)合調(diào)度和多站集控運(yùn)行方面沒有任何經(jīng)驗(yàn)，在廠網(wǎng)協(xié)調(diào)、事故分析、綜合判斷、應(yīng)急處理等方面與公司的發(fā)展要求還有較大差距。