羅曉勇

（國網(wǎng)四川雅安電力（集團）股份有限公司，四川 雅安 625000）

水電站的存在能夠極大的改善一些地區(qū)的居民生活和企業(yè)發(fā)展程度，尤其是在一些偏遠的山區(qū)，在同一個區(qū)域內(nèi)部，含有多個小型水電站，這給當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展帶來了積極的影響，但是，與此同時，還出現(xiàn)了很多管理上的問題，因此對這些群集性小水電站的管理與監(jiān)控已經(jīng)成為水電部門要解決的重大問題。本文對群集性小水電站集控系統(tǒng)模式的設(shè)計和應(yīng)用進行分析和討論。

一、有關(guān)集控系統(tǒng)的分析

在一定的區(qū)域內(nèi)，如果存在多個小型水電站，那么就需要對這些水電站進行集體的控制和管理。區(qū)域水電站需要按照統(tǒng)一的管理原則進行優(yōu)化設(shè)計，能夠使這些小型水電站在調(diào)控上實現(xiàn)一體化，可以通過遙控、遙信、遙調(diào)以及遙測進行各個接入口位置和平臺的設(shè)計。在這些設(shè)備的控制上主要采用計算機網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)，這樣可以對整個區(qū)域中的水電站進行監(jiān)督。目前計算機科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，這使得集控系統(tǒng)與計算機之間實現(xiàn)了真正意義上的聯(lián)網(wǎng)，對各個水電站所運行的狀態(tài)以及運行的參數(shù)進行了解，由此，管理人員和對設(shè)備運行進行負(fù)責(zé)的人員，可以及時的掌握水電站的運行狀況。計算機網(wǎng)絡(luò)不僅要與水電站的總機聯(lián)系，還要個各個級別的分系統(tǒng)進行連接，接受總機的調(diào)度和管理，規(guī)范運行。以上這些做法能夠?qū)λ娬镜呢?fù)荷進行合理的分配，以此來使區(qū)域的水文電力情況得到優(yōu)化。提高水電站的經(jīng)濟效益，對此區(qū)域內(nèi)部的綜合治理提供便利條件。

集控系統(tǒng)所使用的計算機軟件應(yīng)該更具模塊化，優(yōu)化各方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣系統(tǒng)在進入工作狀態(tài)以后可以有能力進行規(guī)?；臄U充，遇到系統(tǒng)問題能夠進行自我診斷。若計算機集控系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)問題，那么該系統(tǒng)可以保持正常的工作狀態(tài)，若要提供集控系統(tǒng)的訪問，就要對外部的接口和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能進行豐富配置。

二、集控系統(tǒng)的設(shè)計原則

集控系統(tǒng)的設(shè)計原則是為了保障集控系統(tǒng)能夠正常的進行運行。具體原則主要有以下幾個方面：

第一，系統(tǒng)接受調(diào)度命令的設(shè)計。接受命令才能對水電站進行監(jiān)督和控制。在總集控中心向各個分中心發(fā)送指令，便可以實現(xiàn)遠程遙控和遙測等，這對于水電站的優(yōu)化和管理都有促進作用。第二，階梯中心需要向上級系統(tǒng)提供相關(guān)參數(shù)和信息等數(shù)據(jù)，然后接受調(diào)度機構(gòu)的各種命令，實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的傳輸和通信。第三，實現(xiàn)集控中心的電網(wǎng)調(diào)度AGC和AVC命令，并把這些命令傳達給LCU。第四，要嚴(yán)格的落實國家關(guān)于水電站集控的各項安全防護規(guī)定，并且集控系統(tǒng)還要支持各軟件的開發(fā)和應(yīng)用，若第三方軟件存在也能夠進行可靠的運行，完成通信。第五，系統(tǒng)的運行必須安全可靠，及時的清楚一些冗雜部分和系統(tǒng)垃圾，以免發(fā)生故障影響系統(tǒng)的運行。除上述原則以外，還要注意系統(tǒng)的容錯設(shè)計、系統(tǒng)硬件軟件的的使用、抗干擾性和投資原則等。

三、區(qū)域小水電站群集控結(jié)構(gòu)

（一）結(jié)構(gòu)分析

集控中心為了提升自動化，減少人員設(shè)置，一般按照無人值班的設(shè)置原則進行總體方案的研究。在各個小水電站和集控中心處，選擇計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行全面的監(jiān)督和管理，另外引進高科技的軟件和硬件武裝系統(tǒng)。此集控系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行能夠提升水電站的運行狀態(tài)，利用一些冗余技術(shù)和全面分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以使集控系統(tǒng)更加安全、實用、可靠和經(jīng)濟。集控中心是由計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水電站的遠程控制中心共同構(gòu)成的，使用開放的分層結(jié)構(gòu)對水電站的運行狀態(tài)和各種數(shù)據(jù)進行監(jiān)督控制。本文所討論的系統(tǒng)采用IEEE802.3設(shè)計方案，使用分層新樣式的快速交換式以太網(wǎng)。

（二）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

圖1 硬件配置圖

水電站流域的主干層，在集控中心的傳輸速度設(shè)定為100M；廠站層：該層主要負(fù)責(zé)對水電站進行監(jiān)督和控制，需要利用100M的網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)地層進行連接，所選網(wǎng)絡(luò)為光纖星形網(wǎng)?，F(xiàn)地層就是對現(xiàn)場設(shè)備進行控制的層，利用大網(wǎng)進行連接。在調(diào)度層，要選擇較為專業(yè)的通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)完成連接。在區(qū)域水電站的集控系統(tǒng)中，交換機是控制整個網(wǎng)絡(luò)的核心部分，它主要與其他交換機進行聯(lián)絡(luò)，然后形成較大的一個星形狀的網(wǎng)絡(luò)。在集控系統(tǒng)中，上位機要連接網(wǎng)絡(luò)然后實現(xiàn)對水電站中LCU的控制，這樣流域的運行能夠被更加全面的遙控遙測，提升水電站的經(jīng)濟運行和調(diào)度功能。這樣能夠在很大程度上矯情水電站的數(shù)據(jù)傳輸，以免集控中心的數(shù)據(jù)傳輸被上機系統(tǒng)所干擾。與此同時，在區(qū)域水電站的集控中心，計算機網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)視的到的數(shù)據(jù)要與其所在的上一級調(diào)度進行數(shù)據(jù)通信才能完成每一個級別的調(diào)度機構(gòu)所需要的水電站信息的傳輸。

四、集控系統(tǒng)的配置

（一）硬件配置

在集控系統(tǒng)的硬件配置方面需要兩臺以上的主機，一般采用的是惠普品牌主機，它具有比較高的性能，且能夠完成多任務(wù)工作站的建構(gòu)。此硬件設(shè)置的功能是對數(shù)據(jù)進行實時的采集和處理，并且把這些數(shù)據(jù)想通訊站報告。兩臺主機主要是對集控中心各個部分的電站進行監(jiān)督和管理，通過AGC計算和處理對水電站情況進行反應(yīng)，同時還能對故障進行分析，一些小故障可以進行自我修復(fù)。

配置需要通信服務(wù)器、web服務(wù)器以及GPS系統(tǒng)和打印機。打印機選擇黑白激光的，然后完成各項打印任務(wù)。GPS系統(tǒng)需要對串口進行監(jiān)控以使其能夠與服務(wù)器的時鐘同步。Web服務(wù)器，需要對監(jiān)控系統(tǒng)進行安全檢測，保障安全的基礎(chǔ)上設(shè)置隔離裝置，與外網(wǎng)進行連接，這樣，授權(quán)對象就可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對水電站的運行情況進行了解。通信服務(wù)器的存在，是用于實現(xiàn)調(diào)度和集控之間的通訊，一般在節(jié)省成本的情況下，服務(wù)器還要設(shè)置與其水電站的通信結(jié)構(gòu)。

（二）集控系統(tǒng)的控制

區(qū)域性的水電站，需要進行統(tǒng)一的管理和操控。按照現(xiàn)地優(yōu)先的原則，對一些控制權(quán)限進行設(shè)定。在水電站集控系統(tǒng)正常運行的情況下，集控中心需要對所有的分系統(tǒng)進行遠方控制和監(jiān)督。如果梯級的控制中心和水電站之間出現(xiàn)通訊故障或設(shè)備遇到檢修，則需要把電站的控制權(quán)力轉(zhuǎn)移到電廠。一般按照“選擇-確認(rèn)和執(zhí)行”的方式進行，這樣每一個步驟的軟件都需要進行校驗，發(fā)現(xiàn)錯位及時的關(guān)閉該系統(tǒng)的邏輯功能，以免硬件發(fā)生損壞。

結(jié)語

隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水電站發(fā)揮的作用越來越大，因此對一定區(qū)域內(nèi)部的水電站進行集體監(jiān)控和管理能夠更好的促進水電站經(jīng)濟效益的提升，集控系統(tǒng)隨著計算機科學(xué)技術(shù)的進步已經(jīng)日臻完善，但是還要進一步努力去研究出更完善的系統(tǒng)，創(chuàng)造無人值班和無人控制式的集控系統(tǒng)，提升水電站管理的自動化水平，促進區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和國家的經(jīng)濟發(fā)展。

[1]鄭舒天.小水電站群智能調(diào)度系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.