重慶電網水庫調度自動化系統研究與應用

吳善鋒 韓尚峰

南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003

重慶電網水庫調度自動化系統研究與應用

吳善鋒 韓尚峰

南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003

針對重慶電網水庫調度的現狀，引出水調自動化系統建設的必要性，進而采用分層架構、分區存儲、圖元控件等技術，構建了基于C/S和B/S混合模式的水庫調度自動化系統，實現了信息采集、數據處理、信息展示和Web發布等功能，為重慶電網水調部門提供決策支持。

水庫調度自動化；多階層；圖元

引言

重慶是一個水電非常發達的地區，水電裝機容量665.5萬千瓦，占總裝機容量的20.l%。隨著經濟社會的發展，節能減排意識的不斷深入，水電建設日益迅速，到2020年重慶將新建470座小水電站，有關水電調度的任務日益繁重。目前重慶電網公司對彭水、江口、藤子溝、牛欄口、石板水、魚劍口和獅子灘等十余個水電站進行發電調度，各水電廠在電力系統中擔負著調峰、調頻、事故備用等重要作用，同時還擔負著防汛、發電、灌溉等綜合利用任務，有關日常水庫水雨情信息的采集主要通過電話等方式進行人工報數，其實時性較差，數據的準確性也很難保證，更談不上水庫群間的聯合優化調度問題。

隨著水電站的日益發展和應用需求的不斷提高，原有的水庫調度模式已不能適應重慶電網水庫調度的日常需求。在滿足電能生產安全、可靠、優質的前提下，怎樣確定工作機組臺數、組合和啟動次序，降低水電站的生產成本或增加發電量，以獲得盡可能大的經濟效益[1]，是重慶電網水庫調度系統迫切需要解決的問題。而水庫調度自動化系統[2]是充分利用現有計算機、通信、數據庫和水文等技術，自動采集水庫調度所需的信息，并及時將信息進行加工處理分析，為水庫防洪、發電、灌溉等應用提供決策支持的自動化系統，同時將決策方案與上級部門進行信息共享，為上級管理人員進行合理調度提供決策依據。重慶電網水庫調度自動化系統的建設能夠解決重慶水調所面臨的實時性差、效率低下等自動化程度不高的問題。根據電力調度安全性要求，水調自動化系統位于安Ⅱ區，而日常工作位于安全Ⅲ區，Ⅲ區不能直接進行訪問Ⅱ中的水調系統，只能到Ⅱ區中水調專用機器進行相關操作，這種操作模式給用戶的使用帶來極大的不便，為解決Ⅲ區人員進行水調系統相關操作問題，結合重慶電網的實際情況，本文架構了基于C/S和B/S混合模式的重慶電網水調自動化系統。

1.系統總體設計

整個系統在邏輯上分兩大子系統和三個層次，即C/S模式系統和B/S模式系統[3]以及表示層、業務邏輯層和數據服務層，形成所謂的三層結構[4]，表示層主要是指客戶端，完成用戶數據的輸入和結果的展示，是用戶交互操作的平臺；業務邏輯層是該系統的核心部分，主要為其他應用提供網絡數據服務，負責數據庫的訪問和結果的返回；數據服務層主要是指數據庫服務器，由實時庫、基礎資料庫、歷史庫和結果庫等組成，提供了邏輯計算時所需要的數據以及添加、刪除等一般數據庫操作服務，系統結構如圖1所示。

2.系統主要功能

系統開發了五個功能模塊，主要功能分述如下:

2.1 數據采集：實現對各電站分中心、EMS系統、DMIS系統和氣象云圖系統等不同來源的數據進行實時采集，根據不同的應用需求對采集到的各類數據進行合理性校驗等簡單預處理操作。

2.2 數據通信：負責中心站水調平臺與其他系統間的信息交互，主要包括分中心與中心站間水雨情等信息的上傳、與EMS和電量系統進行機組電量數據的傳輸，同時擔負著區Ⅱ、Ⅲ區間的信息傳遞。

圖1 重慶電網水調自動化系統架構圖

2.3 數據處理：實現對采集來的各種不同類型的數據進行自動加工處理，主要包括實時數據處理和常規數據處理兩個模塊，實時數據處理完成實時水位流量關系的換算、時段雨量計算等操作；時段數據處理將實時數據整理成小時、日、旬、月、年等不同應用要求的時段數據，為水調及其他系統提供基礎數據。

2.4 人機界面：由人機界面顯示器、人機界面編輯器、圖元、報表和用戶接口組成，實現圖形、畫面和報表的展示，為用戶提供可視化的水調平臺操作界面。

2.5 Web系統：在安全Ⅲ區以Web頁面方式實現了Ⅱ區水調平臺的主要功能，實現重慶電網水調系統的網上對外發布，為用戶進行異地操作提供了操作平臺。

3 系統采用的關鍵技術

3.1 多階層軟件技術

傳統兩層模式的軟件體系架構，已不能很好地滿足水調自動化系統的要求，本系統采用多階層模式的軟件系統，將數據存儲、訪問與應用相分離，通過“網絡數據服務”實現客戶端軟件與數據庫的操作，屏蔽了數據的復雜性，簡化并優化了數據訪問的接口，提高了數據存取的安全性和高效性，增強了系統的可擴展性和可維護性，其分層軟件設計框架如圖2所示。

圖2 重慶電網水調自動化系統分層設計

3.2 系統模塊圖元化

基于水調系統的功能的復雜性和可擴展性，系統采用模塊化的設計思想，將常用模塊圖元（控件）化，根據實際需要，將相應圖元控件進行配置和整合，裝配成滿足應用要求的水調自動化系統，該技術具擴展性好、易于搭建和便于維護等優點，人機界如圖3所示。

3.3 數據庫設計采用分區和物化視圖技術

由于水調自動化系統數據類型多、數據量大，有些歷史資料需要永久保存，隨著系統運行年份的增長，數據庫系統中會存有海量的數據，本系統充分利用ORACLE現有技術，對部分庫表采用分表、分區（PARTION）和物化視圖等技術，對海量數據量進行動態分表存儲管理，實現了系統的高速數據存取。

4、應用實例

重慶電網水調自動化系統以軟件分層、模塊化設計思想為基礎，采用先進的計算機、網絡和存儲等技術，構建了多層網絡體系結構的基于C/S模式和B/S混合模式的水庫調度自動化系統，實現了石板水、江口、獅子灘和牛欄口等十余個水電廠的信息采集與處理、圖形報表的展示、數據查詢和高級應用等功能，為重慶電網水電優化調度提供了決策支持，C/S模式和B/S模式的水重慶電網水調自動化系統如圖4、圖5所示。

圖4 C/S模式重慶電網水調自動化系統

圖3 重慶電網水調自動化系統圖元與人機界面部分

圖5 B/S 模式重慶電網水調自動化系統

[1]馬光文，劉金煥，李菊根.流域梯級水電站群聯合優化運行[J].中國電力出版社, 2008.

[2]丁杰.數字化水庫調度體系的研究與建設[J].水電自動化與大壩監測, 2004 ，28（2）：6～9.

[3]范瑩,須德,郝雪峰.C/S和B/S模式相結合的I T S數據再獲得系統設計與實現,計算機工程與應用，2004.3:208～210

[4]顧永明，鄭東健，于鵬，C/S與B/S混合模式下的大壩安全監測信息管理系統[J]，水利與建筑工程學報，2005年6月第3卷第2期:16～18

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.053

吳善鋒(1977-)男，碩士研究生，工程師，主要研究方向：電網水庫調度自動化系統水文研究。

韓尚峰(1977-)男，工程師，主要研究方向：電網水庫調度自動化系統水文研究。