五凌電力多流域梯級電站集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

魏志鵬，萬 元

（五凌電力有限公司，湖南 長沙 410007）

0 概述

五凌電力有限公司（簡稱五凌電力）先后在沅水流域建成五強(qiáng)溪、凌津?yàn)⒑榻⑼朊灼隆⑷逑蛼熘瘟菁壦娬荆诮ǖ陌资小⑼锌趦勺娬疽姳?。沅水流域已建在建電廠的總裝機(jī)容量435萬kW，湘江流域已建近尾洲水電廠6.3萬kW，資江流域的馬跡塘、東坪、株溪口水電廠共20.15萬kW。貴州黔東火電廠（2×60萬kW）已于2008年投產(chǎn)發(fā)電，位于長沙市北郊的黑麋峰抽水蓄能電廠（4×30萬kW）于2010年10月投產(chǎn)發(fā)電。公司目前共有13座大壩，14個(gè)電廠，已投產(chǎn)容量579.46萬kW，在建裝機(jī)容量125萬kW。

沅水全長1 050 km，落差1 035 m，流域面積90 000 km2，多年平均降雨量1 440 mm，年徑流量643億m3，徑流量年際變化大，年徑流量最大達(dá)1 012億m3，最小僅363億m3，同時(shí)年內(nèi)來水分配不均，主汛期5～7月來水占全年的50%，月平均流量最大達(dá)4 363 m3/s，而最小僅為589m3/s。資江、湘江和澧水流域水文特性與沅水相似，對充分利用水能資源影響很大。

表1 五凌電力流域梯級電站特性表

1 建設(shè)必要性和可行性

五凌電力梯級水電站分散分布在湖南、貴州兩省及沅水、資江、湘江流域，大都處于偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便，員工回長沙基地路途較遠(yuǎn)。為改善員工工作條件，整合人力資源，提高企業(yè)凝聚力，實(shí)現(xiàn)流域電廠集中調(diào)度，提高經(jīng)濟(jì)效益，有必要實(shí)行電廠“無人值班、遠(yuǎn)程集控”的管理模式。五凌電力集控中心設(shè)置在公司總部長沙市，選擇條件較好的碗米坡電廠作為試點(diǎn)，積累經(jīng)驗(yàn)后再逐步推廣，爭取5年內(nèi)全部接入。

國內(nèi)從上世紀(jì)90年代中期開始進(jìn)行“無人值班”（少人值守）水電站的建設(shè)與推廣工作至今，經(jīng)過十幾年的建設(shè)和發(fā)展，“無人值班”技術(shù)已趨于成熟，電站基礎(chǔ)自動化程度得到明顯提高，越來越多的電站已具備按照“無人值班”（少人值守）的運(yùn)行管理模式運(yùn)行。近年來，隨著流域電站光纖通信系統(tǒng)的建設(shè)，梯級電站與公司總部的電力或電信光纖通信帶寬和可靠性得到了保證。目前，為充分利用水能，提高發(fā)電效益，減輕運(yùn)行值班人員勞動強(qiáng)度，提高安全可靠運(yùn)行水平，三峽調(diào)度中心、黃河上游、湖北清江、貴州烏江梯級、云南瀾滄江、四川田灣河、國電大渡河等流域水電公司已先后建立了梯級集控中心或梯調(diào)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中監(jiān)控或調(diào)度，電站現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)“無人值班”（少人值守）。

五凌電力梯級電站（除馬跡塘電廠外）在設(shè)計(jì)上按“無人值班”（少人值守）進(jìn)行設(shè)計(jì)，發(fā)變電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，自動化設(shè)備運(yùn)行可靠，從電站投產(chǎn)發(fā)電以來一直實(shí)行“機(jī)、電、水”一體化運(yùn)行值班。公司母體電站五強(qiáng)溪水電廠1999年12月通過國家電力公司“無人值班”（少人值守）驗(yàn)收，2000年9月被命名為“全國一流水電廠”。五凌流域梯級電站具備實(shí)施“無人值班、遠(yuǎn)程集控”良好的基礎(chǔ)，系統(tǒng)建設(shè)借鑒流域水電公司先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并有一定創(chuàng)新，取得了顯著成效。

2 集控中心工作定位與目標(biāo)

五凌電力梯級電站集控中心按照華中網(wǎng)調(diào)，湖南省調(diào)，衡陽、益陽地調(diào)的調(diào)度要求以及沅水、資江、湘江多流域梯級電站“無人值班、遠(yuǎn)程集控”管理模式進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對黔東火電廠遠(yuǎn)程安全監(jiān)視；代表公司與水文部門、氣象部門、防汛部門、電信運(yùn)營商等單位聯(lián)系、協(xié)調(diào)；向中電投集團(tuán)公司報(bào)送各類生產(chǎn)運(yùn)營信息以及各類生產(chǎn)報(bào)表。系統(tǒng)建設(shè)預(yù)留小水電、風(fēng)電等接入接口。

通過完成集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電廠接入系統(tǒng)等的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對電廠信息的實(shí)時(shí)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)方集中控制，滿足電廠現(xiàn)場“無人值班”，遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)安全監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和日常運(yùn)行管理需要。2010年11月，碗米坡電廠率先實(shí)現(xiàn)了“無人值班、遠(yuǎn)程集控”，爭取在三年內(nèi)公司所屬13座水電廠實(shí)現(xiàn)“無人值班、遠(yuǎn)程集控”，電站實(shí)現(xiàn)少人值守，夜間關(guān)門運(yùn)行。

3 系統(tǒng)具有功能

集控中心功能主要包括對流域內(nèi)各梯級電站的運(yùn)行進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視、控制和日常運(yùn)行管理，各電站總負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配（站間AGC/EDC功能），水資源的優(yōu)化調(diào)度等。

集控中心自動化系統(tǒng)主要包括集中監(jiān)控系統(tǒng)和流域梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)，流域梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)主要根據(jù)梯級來水情況及防洪、航運(yùn)等其他要求，實(shí)現(xiàn)梯級水庫的水務(wù)綜合管理、流域水文預(yù)報(bào)、水庫聯(lián)合調(diào)度、梯級經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。集中監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)流域梯級電站的信息采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和控制（SCADA）、經(jīng)濟(jì)調(diào)度EDC、梯級AGC，自動電壓調(diào)整（AVC）等，滿足水電站操作控制、生產(chǎn)調(diào)度、集中監(jiān)控需要；并滿足有關(guān)調(diào)度部門通過本系統(tǒng)完成梯級各水電站的五遙（遙信、遙測、遙調(diào)、遙控和遙視）功能；接受上級調(diào)度下發(fā)的控制指令，實(shí)現(xiàn)梯級水電站及水電站群發(fā)電實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度。

3.1 監(jiān)視與控制

3.1.1 數(shù)據(jù)采集及處理

（1）直接采集各現(xiàn)地單元級LCU的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每個(gè)電廠側(cè)配置兩臺集控接口通信機(jī)，集控接口通信機(jī)與電廠操作員站配置成一個(gè)采集隊(duì)列，優(yōu)先級高的負(fù)責(zé)采集并在局域網(wǎng)內(nèi)廣播，所有工作站網(wǎng)絡(luò)同步接收，保證數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)同步。電廠側(cè)集控接口通信機(jī)通過IEC60870-5-104規(guī)約將采集到的數(shù)據(jù)送至集中監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信機(jī)，遠(yuǎn)程通信機(jī)收到數(shù)據(jù)后在局域網(wǎng)內(nèi)廣播，操作員工作站等同步接收。

（2）自動生成各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫。

（3）事件自動記錄處理。對各種事故進(jìn)行自動辨識與記錄，并將辨識的事故通過報(bào)警、報(bào)表等方式實(shí)時(shí)反饋給值班人員。

3.1.2 安全監(jiān)視

能夠?qū)舅鶎偎姀S的水輪發(fā)電機(jī)組、機(jī)組輔助設(shè)備、調(diào)速器系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)及接地開關(guān)、線路保護(hù)、公用設(shè)備、廠用電、進(jìn)水口閘門、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及通信通道等的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)視。

3.1.3 控制與調(diào)節(jié)

集控中心可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開停機(jī)，負(fù)荷調(diào)整，開關(guān)、刀閘分合及重要輔助設(shè)備、AGC/AVC等控制與調(diào)節(jié)。

3.1.4 區(qū)域集控

集控中心設(shè)置五個(gè)操作員站，根據(jù)需要須實(shí)現(xiàn)13個(gè)電廠（設(shè)計(jì)達(dá)20個(gè)以上）監(jiān)控功能,因此采用“區(qū)域集控”模式。考慮上、下游電站水力聯(lián)系及效益最大化、電站裝機(jī)臺數(shù)、控制可靠性最高等要求，集控中心對現(xiàn)已建、在建13個(gè)水電廠擬分成五個(gè)區(qū)域進(jìn)行集控：

1）三、掛、白區(qū)域：負(fù)責(zé)三板溪、掛治、白市電廠

2）托、洪區(qū)域：負(fù)責(zé)托口、洪江電廠

3）五、凌區(qū)域：負(fù)責(zé)五強(qiáng)溪、凌津?yàn)╇姀S

4）東、株、馬區(qū)域：負(fù)責(zé)東坪、株溪口、馬跡塘電廠

5）碗、近、黑區(qū)域：負(fù)責(zé)碗米坡、近尾洲、黑麋峰電廠

集控中心的“區(qū)域值班員”對“區(qū)域”內(nèi)的電廠進(jìn)行遠(yuǎn)程集控，實(shí)現(xiàn)“一人一席一廠”到“一人一席多廠”的轉(zhuǎn)換，集中監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互界面、綜合報(bào)表、事故顯示及篩選的設(shè)計(jì)均按照“區(qū)域集控”模式實(shí)施，功能上完全滿足“區(qū)域集控”的要求。

3.2 系統(tǒng)通信

（1）與電力調(diào)度通信中心的通信

調(diào)度通信中心與集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互，集控中心將各個(gè)電廠的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)地反饋給電力調(diào)度通信中心，并且接受調(diào)度通信中心的AGC、AVC及其他控制指令。

（2）與單元級各LCU進(jìn)行通信

與梯級電站LCU通信，實(shí)現(xiàn)“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)”功能。

（3）與其他系統(tǒng)通信

實(shí)現(xiàn)與流域梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)、繼電保護(hù)運(yùn)行及故障信息管理系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制管理系統(tǒng)、發(fā)電及檢修計(jì)劃決策系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測及分析系統(tǒng)、集中式生產(chǎn)管理系統(tǒng)等各總站系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)信息交互與共享。

與視頻監(jiān)控系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)“遙控”與“遙視”智能聯(lián)動。

3.3 集控AGC/AVC

根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)指令，對集控電廠機(jī)組的有功/無功出力進(jìn)行自動分配，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。

集控AGC有三種方式：

（1）調(diào)度下達(dá)電廠總負(fù)荷到集控中心，集控AGC分配負(fù)荷至機(jī)組，集控系統(tǒng)下發(fā)到電廠機(jī)組執(zhí)行。五強(qiáng)溪、三板溪等網(wǎng)調(diào)直調(diào)電廠采用此方式實(shí)現(xiàn)。

（2）調(diào)度下達(dá)電廠總負(fù)荷直接到電廠，電廠AGC分配負(fù)荷到機(jī)組，集控中心負(fù)責(zé)電廠AGC的操作（如AGC功能、機(jī)組成組的遠(yuǎn)程投/退等操作）。碗米坡、掛治等省調(diào)直調(diào)電廠采用此方式實(shí)現(xiàn)。

（3）調(diào)度下達(dá)流域總有功到集控中心，集控EDC/AGC分配負(fù)荷到流域各電廠機(jī)組，集控系統(tǒng)將指令下發(fā)到各電廠機(jī)組執(zhí)行。遠(yuǎn)期擬采用此方式。

集控AVC有如下兩種方式：

1）調(diào)度下達(dá)電廠母線電壓給定值等指令到集控，集控AVC分配無功值到機(jī)組，集控系統(tǒng)下發(fā)到電廠機(jī)組執(zhí)行。五強(qiáng)溪、三板溪等網(wǎng)調(diào)直調(diào)電廠采用此方式實(shí)現(xiàn)。

2）調(diào)度下達(dá)各電廠母線電壓給定值等指令直接到各電廠，電廠AVC計(jì)算分配無功值到機(jī)組，集控中心負(fù)責(zé)電廠AVC遠(yuǎn)程投/退等操作。碗米坡、掛治等省調(diào)直調(diào)電廠采用此方式實(shí)現(xiàn)。

3.4 歷史數(shù)據(jù)及WEB、趨勢分析功能

安全I(xiàn)區(qū)配置兩套歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（采用ORACLE 11g），通過數(shù)據(jù)庫表優(yōu)化設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，系統(tǒng)能保存一年以上秒級數(shù)據(jù)量。

安全I(xiàn)I區(qū)配置報(bào)表工作站，安裝HReport報(bào)表軟件及SMA2000狀態(tài)監(jiān)測軟件，通過硬件防火墻安全訪問安全I(xiàn)區(qū)歷史數(shù)據(jù)庫。HReport可快速生成電廠生產(chǎn)報(bào)表，并對其進(jìn)行方便、有效的管理及查閱。SMA2000狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)是一個(gè)海量歷史數(shù)據(jù)存儲、管理分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測，故障分析與追憶，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能存在的安全隱患，為檢修決策與故障分析提供依據(jù)。

安全I(xiàn)II區(qū)配置WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器及WEB發(fā)布服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)web發(fā)布功能。系統(tǒng)畫面可自動轉(zhuǎn)換為SVG格式在WEB站點(diǎn)上展示及動態(tài)縮放，可提供多種動態(tài)效果。

4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

五凌電力實(shí)現(xiàn)“無人值班、遠(yuǎn)程集控”的支撐系統(tǒng)主要包括：通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、流域水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障錄波管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、集中式生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。各系統(tǒng)按照電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)要求分屬在不同安全區(qū)域。其總體結(jié)構(gòu)圖見圖1：

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

4.2 集控中心站結(jié)構(gòu)

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可分為生產(chǎn)信息查詢層、控制層、非控制層和接入層，相應(yīng)的集控中心監(jiān)控系統(tǒng)也由四個(gè)局域網(wǎng)組成，分別是：生產(chǎn)控制網(wǎng)（安全I(xiàn)區(qū)）、生產(chǎn)非控制網(wǎng)（安全I(xiàn)I區(qū)）、生產(chǎn)管理信息網(wǎng)（安全I(xiàn)II區(qū)）和接入網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)安全與設(shè)置完全滿足國家經(jīng)貿(mào)委與電監(jiān)會“關(guān)于電力系統(tǒng)二次安防”的規(guī)定。

生產(chǎn)控制網(wǎng)采用千兆以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，配置2臺千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，生產(chǎn)控制網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器和工作站等設(shè)備采用熱備用冗余配置的方式與兩臺交換機(jī)連接。生產(chǎn)非控制網(wǎng)配置1臺1 000 M以太網(wǎng)交換機(jī)，用以連接仿真培訓(xùn)和專家系統(tǒng)站、語音報(bào)警及ON-CALL系統(tǒng)工作站、報(bào)表管理工作站、遠(yuǎn)程維護(hù)和診斷服務(wù)器及流域梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)等。生產(chǎn)管理信息網(wǎng)配置1臺1 000 M以太網(wǎng)交換機(jī)，主要連接WEB發(fā)布服務(wù)器、WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器及流域梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)外網(wǎng)交換機(jī)等有關(guān)設(shè)備，并通過防火墻與公司管理信息系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)電站監(jiān)控WEB發(fā)布功能。

為了實(shí)現(xiàn)安全隔離與信息安全，生產(chǎn)控制網(wǎng)與生產(chǎn)非控制網(wǎng)配置2套防火墻裝置隔離，生產(chǎn)管理信息網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)安全隔離設(shè)備與集控中心生產(chǎn)控制網(wǎng)連接。

接入網(wǎng)包括與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及遠(yuǎn)程集控電廠的接入網(wǎng)，均采用100 M以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，接入交換機(jī)共4套，其中2套與中心站遠(yuǎn)程通信機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程集控電廠的數(shù)據(jù)通信，另外2套分別與遠(yuǎn)程調(diào)度系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)與上級調(diào)度機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)通信。為了確保遠(yuǎn)程通信安全，在集控中心站與通信對側(cè)（遠(yuǎn)程集控電廠、電網(wǎng)調(diào)度）均安裝了縱向加密認(rèn)證裝置。集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)電站接入網(wǎng)采用主、備用通道傳輸數(shù)據(jù)，主用通道采用1×2Mbit/s電力光纖專用通道（E1 G.703接口），備用通道采用1×2 Mbit/s電信光纖專用通道（E1 G.703接口）。

作為遠(yuǎn)程集控的核心系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)視子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行子系統(tǒng)、信息交互子系統(tǒng)等。其中：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)--實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程水電廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、綜合數(shù)據(jù)計(jì)算、開/停機(jī)控制、順序控制、負(fù)荷調(diào)節(jié)、事故追憶等。

（2）經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行子系統(tǒng)--根據(jù)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求，實(shí)現(xiàn)水電廠遠(yuǎn)程自動發(fā)電控制（AGC）與自動電壓控制（AVC）；根據(jù)電廠保護(hù)信息、機(jī)組振動區(qū)等，優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷分配，在確保安全的基礎(chǔ)上，提高經(jīng)濟(jì)效益；力爭實(shí)現(xiàn)上下游電廠匹配經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與流域聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

（3）信息交互子系統(tǒng)--與流域水調(diào)自動化系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)水電廠及流域經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；與集中式視頻監(jiān)控系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)“遙控”與“遙視”智能聯(lián)動；與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與集成數(shù)據(jù)分析。

4.3 集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

集控中心與電廠之間利用集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)采用二層結(jié)構(gòu)，核心層設(shè)在集控中心，采用兩臺高性能的核心路由器；接入層在各個(gè)電站，每個(gè)電站配置兩個(gè)接入路由器。集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用主、備用專用通道傳輸數(shù)據(jù)，主用通道采用電力光纖1×2 Mbit/s專用通道（E1 G.703接口），備用通道采用電信光纖1×2 Mbit/s專用通道（E1 G.703接口），電信光纖傳輸通道優(yōu)先級低于電力光纖傳輸通道，當(dāng)電力專用通道中斷時(shí)，電信專用通道在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)切換為主運(yùn)行通道運(yùn)行，一旦電力光纖專用通道恢復(fù)正常，電信專用通道自動還原為備用。

集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)傳輸集控中心與各電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、水情及水調(diào)自動化系統(tǒng)、繼電保護(hù)運(yùn)行及故障信息管理子站等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。劃分為實(shí)時(shí)VPN和非實(shí)時(shí)VPN兩個(gè)通道，實(shí)時(shí)VPN傳輸發(fā)電、泄洪閘門等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，非實(shí)時(shí)VPN傳輸水情、水調(diào)、電能計(jì)量、故障錄波等非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，優(yōu)先保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。正常情況下，實(shí)時(shí)VPN數(shù)據(jù)通過主用電力光纖專用通道傳輸，非實(shí)時(shí)VPN數(shù)據(jù)通過備用電信光纖專用通道傳輸（見圖2）。

圖2 集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

4.4 電站接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)主、備通道與集控中心連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信。每個(gè)電站配置2套遠(yuǎn)控通信站（分別為：主用A站與備用B站）、3臺接入網(wǎng)交換機(jī)、2臺接入路由器、2臺縱向加密認(rèn)證裝置、1臺硬件防火墻等設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全接入。其中，縱向加密認(rèn)證裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)VPN數(shù)據(jù)的加密認(rèn)證，硬件防火墻實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)VPN數(shù)據(jù)的縱向安全隔離。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕姀S接入系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級依次為：A站電力專用通道、B站電力專用通道、A站電信專用通道、B站電信專用通道。

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）五凌電力集控中心具有“跨省、跨調(diào)度、跨流域、多電源類型”的特點(diǎn)，且電廠數(shù)目眾多（共14個(gè)電廠接入），在國內(nèi)沒有任何先例可以借鑒。

（2）采用“區(qū)域值班員”的概念，系統(tǒng)共設(shè)5個(gè)“區(qū)域值班員”，單個(gè)值班員可監(jiān)控隸屬不同調(diào)度關(guān)系的2-3個(gè)電廠。

（3）集中監(jiān)控系統(tǒng)與電站監(jiān)控系統(tǒng)、泄洪閘門控制系統(tǒng)統(tǒng)一采用IEC60870-5-104規(guī)約通信，解決不同電站監(jiān)控系統(tǒng)（南瑞自控公司EC2000系統(tǒng)、奧地利ELIN公司SAT250系統(tǒng)、西門子SPA-3000系統(tǒng)、ABB公司AdvantOCS控制系統(tǒng)等）及泄洪閘門控制系統(tǒng)的兼容性問題。利用集中監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電廠泄洪閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（4）系統(tǒng)硬件平臺建立完全遵循國家經(jīng)貿(mào)委及電監(jiān)會關(guān)于“電力系統(tǒng)二次安防”的規(guī)定，并以“安全分區(qū)，網(wǎng)絡(luò)專用，橫向隔離，縱向認(rèn)證”為原則，核心服務(wù)器加裝了UNIX操作系統(tǒng)核心加固軟件，利用硬件防火墻實(shí)現(xiàn)安全Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)的隔離，利用正反向物理隔離裝置實(shí)現(xiàn)安全Ⅰ、Ⅱ區(qū)與安全Ⅲ區(qū)的隔離，利用縱向加密認(rèn)證裝置實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度和電廠通信的信息加密，提高了系統(tǒng)病毒免疫力，并加上系統(tǒng)本身安全可靠的操作控制策略，從硬件及軟件上保證了系統(tǒng)的安全可靠性。

（5）系統(tǒng)采用多TCP/IP連接并行工作模式及主進(jìn)程+多子進(jìn)程+多線程等多種技術(shù)，具有強(qiáng)大的SCADA數(shù)據(jù)采集功能、安全可靠的操作控制策略與完善的系統(tǒng)應(yīng)用功能，滿足電網(wǎng)以及電廠各種需求；擁有靈活的智能報(bào)警功能與完善的重復(fù)報(bào)警處理機(jī)制，所有系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算機(jī)間通過通信協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)全部任務(wù)，降低了單個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備軟件維護(hù)與管理的復(fù)雜度。

（6）集控中心操作員站采用高可靠性的無主對等模式，集控中心與電站通信機(jī)采用雙機(jī)冗余熱備用及電力、電信雙冗余專網(wǎng)通道；全冗余的雙光網(wǎng)絡(luò)通信，通過自動冗余切換實(shí)現(xiàn)主備設(shè)備間安全無縫切換，保證集控任何節(jié)點(diǎn)只要有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)正常即可實(shí)時(shí)收到全部數(shù)據(jù)和控制，確保了整個(gè)集中控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（7）首次采用粒子群人工智能模型進(jìn)行AGC/EDC有功優(yōu)化分配及采用自適應(yīng)自學(xué)習(xí)算法求解有功頻率調(diào)差系數(shù)和無功電壓調(diào)差系數(shù)等方法，提高發(fā)電效率3%以上。

6 總結(jié)

五凌電力多流域梯級電站集中監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)充與維護(hù)，與多個(gè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)信息共享與集成。采用高可靠性無主對等集成模式，確保單個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)其他系統(tǒng)不受其影響。系統(tǒng)具有“跨省、跨調(diào)度、跨流域、多電源類型”的特點(diǎn)，2010年4月，完成集控中心站軟硬件系統(tǒng)安裝調(diào)試，2010年5月至8月，相繼完成碗米坡、三板溪、掛治、五強(qiáng)溪等電廠接入設(shè)備安裝與初步調(diào)試工作。碗米坡、掛治、三板溪水電廠分別于2010年11月、2011年4月、2011年5月實(shí)現(xiàn)“無人值班、遠(yuǎn)程集控”試運(yùn)行。預(yù)計(jì)2012年五凌電力所屬13個(gè)水電廠全部實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控功能后，共可減人130余人，在實(shí)際應(yīng)用過程中將取得了良好的運(yùn)行效果。

[1]譚文勝.關(guān)于推行水電廠“無人值班、集中控制”若干問題的思考[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2010.(3)

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[5]劉曉波.水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢探討[J].水電廠自動化,2007,(04).

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[7]國電發(fā)[2002]685號文.國家電力公司水電廠無人值班的若干規(guī)定[Z].

[8]國電安生（1996）484號文.電力部水電廠“無人值班”（少人值守）的若干規(guī)定[Z].