流域水電廠集控中心監控系統建設與優化

饒立波

摘 要 隨著我國用電量的大幅增加，各類型發電廠也逐漸增多，水力、火力、風力、太陽能等技術也被更加深入的運用在了發電工作中。而面對日益增加的工作量和技術要求，對水電廠的集控中心監控系統的建設也勢在必行。它是順應水電站群的遠程集中監控發展趨勢的，利用計算機技術對各水電廠之間或內部建立其數據網，采用橫縱向二次安全預警措施。本文簡要論述了流域水電廠集控中心監控系統的建設與優化，以期能為相關工作提供參考。

關鍵詞 流域水電廠;集控中心;監控系統;建設

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-021-01

隨著我國市場經濟的不斷發展，我國工業、農業、企業、住宅等各方面的用電量也在逐年增加，這對各電廠的發電工作提出了新的挑戰。水電廠作為我國最主要的發電機構之一，其不單單承擔著為流域地區提供穩定、安全的電能的責任，還需要實時監控流域的洪澇和水資源利用問題。水電站群的建設有利于當地水力發電工程建設，但對其管理也是一個重要問題。集控中心監控系統能夠有效整合水電站群，對各水電站進行統一監控、統一調度、統一優化配置等工作，能夠極大程度的提高工作效率，增長對相關危險和事故的反應時間。

1 水電廠集控中心監控系統的結構和功能

1）總體構架。為了保證各發電站在無值班人員的情況下也可以安全穩定的運轉，集控中心的監控系統必須保證自身的穩定、安全、實用以及技術的先進性等特性，發揮其遠程控制核心的作用。因此，其總體結構必須滿足以下條件：①分布式結構。集控中心的監控系統的構成是建立在各個網絡節點機組成的監控系統網上，其采用分布式結構，確保每一個網絡節點機出現故障后，其只能夠影響該網絡節點機所管理的區域，對于整個流域梯次電站群系統沒有任何影響，大大增加了安全性和穩定性;②冗余結構。隨著目前以太網技術的不斷創新發展，在集控監控系統設置內網時需要利用組網較簡單、結構較清晰的雙星型快速交換式以太網。同時，在各主要功能節點上采取雙機冗余的模式，這樣做可以有效提升監控系統整體的穩定性、操作簡便性以及維護簡便性等;③開放式結構。由于目前在流域發電站群的建設是采取分期建設的形式，因此集控中心的構建也采用滾動式構建模式。同時，現在的系統軟件更新速度較快，使得對軟硬件的安裝需要采取模塊化及結構化的模式，這樣就可以對后期系統建設提供方便，便于系統規模的擴大。

2）主要組成部分及功能。為了讓各流域水電廠的遠程監控及優化能夠達到預期的標準，對于集控監控系統的各網絡節點的建設必須包含服務器搭建、歷史數據庫的建設、通訊網絡建設以及操作站建設等。其核心在于建立雙局域網，以此保證了各節點機能夠分擔功能，數據能夠分散保存。同時，各節點機系統間相對獨立并且地位平等，以免在后期系統擴充時對原系統造成過大的影響。

3）輔助服務功能結構。除了上述兩大結構以外，集控監控系統中還包含了第三大結構——輔助服務功能結構，其雖然在整個系統中起著輔助的作用，但是其也是整個系統得以穩定運行的保證。

①時鐘同步功能。在建設集控監控系統時，必須在其內部設立一個冗余高精度時鐘同步裝置。該裝置的主要作用在于輔助各節點機調整時間，確保整個系統在時間上的同步性。同時，根據二次安全預防規則，時鐘同步裝置應與GPS和北斗衛星進行連接，以保證兩套互相對立的對時系統。

②工程師站。整個系統需要配備至少一個供工程師進行維護的站點，其是當系統在出現故障和維護時將其作為人機接口。它的主要作用是實現系統的遠程維修、啟動，軟件的升級、開發和修改，數據庫的傳輸和維護等，輔助工作人員完成相關管理維修工作。

③ON_CALL功能。這是一個全新的利用移動通信端口，以短信的形式向外部發出預警信號，報告當前系統監控到的事故、故障以及危險情況，讓維修人員能夠第一時間掌握預警信息，做出最快的反應，減小損失率。

④數據發布功能。為確保監控系統內各子系統間的數據交換和統計，數據發布功能監控系統必備的一項功能。其可以通過兩臺以下冗余的接口服務器，將各發電站內的實時數據進行Web發布，同時利用安全系統保證數據交換時不會丟失或泄露。

⑤培訓站。建議在監控系統上配備一臺培訓站，用于相關工作或維護人員進行模擬作業，以使維護人員對系統操作與維護的熟練度進一步提高，還可以為系統軟件的開發和利用提供試驗平臺。大大增加了工作人員的技術熟練度和相關知識的掌握，避免了事故發生時的手忙腳亂，延誤維修時機。

2 流域梯級電站通信網絡結構

1）組網方式和特點。集控監控系統組網方式的影響因素有很多，包括通信通道帶寬、監控系統通信協調性、監控系統技術等。一般情況下采用以下三種模式，分別為：直接控制各梯級電站的機組、通過遠動裝置控制各梯級電站的機組、網關機與各梯級電站監控系統廠站側網關機通信。這三種模式各有自身特點，第一種屬于直接控制，因其不設廠站級計算機，因此結構相對簡單，適合于中小規模電站群使用;而第二種則是需要通過微機終端對信息進行上傳和采集，并且需要經過主監控系統才能夠發布命令;第三種結構完全，系統內部分工明確，能夠靈活控制各梯級電站間的數據傳輸，既可以直接下達命令，又可以利用各梯級電站下達命令。

2）通信規約選擇。我國目前對于通信規約要求比較高，標準化進程極快，目前比較常用的兩款規約標準分別是IEC60870-5-101和IEC60870-5-104。因流域監控系統需要系統內運作相對穩定且安全，所以建議采用雙規約模式。在通信通道帶寬的光纖平臺采用IEC60870-5-104;而對于較窄的衛星平臺則采用IEC60870-5-101。

3 二次安全防護系統

1）防護要求。二次安全防護的主要目的在于加強電力二次系統的邊界防護。為確保數據上傳和轉換時的安全性，其安全防護措施必須在以TCP/IP的基礎上進行通信，其內容主要包括安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證，保證整個監控系統的安全。

2）防護措施。二次安全防護的措施有很多種，其中包括主機加固、縱向加密認證、入侵檢測、防火墻安全識別。通過對網絡中可能出現的隱患進行防護，識別入侵系統的外來數據，并利用殺毒軟件進行清除。

4 總結

流域水電廠集控中心監控系統的穩定運行對于水電廠的管理有著極重要的意義，其保證了該地區電力調度的安全性、穩定性和可靠性，充分發揮了系統在遠程控制上的調節能力，促進了電站群的穩定運行，提高了工作效率，同時也降低了事故的發生率。

參考文獻

[1]單文坤，王國華.流域梯級水電站集控中心監控系統設計與實現[J].內江科技，2010（09）.

[2]黃華東，蘇涵.對集控中心遙控操作安全約束系統的研究[J].廣東科技，2011（12）.

[3]張照璇.基于集控站報文溢出影響電力系統運行的研究[J].科技致富向導，2011（15）.

[4]楊燁，梁艷，宋占黨.烏魯木齊電業局虛擬大集控建設的研究與探討[J].廣東科技，2011（20）.

[5]韓曉輝.馬鋼南山礦電力調度集控系統應用分析[J].科技資訊，2011（29）.endprint