區域小水電站群集控系統模式設計與實現

羅曉勇

（國網四川雅安電力（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的居民生活和企業發展程度，尤其是在一些偏遠的山區，在同一個區域內部，含有多個小型水電站，這給當地的發展帶來了積極的影響，但是，與此同時，還出現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控已經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模式的設計和應用進行分析和討論。

一、有關集控系統的分析

在一定的區域內，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。區域水電站需要按照統一的管理原則進行優化設計，能夠使這些小型水電站在調控上實現一體化，可以通過遙控、遙信、遙調以及遙測進行各個接入口位置和平臺的設計。在這些設備的控制上主要采用計算機網絡連接系統，這樣可以對整個區域中的水電站進行監督。目前計算機科學技術得到了迅猛的發展，這使得集控系統與計算機之間實現了真正意義上的聯網，對各個水電站所運行的狀態以及運行的參數進行了解，由此，管理人員和對設備運行進行負責的人員，可以及時的掌握水電站的運行狀況。計算機網絡不僅要與水電站的總機聯系，還要個各個級別的分系統進行連接，接受總機的調度和管理，規范運行。以上這些做法能夠對水電站的負荷進行合理的分配，以此來使區域的水文電力情況得到優化。提高水電站的經濟效益，對此區域內部的綜合治理提供便利條件。

集控系統所使用的計算機軟件應該更具模塊化，優化各方面的結構設計，這樣系統在進入工作狀態以后可以有能力進行規?；臄U充，遇到系統問題能夠進行自我診斷。若計算機集控系統某一部分出現問題，那么該系統可以保持正常的工作狀態，若要提供集控系統的訪問，就要對外部的接口和網絡發布功能進行豐富配置。

二、集控系統的設計原則

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

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

三、區域小水電站群集控結構

（一）結構分析

集控中心為了提升自動化，減少人員設置，一般按照無人值班的設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，選擇計算機監控系統進行全面的監督和管理，另外引進高科技的軟件和硬件武裝系統。此集控系統的穩定安全運行能夠提升水電站的運行狀態，利用一些冗余技術和全面分布式的系統結構可以使集控系統更加安全、實用、可靠和經濟。集控中心是由計算機監控系統、水電站的遠程控制中心共同構成的，使用開放的分層結構對水電站的運行狀態和各種數據進行監督控制。本文所討論的系統采用IEEE802.3設計方案，使用分層新樣式的快速交換式以太網。

（二）網絡結構分析

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定為100M；廠站層：該層主要負責對水電站進行監督和控制，需要利用100M的網絡與現地層進行連接，所選網絡為光纖星形網。現地層就是對現場設備進行控制的層，利用大網進行連接。在調度層，要選擇較為專業的通訊數據網完成連接。在區域水電站的集控系統中，交換機是控制整個網絡的核心部分，它主要與其他交換機進行聯絡，然后形成較大的一個星形狀的網絡。在集控系統中，上位機要連接網絡然后實現對水電站中LCU的控制，這樣流域的運行能夠被更加全面的遙控遙測，提升水電站的經濟運行和調度功能。這樣能夠在很大程度上矯情水電站的數據傳輸，以免集控中心的數據傳輸被上機系統所干擾。與此同時，在區域水電站的集控中心，計算機網絡所監視的到的數據要與其所在的上一級調度進行數據通信才能完成每一個級別的調度機構所需要的水電站信息的傳輸。

四、集控系統的配置

（一）硬件配置

在集控系統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，且能夠完成多任務工作站的建構。此硬件設置的功能是對數據進行實時的采集和處理，并且把這些數據想通訊站報告。兩臺主機主要是對集控中心各個部分的電站進行監督和管理，通過AGC計算和處理對水電站情況進行反應，同時還能對故障進行分析，一些小故障可以進行自我修復。

配置需要通信服務器、web服務器以及GPS系統和打印機。打印機選擇黑白激光的，然后完成各項打印任務。GPS系統需要對串口進行監控以使其能夠與服務器的時鐘同步。Web服務器，需要對監控系統進行安全檢測，保障安全的基礎上設置隔離裝置，與外網進行連接，這樣，授權對象就可以通過計算機網絡瀏覽器對水電站的運行情況進行了解。通信服務器的存在，是用于實現調度和集控之間的通訊，一般在節省成本的情況下，服務器還要設置與其水電站的通信結構。

（二）集控系統的控制

區域性的水電站，需要進行統一的管理和操控。按照現地優先的原則，對一些控制權限進行設定。在水電站集控系統正常運行的情況下，集控中心需要對所有的分系統進行遠方控制和監督。如果梯級的控制中心和水電站之間出現通訊故障或設備遇到檢修，則需要把電站的控制權力轉移到電廠。一般按照“選擇-確認和執行”的方式進行，這樣每一個步驟的軟件都需要進行校驗，發現錯位及時的關閉該系統的邏輯功能，以免硬件發生損壞。

結語

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

[1]鄭舒天.小水電站群智能調度系統的研究與實現[D].浙江工業大學，2014.