水電遠程集控自動化系統的應用研究

摘 要：所謂水電遠程集控自動化系統，就是對一定范圍內的水電站進行統一集中管理，控制中心具有調度和指揮的權力。其需要對所有水電站中的設備運行情況以及發電情況進行監督，并根據實際需要發布調度指令，對于各個水電站的安全穩定運行具有重要意義。文章對水電遠程集控自動化系統進行概述，并分析了該系統的具體運用。

關鍵詞：水電遠程集控；自動化系統；應用

前言

隨著社會經濟的發展，水電站的建設規模不斷擴大，對人們的生產生活產生積極影響，同時也為水電站的綜合管理工作帶來挑戰。為了做到對水電站進行集中控制，水電站管理單位建立起了遠程集控自動化管理系統，該系統收集并整理所有水電站信息，能夠根據具體情況進行水庫聯合優化調度，對于提升資源的利用率、提高水電站的經濟效益具有重要作用。

1 水電遠程集控自動化系統概述

1.1 系統組成

集控中心是該系統的指揮部門，該部門與各個水電站的計算機監控系統聯網，觀察所有水電站的運行情況，實現對梯級水電站的指揮和管理。這種管理方式能夠大大減少對人力資源的依賴，降低各個水電站的運行成本。由于是通過計算機網絡來實現監控，水電站可以做到少人值守甚至是無人值守，因此除了控制中心以外，控制范圍內的每個水電站都要設置一套完整的網絡系統，所有設備都要連接在系統內。除此之外，還包括以下內容：一個綜合數據平臺，負責收集并整理所有水電站數據；一個電能量采集系統，負責管理水電站電能信息；還有一些顯示系統，負責對數據進行分析，并在大屏幕上顯示出來，為管理者的決策提供依據[1]。

1.2 系統管理范圍分析

該系統的控制范圍如下：首先，電網調度機構根據用電需求下達調度命令，各個水電站接收到命令以后，開始執行機組啟停動作，通過自動調整或者是手動調整來控制有功功率，改變發電機組的運行狀況，對相應的泄洪閘門進行指揮。而具體監視范圍如下：系統需要監視各個水電站的電氣參數、發電機組以及所有發電設備的運行狀況、各個水庫的水文數據、電力輸送狀況以及泄洪閘門的狀態等。一旦某個環節出現異常，系統就會發出警告，工作人員從監控中心數據中分析故障具體位置，并作出應急指揮。

2 水電遠程集控自動化系統的應用

2.1 集控中心與各個水電站之間的通信

集控中心與各個水電站之間只有實現順利通信，才能實現遠程控制和管理，具體通信通道有以下三種方式：其一是電網專用通道，這是二者之間實現通信的主要方式；其二是電信網絡通道，屬于一種備用傳輸方式，一旦主通道出現問題，該通道就會被啟用；其三是衛星通信，也屬于一種備用傳輸方式，做到有備無患。傳輸過程中可以根據實際情況自動切換通道，提升數據傳輸的可靠性，同時具備故障報警功能。受控范圍內的水電站與控制中心進行遠動數據傳輸，集控中心作為客服端會發送鏈接請求，并對通信鏈路進行實時監控，如果發現異常，立即進行無擾切換，并發出異常警告[2]。

2.2 控制策略分析

集控中心對水電站的控制策略如下：首先，要對所有水電站進行分層控制，要求這些水電站建設完整的信息監控系統，與集控中心進行數據交換。這些場站都要分為三個控制層，其一為現場層，其二為集控層，其三為調度層，閉環調節過程要依靠監控系統；其次，集控中心在管理各個水電站的過程中要做到控制權與操作權區分。其中控制部門管理各個控制層，控制過程中有權進行操作；最后是要對老水電站進行管理，要求老水電站完善監督管理系統，按照以上要求設定控制權和操作權，與集控中心建立聯系[3]。

2.3 控制模式的探索與完善

集控模式在建設完成以后，還要根據實際要求不斷對其進行探索和完善，逐漸擴大該系統的應用范圍。

2.3.1 控制范圍的擴大

一些改造后的老水電站或者新建水電站逐漸被納入管理范圍，值守人員的工作性質發生改變，主要是利用計算機系統對設備的運行情況進行監督。由于監控系統的自動化水平不斷提升，少人值守逐漸向著無人值守的方向發展，監控信息也不僅僅局限在設備參數信息以及故障信號信息等，還延展到了監控影響組織工況變化的信息，即系統不僅要對異常做出警告，還有收集機組重要信息，例如油、水以及溫度的參數變化等，并根據這些信息分析出導致異常的原因，這樣才能做好處理和調度工作。同時還要進一步降低值班人員的工作量，對監控內容進行簡化，在系統中添加一些計算內容，系統對收集到的數據自動計算，反映出設備或者是機組的狀態以及趨勢。

2.3.2 多站接入模式應用

多站接入模式，最初遠程集控自動化系統的設計只是針對一個廠站，集控中心所接收到的畫面以及報表等信息都是對該廠站監控界面的復制，這種模式更像是水電站向集控中心“報告”運行情況，這種監控模式顯然已經不能滿足實際要求。如今集控中心已經向著多站接入的方向發展，對于監視畫面也不再是簡單復制，而是經過優化處理，優化原則為分層顯示，在主監視層面保留幾幅重點畫面，其余畫面可以通過這些重點畫面鏈入，這樣就能明確監控重點。同時，具體畫面顯示方式可以根據工作人員的操作習慣來設定，一般每站分為四個屏幕，其一是報警屏幕，主要通過該屏發現一些異常情況；其二為主接線監視屏，主要通過該屏了解機組整體運行狀況；其三為AGC/AVC監視屏，主要通過該屏了解重要設備運行狀況；其四為開停機操作屏，通過該屏控制開機和停機操作[4]。

2.3.3 控制功能的完善

遠程集控自動化系統的控制功能在應用過程中不斷完善，體現出集中性的特征，做到了水電合一。系統要全面掌握各個水電站的水情，包括水位上升和下降情況、機組流量情況，同時掌握各個地區用電需求，根據實際需要合理調度資源。另外，系統在發展過程中還注重開發一些高級功能，不斷提升控制的自動化水平。例如，可以對現場直接感知到的信息進行加工，得到準確的振動擺動及負荷波動信息，使系統可以正常運行。隨著系統應用范圍的擴大，系統相應軟件的規范不斷修改，對于一些新建水電站來說，可以采取離線背靠背調試的方式，新廠在將機組接入到控制系統以后就可以正式使用了。對于已經規劃完成的系統，可以在投產時直接對機組進行修改和完善，并且對機組進行在線調試，對于所有現有數據，可以要求軟件開發方對其進行集中改造，合理建設數據庫，防止調試對機組產生不良影響。

3 結束語

水電遠程集控自動化系統的應用能夠對管轄范圍內的水電站進行統一管理，實現遠程監控、調度以及指揮，制定水資源調度計劃以及發電計劃，并參與到市場運作中，對于有效利用水庫資源、降低發電成本具有重要意義。建議水電站管理部門積極建設該系統，實現對水電站的有效管理。

參考文獻

[1]孫明慧.遠程集控站自動化系統的設計與研究[J].節能，2010，12（9）：45-48+3.

[2]張斌.中央泵房自動化遠程集控系統的研究與應用[J].能源與節能，2015，10（5）：120-121.

[3]左天才.烏江流域梯級水電站群遠程集控系統多電站、多應用系統的集成和兼容技術研究[A].中國水力發電工程學會信息化專業委員會.中國水力發電工程學會信息化專委會2007年學術交流會論文集[C].

[4]田啟榮，胡春林.跨流域水電廠群遠程集控系統高級功能規劃與應用[J].水電站機電技術，2011，14（2）：22-27+64.