觀音巖水電站遠程控制室的建設

金炳旭

闡述了遠程控制與遠程集控的不同，并以觀音巖水電站遠程控制室建設為背景，詳細描述了如何從遠程集控技術提煉遠程控制功能的網絡拓撲結構、所需的設備，以及各設備的配置和實施方式。

【關鍵詞】遠程集控 遠程控制 計算機監控系統

近年來，遠程集控作為偏遠地區流域水電站的控制方式，使越來越多的水電職工可以脫離生活環境較差的廠房到環境較少的城市或辦公樓上班，同時也使更高層次的管理人員坐在辦公室即可縱覽發電機組的運行情況，如云南的李仙江流域、四川的雅礱江流域等。但這些流域集控中心主要突出了“集中控制”，面向流域內多座水電站進行協同調控，其投入成本較高，網絡結構和設備配置較為復雜，對于獨立水電站遠控需求適應性不高。

觀音巖水電站地處金沙江中游河段最后一級，行政管理相對獨立，無集控需求。但由于生活、辦公營地距廠房約10分鐘車程，生產人員每天要往返于工地和營地之間。為了實現觀音巖水電站關門電廠的愿景，同時降低成本、簡化設備，需從遠程集控技術中提練出遠程控制技術，通過對集控設備的優化實現電站的遠程控制。

1 集中控制技術

目前，中國各流域水電站遠程集控主要采用“集控側-電廠側”方式，即一個集控側對多個電廠側。集控側主要設備為可以獨立運行的實時數據服務器，配置接入層供其它電廠監控系統接入，配置查詢層供所有人員查看接入電廠的生產數據。電廠側為可以獨立運行的實時數據服務器，基于分布式技術和光纖通信技術通過LCU實現對全廠設備的監視與控制。

遠程集控主要突出了“集中控制”理念，利用計算機技術將多個電廠的控制權集中到一臺操作員站，通過分級授權可以實現集控側與電廠側不同的權限，從而達到在集控中心集中控制、在各廠站單獨控制的目的。除此之外，集控另一重要職能是經濟調度運行，即通過各電站的來水情況自動合理調配各電廠負荷，以達到經濟運行的目的。

2 遠程控制技術

目前，除了流域電站需要遠程控制外，其它遠在偏遠地區的獨立水電站等發電企業也需要通過遠程控制技術實現實時監控千里之外電廠的目的，降低人員配置，減少工作員往返電廠的時間。

遠程控制與遠程集控最大的區別是遠程控制只需單獨對某個電站進行監控，不用考慮來水情況，因此沒有接入層和經濟調度運行系統。在物理結構上，無需配置單獨的實時數據服務器，只需要在原來的監控系統中再延伸一臺操作員站即可，投資相對遠程集控降低約10倍左右。

3 應用實例

觀音巖水電站位于云南華坪縣和四川攀枝花市交界處，是金沙江水電基地中游河段“一庫八級”水電開發方案的最后一個梯級水電站，上游接魯地拉水電站，電站規劃裝機容量3000（5×600）MW。主廠房距業主營地約10分鐘車程，所有辦公和生活場所均在營地，因此在觀音巖電站業主營地建設遠程控制室代替廠房中控室職能。遠程控制室的業務拓撲網絡如圖1所示。

3.1 計算機監控系統

遠程控制室主要核心設備是計算機監控系統，為了能在后方實時監控廠房設備，在遠控室配置了2臺交換機分別接入廠房計算機監控系統核心網絡交換機，2臺操作員站通過交叉冗余方式分別接入2臺交換機。由于觀音巖電站廠房已配置了3臺操作員站，所以遠控室后接入的2臺操作員站分別在廠房的實時數據服務器配置成了OP4和OP5，實現了在遠程控制室通過OP4和OP5實時監控廠房設備的目的。

3.2 通信系統

遠程控制其核心是對遠在異地的設備進行實時監控，因此高可靠性的通信系統成為了該項技術的關鍵瓶頸。為了在節約成本的同時確保設備可靠，遠程控制室的通信設備采用了瑞斯康達研發的RC002-16集中式光電轉換器，所有插件選型為RC112-GE-S1。該轉換器具備雙電源冗余輸入，核心的光電轉換部件為插件式，可以帶電進行熱插拔，且不同的類型的插件可以混插混用，如以太網和RS-232的插件同時使用、單芯和雙芯的插件同時使用等，質量較好，可靠性較高。由于成本原因，該設備唯一的不足是不能實現較強的光纖復用，所有插件中只RC112-2FE可以實現2路以太網的光纖復用，對光纖的使用造成一定程度的浪費。

3.3 大屏幕系統

由于遠程控制室寬度僅為7米，大屏幕系統配置了占用空間較小的LED液晶拼接屏，后維護方式，拼縫為3.5mm，共計12塊屏，采用2×6方式排列。該排列最佳顯示方式為2×2，可以顯示1920×1080高清畫面。大屏幕系統配置了一臺拼接處理器，具有12路輸入和12路輸出，可以設置任何顯示方式。LED屏相對DLP屏最大的缺點是接縫較大，雖然目前最窄的接縫已經做到1.9mm，但由于極化驅動電路的存在，無法做到DLP屏理論上的0mm接縫。

3.4 綜合數據網業務

綜合數據網是電廠與調度溝通的重要橋梁，日常電量的接收、調度文件的下發、檢修申請單的上報等均需通過綜合數據網實現。為了進一步方便遠程控制室監盤人員對綜合數據網的使用，綜合數據網的引入采用了H3C千兆三層交換機，配置在遠程控制室機房，通過劃分VLAN和設置單臂路由的方式將綜合數據網跨接到營地辦公樓局域網，從而控制臺辦公電腦只需1根網線即可實現同時登錄數據網和因特網的目的。

3.5 工業電視系統

工業電視是監盤人員直觀監視運行設備的重要工具，通過通信線路可以實現超遠距離查看現場情況，是運行人員的“天眼”。觀音巖水電站遠程控制室的建設，對廠房工業電視系統的功能進行了完善，除了在控制臺配置一臺工業電視專用操作員站外，還配置了1臺工業電視視頻解碼器連接到大屏幕系統，通過解碼器的輪詢功能在大屏幕系統進行循環播放廠房各攝像頭的視頻，實現方式如下：

3.5.1 屏幕分組

將大屏幕左邊2塊屏作為分組1，每塊屏顯示4個畫面共8個畫面；將大屏幕右邊4塊屏作為分組2，畫面分組同分組1。

3.5.2 輸出設置

首先將工業電視視頻解碼器1號HDMI接入大屏幕處理器1號輸入口，依次將解碼器2、3、4號HDMI輸出分別接入大屏幕處理器2、3、4號輸入口。在工業電視解碼器中分別將4路輸出顯示設置為4個畫面通道，在大屏幕處理器中將4個輸入通道設置到分組1和分組2的4個顯示拼接屏。

3.5.3 輪循輸出

根據全在工業電視攝像頭的數量，每25個攝像頭分配到1個畫面通道，輪循時間設定10S，點擊播放后即可以大屏幕左右2側分別顯示8組輪循畫面。

3.6 調度電話

調度電話系統是與廠房和調度聯系的又一重要通信工具，為了確保遠控室與中控室通信中斷后廠房繼續行使監盤職能，必須在遠程控制室配置2臺與廠房中控室電話號碼一致、功能一致的調度電話。觀音巖水電站調度電話系統采用的是大華的DH-2000調度交換機，采用了2B+D的方式與調度臺連接。對于語音部分可以使用光端機與遠程控制室通信，對于數據部分則使用了大華自行研制的2B+D數字接口轉換板，即將數據信號轉換成RS-232，再用RS-232光端機進行傳輸，從而實現了2B+D信號的遠距離光傳輸。

4 經驗與不足

該項目的實施基本能夠滿足遠程控制的需要，但有如下不足需在其它項目中改進：

（1）在空間足夠的情況下應采用DLP屏。雖然DLP屏占用空間較大，投影燈泡使用壽命較短，但幾乎0mm的接縫可以讓監盤人員在看大屏幕時能夠得到更好的體驗。

（2）在選用瑞斯康達集中式光電轉換插件時，為了節約光纜資源應使用單芯插件。

（3）操作員站到大屏幕的信號衰減較大，應使用KVM延長器進行視頻、音頻信號的傳輸。

5 小結

觀音巖水電站遠程控制室的建設為獨立水電站實現遠程控制提供了節約而又可行的參考方案，通過進一步優化流域集控所需的設備，可以做到小投入實現大目標。遠控室使用至今，未發現嚴重故障問題，通信可靠，遠程開、停機等各項功能正常，實現了關門電廠的目標。

參考文獻

[1]何才強.水電遠程集控自動化系統的應用研究.科技創新與應用，2016（03）：122.

[2]丁仁山，孫銳.雅礱江流域梯級電站遠程集控方式設計及實現[J].水電自動化與大壩監測，2013，37（05）：14-17.

作者單位

大唐觀音巖水電開發有限公司 四川省攀枝花市 617012