水電遠程集控自動化系統(tǒng)的應用研究

摘 要：所謂水電遠程集控自動化系統(tǒng)，就是對一定范圍內(nèi)的水電站進行統(tǒng)一集中管理，控制中心具有調(diào)度和指揮的權(quán)力。其需要對所有水電站中的設(shè)備運行情況以及發(fā)電情況進行監(jiān)督，并根據(jù)實際需要發(fā)布調(diào)度指令，對于各個水電站的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。文章對水電遠程集控自動化系統(tǒng)進行概述，并分析了該系統(tǒng)的具體運用。

關(guān)鍵詞：水電遠程集控；自動化系統(tǒng)；應用

前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水電站的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生積極影響，同時也為水電站的綜合管理工作帶來挑戰(zhàn)。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(tǒng)，該系統(tǒng)收集并整理所有水電站信息，能夠根據(jù)具體情況進行水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，對于提升資源的利用率、提高水電站的經(jīng)濟效益具有重要作用。

1 水電遠程集控自動化系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)組成

集控中心是該系統(tǒng)的指揮部門，該部門與各個水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，觀察所有水電站的運行情況，實現(xiàn)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(wǎng)絡來實現(xiàn)監(jiān)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(nèi)的每個水電站都要設(shè)置一套完整的網(wǎng)絡系統(tǒng)，所有設(shè)備都要連接在系統(tǒng)內(nèi)。除此之外，還包括以下內(nèi)容：一個綜合數(shù)據(jù)平臺，負責收集并整理所有水電站數(shù)據(jù)；一個電能量采集系統(tǒng)，負責管理水電站電能信息；還有一些顯示系統(tǒng)，負責對數(shù)據(jù)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(jù)[1]。

1.2 系統(tǒng)管理范圍分析

該系統(tǒng)的控制范圍如下：首先，電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)根據(jù)用電需求下達調(diào)度命令，各個水電站接收到命令以后，開始執(zhí)行機組啟停動作，通過自動調(diào)整或者是手動調(diào)整來控制有功功率，改變發(fā)電機組的運行狀況，對相應的泄洪閘門進行指揮。而具體監(jiān)視范圍如下：系統(tǒng)需要監(jiān)視各個水電站的電氣參數(shù)、發(fā)電機組以及所有發(fā)電設(shè)備的運行狀況、各個水庫的水文數(shù)據(jù)、電力輸送狀況以及泄洪閘門的狀態(tài)等。一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)就會發(fā)出警告，工作人員從監(jiān)控中心數(shù)據(jù)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(tǒng)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(xiàn)順利通信，才能實現(xiàn)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(wǎng)專用通道，這是二者之間實現(xiàn)通信的主要方式；其二是電信網(wǎng)絡通道，屬于一種備用傳輸方式，一旦主通道出現(xiàn)問題，該通道就會被啟用；其三是衛(wèi)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(jù)實際情況自動切換通道，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑫r具備故障報警功能。受控范圍內(nèi)的水電站與控制中心進行遠動數(shù)據(jù)傳輸，集控中心作為客服端會發(fā)送鏈接請求，并對通信鏈路進行實時監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)異常，立即進行無擾切換，并發(fā)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(shè)完整的信息監(jiān)控系統(tǒng)，與集控中心進行數(shù)據(jù)交換。這些場站都要分為三個控制層，其一為現(xiàn)場層，其二為集控層，其三為調(diào)度層，閉環(huán)調(diào)節(jié)過程要依靠監(jiān)控系統(tǒng)；其次，集控中心在管理各個水電站的過程中要做到控制權(quán)與操作權(quán)區(qū)分。其中控制部門管理各個控制層，控制過程中有權(quán)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(jiān)督管理系統(tǒng)，按照以上要求設(shè)定控制權(quán)和操作權(quán)，與集控中心建立聯(lián)系[3]。

2.3 控制模式的探索與完善

集控模式在建設(shè)完成以后，還要根據(jù)實際要求不斷對其進行探索和完善，逐漸擴大該系統(tǒng)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(zhì)發(fā)生改變，主要是利用計算機系統(tǒng)對設(shè)備的運行情況進行監(jiān)督。由于監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)展，監(jiān)控信息也不僅僅局限在設(shè)備參數(shù)信息以及故障信號信息等，還延展到了監(jiān)控影響組織工況變化的信息，即系統(tǒng)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(shù)變化等，并根據(jù)這些信息分析出導致異常的原因，這樣才能做好處理和調(diào)度工作。同時還要進一步降低值班人員的工作量，對監(jiān)控內(nèi)容進行簡化，在系統(tǒng)中添加一些計算內(nèi)容，系統(tǒng)對收集到的數(shù)據(jù)自動計算，反映出設(shè)備或者是機組的狀態(tài)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(tǒng)的設(shè)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(jiān)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(jiān)控模式顯然已經(jīng)不能滿足實際要求。如今集控中心已經(jīng)向著多站接入的方向發(fā)展，對于監(jiān)視畫面也不再是簡單復制，而是經(jīng)過優(yōu)化處理，優(yōu)化原則為分層顯示，在主監(jiān)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(jiān)控重點。同時，具體畫面顯示方式可以根據(jù)工作人員的操作習慣來設(shè)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(fā)現(xiàn)一些異常情況；其二為主接線監(jiān)視屏，主要通過該屏了解機組整體運行狀況；其三為AGC/AVC監(jiān)視屏，主要通過該屏了解重要設(shè)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(tǒng)的控制功能在應用過程中不斷完善，體現(xiàn)出集中性的特征，做到了水電合一。系統(tǒng)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(qū)用電需求，根據(jù)實際需要合理調(diào)度資源。另外，系統(tǒng)在發(fā)展過程中還注重開發(fā)一些高級功能，不斷提升控制的自動化水平。例如，可以對現(xiàn)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(tǒng)可以正常運行。隨著系統(tǒng)應用范圍的擴大，系統(tǒng)相應軟件的規(guī)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(diào)試的方式，新廠在將機組接入到控制系統(tǒng)以后就可以正式使用了。對于已經(jīng)規(guī)劃完成的系統(tǒng)，可以在投產(chǎn)時直接對機組進行修改和完善，并且對機組進行在線調(diào)試，對于所有現(xiàn)有數(shù)據(jù)，可以要求軟件開發(fā)方對其進行集中改造，合理建設(shè)數(shù)據(jù)庫，防止調(diào)試對機組產(chǎn)生不良影響。

3 結(jié)束語

水電遠程集控自動化系統(tǒng)的應用能夠?qū)茌牱秶鷥?nèi)的水電站進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、調(diào)度以及指揮，制定水資源調(diào)度計劃以及發(fā)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(fā)電成本具有重要意義。建議水電站管理部門積極建設(shè)該系統(tǒng)，實現(xiàn)對水電站的有效管理。

參考文獻

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[2]張斌.中央泵房自動化遠程集控系統(tǒng)的研究與應用[J].能源與節(jié)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(tǒng)多電站、多應用系統(tǒng)的集成和兼容技術(shù)研究[A].中國水力發(fā)電工程學會信息化專業(yè)委員會.中國水力發(fā)電工程學會信息化專委會2007年學術(shù)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(tǒng)高級功能規(guī)劃與應用[J].水電站機電技術(shù)，2011，14（2）：22-27+64.