区域小水电站群集控系统模式设计与实现

罗晓勇

（国网四川雅安电力（集团）股份有限公司，四川 雅安 625000）

水电站的存在能够极大的改善一些地区的居民生活和企业发展程度，尤其是在一些偏远的山区，在同一个区域内部，含有多个小型水电站，这给当地的发展带来了积极的影响，但是，与此同时，还出现了很多管理上的问题，因此对这些群集性小水电站的管理与监控已经成为水电部门要解决的重大问题。本文对群集性小水电站集控系统模式的设计和应用进行分析和讨论。

一、有关集控系统的分析

在一定的区域内，如果存在多个小型水电站，那么就需要对这些水电站进行集体的控制和管理。区域水电站需要按照统一的管理原则进行优化设计，能够使这些小型水电站在调控上实现一体化，可以通过遥控、遥信、遥调以及遥测进行各个接入口位置和平台的设计。在这些设备的控制上主要采用计算机网络连接系统，这样可以对整个区域中的水电站进行监督。目前计算机科学技术得到了迅猛的发展，这使得集控系统与计算机之间实现了真正意义上的联网，对各个水电站所运行的状态以及运行的参数进行了解，由此，管理人员和对设备运行进行负责的人员，可以及时的掌握水电站的运行状况。计算机网络不仅要与水电站的总机联系，还要个各个级别的分系统进行连接，接受总机的调度和管理，规范运行。以上这些做法能够对水电站的负荷进行合理的分配，以此来使区域的水文电力情况得到优化。提高水电站的经济效益，对此区域内部的综合治理提供便利条件。

集控系统所使用的计算机软件应该更具模块化，优化各方面的结构设计，这样系统在进入工作状态以后可以有能力进行规模化的扩充，遇到系统问题能够进行自我诊断。若计算机集控系统某一部分出现问题，那么该系统可以保持正常的工作状态，若要提供集控系统的访问，就要对外部的接口和网络发布功能进行丰富配置。

二、集控系统的设计原则

集控系统的设计原则是为了保障集控系统能够正常的进行运行。具体原则主要有以下几个方面：

第一，系统接受调度命令的设计。接受命令才能对水电站进行监督和控制。在总集控中心向各个分中心发送指令，便可以实现远程遥控和遥测等，这对于水电站的优化和管理都有促进作用。第二，阶梯中心需要向上级系统提供相关参数和信息等数据，然后接受调度机构的各种命令，实现数据间的传输和通信。第三，实现集控中心的电网调度AGC和AVC命令，并把这些命令传达给LCU。第四，要严格的落实国家关于水电站集控的各项安全防护规定，并且集控系统还要支持各软件的开发和应用，若第三方软件存在也能够进行可靠的运行，完成通信。第五，系统的运行必须安全可靠，及时的清楚一些冗杂部分和系统垃圾，以免发生故障影响系统的运行。除上述原则以外，还要注意系统的容错设计、系统硬件软件的的使用、抗干扰性和投资原则等。

三、区域小水电站群集控结构

（一）结构分析

集控中心为了提升自动化，减少人员设置，一般按照无人值班的设置原则进行总体方案的研究。在各个小水电站和集控中心处，选择计算机监控系统进行全面的监督和管理，另外引进高科技的软件和硬件武装系统。此集控系统的稳定安全运行能够提升水电站的运行状态，利用一些冗余技术和全面分布式的系统结构可以使集控系统更加安全、实用、可靠和经济。集控中心是由计算机监控系统、水电站的远程控制中心共同构成的，使用开放的分层结构对水电站的运行状态和各种数据进行监督控制。本文所讨论的系统采用IEEE802.3设计方案，使用分层新样式的快速交换式以太网。

（二）网络结构分析

图1 硬件配置图

水电站流域的主干层，在集控中心的传输速度设定为100M；厂站层：该层主要负责对水电站进行监督和控制，需要利用100M的网络与现地层进行连接，所选网络为光纤星形网。现地层就是对现场设备进行控制的层，利用大网进行连接。在调度层，要选择较为专业的通讯数据网完成连接。在区域水电站的集控系统中，交换机是控制整个网络的核心部分，它主要与其他交换机进行联络，然后形成较大的一个星形状的网络。在集控系统中，上位机要连接网络然后实现对水电站中LCU的控制，这样流域的运行能够被更加全面的遥控遥测，提升水电站的经济运行和调度功能。这样能够在很大程度上矫情水电站的数据传输，以免集控中心的数据传输被上机系统所干扰。与此同时，在区域水电站的集控中心，计算机网络所监视的到的数据要与其所在的上一级调度进行数据通信才能完成每一个级别的调度机构所需要的水电站信息的传输。

四、集控系统的配置

（一）硬件配置

在集控系统的硬件配置方面需要两台以上的主机，一般采用的是惠普品牌主机，它具有比较高的性能，且能够完成多任务工作站的建构。此硬件设置的功能是对数据进行实时的采集和处理，并且把这些数据想通讯站报告。两台主机主要是对集控中心各个部分的电站进行监督和管理，通过AGC计算和处理对水电站情况进行反应，同时还能对故障进行分析，一些小故障可以进行自我修复。

配置需要通信服务器、web服务器以及GPS系统和打印机。打印机选择黑白激光的，然后完成各项打印任务。GPS系统需要对串口进行监控以使其能够与服务器的时钟同步。Web服务器，需要对监控系统进行安全检测，保障安全的基础上设置隔离装置，与外网进行连接，这样，授权对象就可以通过计算机网络浏览器对水电站的运行情况进行了解。通信服务器的存在，是用于实现调度和集控之间的通讯，一般在节省成本的情况下，服务器还要设置与其水电站的通信结构。

（二）集控系统的控制

区域性的水电站，需要进行统一的管理和操控。按照现地优先的原则，对一些控制权限进行设定。在水电站集控系统正常运行的情况下，集控中心需要对所有的分系统进行远方控制和监督。如果梯级的控制中心和水电站之间出现通讯故障或设备遇到检修，则需要把电站的控制权力转移到电厂。一般按照“选择-确认和执行”的方式进行，这样每一个步骤的软件都需要进行校验，发现错位及时的关闭该系统的逻辑功能，以免硬件发生损坏。

结语

随着国家经济的不断发展，水电站发挥的作用越来越大，因此对一定区域内部的水电站进行集体监控和管理能够更好的促进水电站经济效益的提升，集控系统随着计算机科学技术的进步已经日臻完善，但是还要进一步努力去研究出更完善的系统，创造无人值班和无人控制式的集控系统，提升水电站管理的自动化水平，促进区域的经济发展和国家的经济发展。

[1]郑舒天.小水电站群智能调度系统的研究与实现[D].浙江工业大学，2014.