1、第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 1 - 乌江流域梯级电站的远程集中控制 李泽宏（贵州乌江水电开发有限责任公司） 摘要 对贵州乌江流域七个梯级电站进行远程集中控制，为梯级电站控制中心城市化及梯级电站控制集约化奠定了坚实的技术基础，对乌江流域梯级电站联合经济调度和优化运行、提高全流域水能综合利用效率具有重要意义。 关键词 梯级电站 集中控制 一、 乌江流域梯级电站概况 乌江是长江上游右岸的最大支流，全长 1037km，流域面积 8.8 万平方公里，天然落差2124m，多年平均水量 534 亿立方米，与黄河水量相当。乌江是我国水电富矿之一，为加快乌江水电开发，经国务院批准，1992 年
2、在贵州省贵阳市正式成立了专门的流域开发公司乌江水电开发有限责任公司。主要任务是开发贵州省境内乌江流域水力发电资源，并对建成投产的水电站进行营运管理。 随着贵州乌江流域水电开发建设的推进，总装机容量达 8145 兆瓦的乌江流域梯级电站群正在逐步形成。电站群包括以下七个梯级电站： 第一级：洪家渡电站，位于乌江上游六冲河，是乌江梯级电站中的“龙头”，距贵阳市约 158km，电站装机容量为 3200MW，目前电站三台机组均已投产发电。电站采用全计算机监视控制方式。 第二级：东风电站，位于乌江主干流，距贵阳市约 88km，电站原装机容量为 3170MW，将扩建 125MW 机组 1 台以及将老机组增容至
3、 190MW，最终装机容量为 695MW，电站采用全计算机监视控制方式。 第三级：索风营电站，位于乌江主干流，距贵阳市约 82km，电站装机容量为 3200MW，电站第一台机组将于 2005 年 8 月投产。电站采用全计算机监视控制方式。 第四级：乌江渡电站，位于乌江主干流，距贵阳市约 105km，电站原有装机 3210MW，新厂扩建 2250MW，并进行老机组 340MW 的增容改造。新厂机组已投产发电，老机组改造预计 2005 年 6 月份全部完成，电站最终装机容量达 1250MW。电站采用全计算机监视控制方式。 第五级：构皮滩电站：位于乌江主干流，距贵阳市约 125km，电站装机 560
4、0MW，已于2003 年动工兴建， 电站第一台机组将于 2009 年 7 月投产。 电站采用全计算机监视控制方式。 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 2 - 第六级：思林电站：位于乌江主干流，距贵阳市约 200km，电站装机 4250MW，将于2005 年开工兴建， 电站第一台机组预计 2009 年 7 月投产。 电站采用全计算机监视控制方式。 第七级：沙沱电站：位于乌江主干流，距贵阳市约 480km，电站装机 4250MW，将于2006 年开工兴建， 电站第一台机组预计 2010 年 7 月投产。 电站采用全计算机监视控制方式。 二、 乌江流域梯级电站集中控制的筹划 流域梯级电站
5、采用集中监控、集中管理的模式已是国内流域水电开发的一大发展趋势，长江三峡工程开发总公司、清江水电开发有限责任公司、澜沧江流域开发公司、黄河上游水电开发有限责任公司、大渡河流域开发公司、沅水五凌公司等流域开发公司，都已经建成流域梯级电站集中监控和集中管理中心，或者正在进行紧锣密鼓的筹备工作。 乌江流域梯级电站群的逐步形成以及各电站完备的计算机监控系统为梯级电站的远程集中控制，为梯级电站的优化调度及整个流域水能的优化利用奠定了坚实的基础。为此，自2000 年以来，乌江流域开发有限责任公司就着手规划建设远程集中控制系统，主要由流域梯级电站集控计算机监控系统及与之相配套的卫星通信等系统组成。 其核心是
6、集控计算机监控系统，通过计算机监控系统实现对乌江梯级各电站的“四遥”功能（遥控、遥调、遥测、遥信），合理调度和管理流域梯级各电站的联合运行，优化分配各电站的发电出力，提高流域水资源的综合利用效率；同时逐步实现流域梯级各电站的无人值班（少人值守），达到减人增效的目的。 2003 年 2 月，乌江水电开发有限责任公司总经理办公会研究决定正式开展乌江流域梯级远程集控中心建设相关工作，2003 年 12 月完成了集控建设的总体规划设计，2004 年 3月完成了集控建设筹备组的组建、进入建设实施阶段，2004 年 12 月集控计算机监控系统开始安装调试，2005 年 3 月 10 日进入与电厂的联调阶段
7、，4 月 13 日与洪家渡电站联调取得圆满成功。目前其余电厂的联调正在有序进行中，计划 6 月中旬完成东风、乌江渡电站的联调工作。 三、 远程集控系统的组成 1. 集控中心计算机监控系统 集控中心计算机监控系统为南京南瑞集团公司的 NC2000 系统，该系统为全分布、全开放式结构，数据库、应用软件均按模块化、结构化设计，系统网络结构示意图见附图。 集控中心计算机监控系统由一套冗余的实时数据库服务器、 一套冗余的历史数据库服务第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 3 - 器、一套冗余的梯级优化调度运算服务器、三台操作员工作站、一台调度员工作站、一台工程师工作站、一台培训工作站、两台通信服
8、务器、两台网关机、一台生产管理信息站、一台Web 服务器等组成。 为确保系统数据传输和控制的实时性、安全性和可靠性并确保系统网络安全，集控中心系统拟采用两层网络形式，即双总线控制网和单总线信息网。双总线控制网采用冗余的10/100/1000Mbps 以太网，连接系统实时数据库服务器、历史数据库服务器、梯级优化调度运算服务器、操作员工作站、调度员工作站、工程师工作站、培训工作站、网关机 2、通信器等；单总线信息网采用 10/100/1000Mbps 以太网，连接系统实时数据库服务器、历史数据库服务器、Web 服务器、生产管理信息站、网关机 1、网络打印机、语音报警及短信系统装置等。 2. 集控通
9、信系统 梯级各电站计算机监控系统和集控中心计算机监控系统之间的通信， 集控中心端及各电站端分别配置一个路由器， 路由器经过规约转换器连接到贵州电力数据网 SDH 传输层点对点传输通道 2Mbps 联结，对每个电站用 22Mbps 点对点传输通道作为主通道，1 路 64kbps 卫星传输通道作为不同链路的冷备用。 远程集控中心与梯级各电站之间的通信，租用贵州电力光纤数据网两个 2Mbps 信道，通过多链路 PPP 协议（MLP），将两个 2Mbps 变成一个物理意义上的 4Mbps 信道作为数据的主用传输通道。 租用 384Kbps 动态分配带宽的卫星信道作为集控中心与构皮滩电站的备用通道（与视
10、频会议系统共用），租用 128Kbps 动态分配带宽的卫星信道作为集控中心与其余梯级各电站间共用的备用通道。通信规约为 DL476-92。 远程集控中心与贵州省调之间的通信， 租用贵州电力光纤数据网一条 622Mbps 的汇聚宽带电路作为传输通道。通信规约为 IEC 60870-6TASE2，DL476-92 作为备用。 四、 远程集控系统的功能 1. 数据采集和处理功能 集控中心计算机监控系统建成后经贵州电力数据网的光纤及卫星通道连接各梯级电站的上位机，通过梯级各电站 LAN 网对运行设备的实时数据进行采集、处理、归档，并进行历史数据库的生成、网络数据拷贝，对电站所有机电设备的运行情况进行全
11、面监视，实现模拟量的遥测和开关量的遥信功能。 2. 运行监视和事件报警 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 4 - 2.1. 集控中心值班人员能方便地通过该系统的人机接口界面对梯级各电站主要机电设备和所需监视对象的运行工况进行监视。能够监视梯级各电站主要机电设备、厂用设备、公用系统设备及元件及线路的运行状态以及有功、无功、电压、电流、频率等运行参数；能够监视集控中心值班人员对电站各主要机电设备进行操作的过程；能够监视集控中心及各电站计算机监控系统运行状态、运行方式、通信通道及系统的硬件、软件的运行状态。 2.2. 越/复限报警：集控中心控制层能接受梯级各电站上送的越限报警信号，如模拟
12、量越/复限、梯度越限、开关量状变和监控系统自诊断故障等各种信息，形成各类报警记录，包括数字量变位的报警记录，模拟量越限报警记录，并发出报警语音。 3. 实时控制和调节功能 梯级集控中心运行值班人员通过操作员工作站，按电网调度机构下达的调度命令或由AGC/EDC/AVC 实时运算结果通过监控通信网络发出命令，控制各电站的每台机组，进行机组运行工况的转换、调整机组的有功功率（或频率）和无功功率（或母线电压），并且能够进行电气主系统、厂用电系统各开关以及其它设备的操作，从而实现对七个梯级电站的远方控制，实现遥控、遥调功能。 4. 数据存储及备份功能 集控中心设有其监控范围内各电站完整的实时数据库和历
13、史数据库，各电站也分别设有其监控范围内完整的实时数据库和历史数据库，当与集控中心系统通信中断时，能保存完整的历史数据，并能在通信正常后响应集控中心系统命令将中断期间的历史数据信息传输到集控中心系统，以便恢复集控中心历史数据库。 5. 数据通信功能 集控中心监控系统具备完善的通信功能，实现整个系统资源、数据共享，数据通信运行高效、实时。系统通信规约基于TCP/IP协议，系统内各设备与局域网的信息交换采用客户服务器（C/S）模式，遵循开放系统规则。 监控系统经物理正向隔离设备与Web服务器连接，实现监控系统与公司MIS（Management Information System）系统以网络方式互连
14、，为乌江水电开发有限公司MIS系统提供生产数据。 通过网关计算机，与省中调电力数据网主站系统进行数据交换； 通过硬件防火墙，用网络数据接口程序与集控中心水情自动测报系统、水调自动化系统通信； 三台操作员工作站和一台调度员站通过交换机与大屏幕投影拼接控制器以网络方式互连，将操作员工作站和调度员站的显示图象送到控制室背投大屏幕； 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 5 - 6. 系统自诊断和自恢复 系统具备自诊断能力， 在线运行时对系统内的硬件及软件进行自诊断， 并指明故障部位。自诊断内容包括计算机硬件及其接口、通信接口、各种功能模件等。当诊断发现故障时，自动发出信号，并登录自诊断一览表
15、；对于冗余设备，能够将主用设备自动切换到备用设备； 7. 运行维护管理 积累梯级各电站运行数据， 为提高集控中心值班人员对梯级各电站主要机电设备静态和动态安全分析提供依据。其内容包括： 7.1. 记录各站机组主机和辅机启/停次数及时间。 7.2. 记录各站机组功率总加，计分电量分时累加。 7.3. 记录各站主变压器、断路器等主设备运行时间、动作次数、正常停运时间。 7.4. 分类统计各站机组、变压器、线路、厂用电系统等主要设备所发生的事故和故障记录。 7.5. 各站主要公用系统设备等的启动间隔，每次运转时间等。 7.6. 对重要数据的事故追忆和趋势分析记录。 7.7. 生成各类运行报表及统计报
16、表所需的数据。 8. 计算机监控仿真培训功能 具有操作、维护、软件开发和管理的仿真培训功能，集控中心的值班和维护人员可在培训工作站上通过交互式培训，学习掌握监控系统的操作、电厂运行和事故处理等方面的知识。培训系统包括数据监视、控制操作训练，以及监控系统开发、维护、管理训练和顺控流程的离线调试等系统。 五、 远程集控系统的高级应用(AGC 和 EDC) 1. 自动发电控制 乌江流域梯级电站集中控制系统具有自动发电控制（Automatic Gene ration Control，简称 AGC）功能。集控中心接受省中调 AGC 指令后，根据系统要求向梯级各电站下达命令，控制到电站计算机监控系统上位机
17、，各电站执行的实时数据及主要运行参数同时上送集控中心。当集控中心与某个电站通信中断时，由省中调直接向该电站下达 AGC 命令，同时电站通过电力系统数据网向省中调上送电站执行的实时数据及主要运行参数。 自动发电控制的任务是在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制梯级各电站的有功功率，使其满足电力系统需要。实现的功能包括以下项： 1.1. 使各电站的频率保持或接近额定值，其允许偏差不超过0.2Hz。调频速率满第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 - 6 - 足电力系统要求。 1.2. 维持各电站联络线的输送功率及交换电能量保持或接近规定值。 1.3. 根据省中调调度自动化系统要求的发
18、电功率或下达的负荷曲线， 按安全、 可靠、经济的原则确定最佳运行的机组台数、机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配，进行各电站机组出力的闭环调节。 2. 经济调度控制 乌江流域梯级电站集中控制系统具有经济调度控制（Economic Dispatch Control，简称 EDC）功能。根据乌江公司水调系统提供的水库优化调度方案，结合梯级枢纽各方面综合利用的要求、电网当前运行方式、电站生产设备的运行状况，利用梯级电站经济调度控制软件，实现梯级电站负荷的优化分配，提高全流域水能综合利用效率。集控中心经济调度采用控制到电站计算机监控系统上位机方式。 经济调度控制具有实现梯级发电优化控制的功能，在满足
19、电力系统正常调度要求前提下，使梯级发电总有功功率在梯级各电站间按安全、可靠、经济的原则进行分配，在满足给定总有功功率及其它限制的条件下，使梯级电站发电耗水率最低、弃水量最少，功能包括以下几项： 2.1. 综合考虑电网的运行方式对各梯级电站的发电要求、 电站机组的振动和气蚀区、水库的特性及运行要求、航运安全要求，使梯级各电站按集控中心流域经济运行和优化调度所确定的发电控制目标运行。 2.2. 使梯级发电总有功功率在梯级各电站间进行经济合理分配，给定梯级各电站总有功，实现梯级发电经济运行。 2.3. 对梯级各电站的发电总有功功率进行闭环(周期性自动给定发电总功率)控制，或开环(手动给定发电总功率)控制。 2.4. 梯级优化调度具有对其运行条件及操作员的操作进行监视和处理的能力(包括自适应控制处理)，以保证其控制在任何情况下不导致梯级电站运行方式发生异常的波动。 六、 远程集控系统的意义 远程集控系统先进的控制技术、经济运行及优化调度的技术手段，为梯级电站控制中心城市化及梯级电站控制集约化奠定了坚实的技术基础， 对乌江流域梯级电站联合经济调度和优化运行、提高全流域水能综合利用效率具有重要意义。第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 7
