流域水电厂集控中心监控系统建设与优化

饶立波

摘 要 随着我国用电量的大幅增加，各类型发电厂也逐渐增多，水力、火力、风力、太阳能等技术也被更加深入的运用在了发电工作中。而面对日益增加的工作量和技术要求，对水电厂的集控中心监控系统的建设也势在必行。它是顺应水电站群的远程集中监控发展趋势的，利用计算机技术对各水电厂之间或内部建立其数据网，采用横纵向二次安全预警措施。本文简要论述了流域水电厂集控中心监控系统的建设与优化，以期能为相关工作提供参考。

关键词 流域水电厂;集控中心;监控系统;建设

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-021-01

随着我国市场经济的不断发展，我国工业、农业、企业、住宅等各方面的用电量也在逐年增加，这对各电厂的发电工作提出了新的挑战。水电厂作为我国最主要的发电机构之一，其不单单承担着为流域地区提供稳定、安全的电能的责任，还需要实时监控流域的洪涝和水资源利用问题。水电站群的建设有利于当地水力发电工程建设，但对其管理也是一个重要问题。集控中心监控系统能够有效整合水电站群，对各水电站进行统一监控、统一调度、统一优化配置等工作，能够极大程度的提高工作效率，增长对相关危险和事故的反应时间。

1 水电厂集控中心监控系统的结构和功能

1）总体构架。为了保证各发电站在无值班人员的情况下也可以安全稳定的运转，集控中心的监控系统必须保证自身的稳定、安全、实用以及技术的先进性等特性，发挥其远程控制核心的作用。因此，其总体结构必须满足以下条件：①分布式结构。集控中心的监控系统的构成是建立在各个网络节点机组成的监控系统网上，其采用分布式结构，确保每一个网络节点机出现故障后，其只能够影响该网络节点机所管理的区域，对于整个流域梯次电站群系统没有任何影响，大大增加了安全性和稳定性;②冗余结构。随着目前以太网技术的不断创新发展，在集控监控系统设置内网时需要利用组网较简单、结构较清晰的双星型快速交换式以太网。同时，在各主要功能节点上采取双机冗余的模式，这样做可以有效提升监控系统整体的稳定性、操作简便性以及维护简便性等;③开放式结构。由于目前在流域发电站群的建设是采取分期建设的形式，因此集控中心的构建也采用滚动式构建模式。同时，现在的系统软件更新速度较快，使得对软硬件的安装需要采取模块化及结构化的模式，这样就可以对后期系统建设提供方便，便于系统规模的扩大。

2）主要组成部分及功能。为了让各流域水电厂的远程监控及优化能够达到预期的标准，对于集控监控系统的各网络节点的建设必须包含服务器搭建、历史数据库的建设、通讯网络建设以及操作站建设等。其核心在于建立双局域网，以此保证了各节点机能够分担功能，数据能够分散保存。同时，各节点机系统间相对独立并且地位平等，以免在后期系统扩充时对原系统造成过大的影响。

3）辅助服务功能结构。除了上述两大结构以外，集控监控系统中还包含了第三大结构——辅助服务功能结构，其虽然在整个系统中起着辅助的作用，但是其也是整个系统得以稳定运行的保证。

①时钟同步功能。在建设集控监控系统时，必须在其内部设立一个冗余高精度时钟同步装置。该装置的主要作用在于辅助各节点机调整时间，确保整个系统在时间上的同步性。同时，根据二次安全预防规则，时钟同步装置应与GPS和北斗卫星进行连接，以保证两套互相对立的对时系统。

②工程师站。整个系统需要配备至少一个供工程师进行维护的站点，其是当系统在出现故障和维护时将其作为人机接口。它的主要作用是实现系统的远程维修、启动，软件的升级、开发和修改，数据库的传输和维护等，辅助工作人员完成相关管理维修工作。

③ON_CALL功能。这是一个全新的利用移动通信端口，以短信的形式向外部发出预警信号，报告当前系统监控到的事故、故障以及危险情况，让维修人员能够第一时间掌握预警信息，做出最快的反应，减小损失率。

④数据发布功能。为确保监控系统内各子系统间的数据交换和统计，数据发布功能监控系统必备的一项功能。其可以通过两台以下冗余的接口服务器，将各发电站内的实时数据进行Web发布，同时利用安全系统保证数据交换时不会丢失或泄露。

⑤培训站。建议在监控系统上配备一台培训站，用于相关工作或维护人员进行模拟作业，以使维护人员对系统操作与维护的熟练度进一步提高，还可以为系统软件的开发和利用提供试验平台。大大增加了工作人员的技术熟练度和相关知识的掌握，避免了事故发生时的手忙脚乱，延误维修时机。

2 流域梯级电站通信网络结构

1）组网方式和特点。集控监控系统组网方式的影响因素有很多，包括通信通道带宽、监控系统通信协调性、监控系统技术等。一般情况下采用以下三种模式，分别为：直接控制各梯级电站的机组、通过远动装置控制各梯级电站的机组、网关机与各梯级电站监控系统厂站侧网关机通信。这三种模式各有自身特点，第一种属于直接控制，因其不设厂站级计算机，因此结构相对简单，适合于中小规模电站群使用;而第二种则是需要通过微机终端对信息进行上传和采集，并且需要经过主监控系统才能够发布命令;第三种结构完全，系统内部分工明确，能够灵活控制各梯级电站间的数据传输，既可以直接下达命令，又可以利用各梯级电站下达命令。

2）通信规约选择。我国目前对于通信规约要求比较高，标准化进程极快，目前比较常用的两款规约标准分别是IEC60870-5-101和IEC60870-5-104。因流域监控系统需要系统内运作相对稳定且安全，所以建议采用双规约模式。在通信通道带宽的光纤平台采用IEC60870-5-104;而对于较窄的卫星平台则采用IEC60870-5-101。

3 二次安全防护系统

1）防护要求。二次安全防护的主要目的在于加强电力二次系统的边界防护。为确保数据上传和转换时的安全性，其安全防护措施必须在以TCP/IP的基础上进行通信，其内容主要包括安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证，保证整个监控系统的安全。

2）防护措施。二次安全防护的措施有很多种，其中包括主机加固、纵向加密认证、入侵检测、防火墙安全识别。通过对网络中可能出现的隐患进行防护，识别入侵系统的外来数据，并利用杀毒软件进行清除。

4 总结

流域水电厂集控中心监控系统的稳定运行对于水电厂的管理有着极重要的意义，其保证了该地区电力调度的安全性、稳定性和可靠性，充分发挥了系统在远程控制上的调节能力，促进了电站群的稳定运行，提高了工作效率，同时也降低了事故的发生率。

参考文献

[1]单文坤，王国华.流域梯级水电站集控中心监控系统设计与实现[J].内江科技，2010（09）.

[2]黄华东，苏涵.对集控中心遥控操作安全约束系统的研究[J].广东科技，2011（12）.

[3]张照璇.基于集控站报文溢出影响电力系统运行的研究[J].科技致富向导，2011（15）.

[4]杨烨，梁艳，宋占党.乌鲁木齐电业局虚拟大集控建设的研究与探讨[J].广东科技，2011（20）.

[5]韩晓辉.马钢南山矿电力调度集控系统应用分析[J].科技资讯，2011（29）.endprint