电站群远程集控：基于技术创新的管理变革

万 元，丁驰宇

（1.湖南五凌电力科技有限公司，湖南 长沙 410004；2.清华大学电机系，北京 100084）

电站群远程集控：基于技术创新的管理变革

万 元1，丁驰宇2

（1.湖南五凌电力科技有限公司，湖南 长沙 410004；2.清华大学电机系，北京 100084）

研制建设电站群远程集控中心是发电企业实现集约化管理、提高劳动生产力、实现增收节支的必备手段，要真正实现电站群的远程集控，须以技术创新为基础，以管理变革为支撑。鉴于此，本文以五凌电力有限公司（以下简称五凌电力）电站群远程集控中心建设与实践成效为例，总结了电站群远程集控中心建设所必须的全新技术手段，介绍了支撑集控运行所进行的系列管理变革、创新，并提出了电站群远程集控向纵深发展的一些思考。实践证明，技术创新与管理变革高度融合，将取得巨大的成效。

电站群；远程集控；发电企业；技术创新；管理变革

0 引言

近10年来，随着经济社会的发展和“厂网分离”电力体制改革的实施，电源项目开发掀起了一波又一波的高潮，以区域（省区）新能源开发或流域梯级水电开发所形成的电站群不断涌现，如何提高电站群管理的工作效率与综合经济效益，改变员工长期工作在边远地区的现状已成为发电企业管理者不断思考和探索的一个重要课题。

一门新兴的研究领域“电站群远程集控”悄然兴起，成为解决上述问题的重要手段，并备受各大发电企业的青睐。因此，各发电企业纷纷启动电站群远程集控的开发与建设。然而，由于传统电力调度体制、电力生产观念等因素影响，目前国内电站群远程集控平台建设、支撑管理体系等尚未形成统一的标准与共识，技术创新没有管理变革配套，无法发挥巨大的经济效益，因而很多发电企业的电站群集控建设目前暂处于“监而不控”、集控中心与电站间协调机制不畅通等状态，电站群远程集控平台建设远远无法发挥预定的成效。

鉴于此，我国最早流域开发公司之一的五凌电力引用先进的计算机技术、控制技术、网络通信技术和优化调度技术等，构建了技术先进的电站群远程集控平台，融合了集约、集中、集控等管理理念，探索出一套支撑电站群远程集控的管理模式，并获得了应用，实现了技术创新与管理变革的高度融合，取得了巨大的经济效益。

笔者从技术创新、管理变革方面出发，总结了五凌电力电站群远程集控建设所采用的技术创新手段，重点介绍了与技术创新相匹配的先进管理理念与做法，提出了电站群远程集控向纵深发展的一些思考，盼为发电企业电站群远程集控的建设与应用提供可资借鉴的模式和经验。

1 五凌电力电站群集控建设基本情况及成效

五凌电力是国家电力投资集团公司的二级单位，总部设在长沙市，所属水电站主要分布于湘黔两省，跨湘江、资江和沅水三条流域，共12个电站，其中在沅水上有水电站8个（五凌电力集控水电站分布见下页图1所示）。电站地处偏远，点多分散，管理难度大。之前各电站计算机监控系统各自独立，缺少公司层面的集中管控，不利于数据的综合利用，不利于流域内部及相互之间的优化统一调度，这势必造成现场生产人员增加、运营成本加大，影响水资源的利用率，给企业经营效益提升留下了较大空间。

从2009年开始，五凌电力按照集中化控制、集约化管理和以人为本的理念，逐步推进电站群远程集控平台及支撑管理体系的建设。截至2014年，12个水电站全部进入集控运行，受控机组54台、容量466万kW，为国内实际集控电站个数和机组台数最多的集控中心。通过技术创新与管理变革的高度融合，系统安全稳定运行。截止2015年12月底，远程集控开停机 63 543台次，没有出现不成功的情况，取得的经济效益和社会效益显著。经测算，实现流域梯级电站水电一体化调控后，五凌电力每年可增发电量2%～3%，年增加发电收入约6 600万元到1亿元。而所有电站实现远程集控，每个区域值长监管2～3个电站，12个水电站可减员近100人，电站实现无人值班，每年可节约人力及生产成本约1 500万元，提高了企业管理效益、效率和管理水平。另外，“远程集控，无人值班”模式体现了以人为本的理念。提高员工幸福指数，减轻员工劳动强度，是企业留住优秀人才的关键之一。通过推行“远程集控、无人值班”管控模式，把许许多多的员工从偏远山区解放出来，减少工作在地处偏远电站的员工人数，精简了人员编制，使员工“山里工作、城里生活”的憧憬成为现实，企业员工生活品质得到较好提升，有利于队伍稳定，符合可持续发展的要求。

图1 五凌电力集控水电站群分布图

2 五凌电力电站群集控的技术创新手段

电站群远程集控绝非简单地将“电站监控平台”搬至“集控中心”，而是需要纵深挖掘技术潜能，并融合企业的特征，重新构建有异于单站监控系统的统一监控平台，实现资源配置的最大化。五凌电力在研制电站群远程集控平台时，本着可靠、实用、先进、节约的原则，大量融入全新的系统构建理念，在集控系统构架、区域值班模式、优化控制与调度、设备监管智能化等方面做出了大量的技术创新，成效良好。

2.1 集控系统构架

2.1.1 硬件平台构建

采用分层、分区、多重冗余的方式构建电站群远程集控硬件平台。

1）分层：采用全冗余分层分布的硬件总体结构，由电站控制层、集控控制层、集控信息层和信息查询层等4个功能层组成。4个层次的功能各有侧重，相互协调配合，共同完成监视、控制、计算、分析等多项任务。

2）分区：集控系统也由4个局域网组成，分别是：生产控制网（安全I区）、生产非控制网（安全II区）、生产管理信息网（安全III区）和集控数据网。安全I区与安全II区通过防火墙隔离，安全I区与安全III区通过网络隔离装置隔离，分区结构满足国家电监会关于“电力二次系统安全防护”的规定。

3）多重冗余：集控中心生产控制网设备、电站接入设备、网络设备等全部采用多重冗余结构，可实现多机热备，无扰切换，极大保证了系统的安全性。

2.1.2 高可靠数据网构建

集控数据网主要连接电站接入设备，从电站接入设备收集海量数据，并向电站发送控制、调节指令。为了确保网络通讯可靠性，集控数据网络采用主、备用通道传输数据。租用电力光纤作为主通道、电信光纤作为备用通道，电信光纤优先级低于电力光纤。当电力光纤中断时，电信光纤无扰切换为主运行通道运行。当电力光纤恢复正常时，电信光纤将自动还原为备用。

2.2 区域值班模式

为减少运行值班员的人数，提高工作效率，五凌电力在国内率先提出“区域值班员”的概念，“区域值班”模式是指将五凌公司的水电站群按一定原则划分为若干个“区域”，一个“区域”包含多个电站，每个区域均被视为一个监视、调度和控制的整体，由一个运行值班员（“区域值班员”）对该区域内所有电站进行远程监视与控制。该模式突破了传统远程集控中“一人一席一站”的模式，大幅度降低人力成本，但需相关技术配套支撑。具体如下：

1）“区域”划分：“区域”的划分非各电站简单的自由组合，而是按照效益最大化、梯级电站联合经济运行最易实现、控制可靠度最高、自然环境与条件最适宜、站间经济匹配最便利等要求的最优整合。

2）人机交互优化设计：对人机交互平台进行重构，确保“区域”内多站控制、操作、监视的便利性、可靠性，减少不必要的信息重复，降低各功能操作的切换次数。

3）控制与视频智能化联动：通过配置“控制”与“视频”画面的映射规则库，使“遥视”与“遥控”、“遥调”相匹配，远程值班员在实施操作时，能通过“遥视”第一时间了解设备运转状况，避免事故。

4）调度通讯的优化：“五凌集控”只有一个调度号，但需接受4个调度机构的命令。通过虚拟物理链路技术，根据不同调度主叫号码，自动将不同调度主叫振铃分别映射到“五凌集控”对口网、省、地调的不同调度台上去，从使用效果上看，跟各级调度机构向“五凌集控”各调度台直拨电话的效果一样。

2.3 优化控制与调度

为了最大幅度地提高发电效益，采用4种方式优化电站群的控制与调度。

1）针对沅水水文、气象特性、梯级水库电站特性和电网运行特性，结合洪水预报、径流预测等数据，以梯级效益最大化为目的，以水库集中优化调度为手段，建立梯级水库联合优化调度模型，优化各水库的放水次序。

2）在小范围内，构建上下游梯级电站的经济匹配运行模型，根据上游大型电站的次日发电计划，计算其下泄流量，优化下游径流式电站的运行方式，使梯级间协调经济运行。

3）以下泄流量最小为目标，充分考虑电网负荷约束、机组安全运行约束，建立单站AGC负荷分配模型，使电站在带同等负荷的情况下，耗水量最小。

4）探索梯级联合AGC方法，根据电力调度机构给定的梯级总有功，综合考虑受调电站的运营情况及其他相关约束条件，按照最优化原则，将梯级总负荷实时统一分配梯级各电站机组，大幅度降低梯级综合耗水率。

2.4 设备监管智能化

针对传统局部离散式的集控维护管理存在的多方面问题（包括：设备分散造成人员需求量大，交通压力大；维护标准不统一等），从系统管理的实际需求和预期目标角度出发，建立了一套集控设备智能监管平台，通过利用原有网络，采用“应答对话”、“通信互动”、“心跳交互”等多种方式，在确保安全和不影响现有系统正常运行的前提下，对集控系统运行状态进行智能集中监管，使集控系统的维护人员在总部即可实现集控设备（包括电站接入服务器、交换机、路由器、网络安全设备等远端设备）运行状态的自动辨识、故障的自动诊断，并实现远程设备的自动检修及自动维护，确保了集控设备的安全稳定运行，提高了工作效率。

3 五凌电力电站群集控的管理变革方面

电站群远程集控作为一套现代化的高效管理系统，必须以技术创新为基础，以管理变革为保障，两者同步推进、有机联系，方能达到预期效果。从某种意义上说，技术创新+管理变革+人的转变=成功的管理系统。五凌电力在研发运用电站群“远程集控、无人值班”系统的过程中十分注重管理的突破、创新、变革，切实做到与技术体系的有效融合，形成配套。

3.1 外部调度管制突破

为发挥电站群集控的应有作用，首先要取得电网调度部门的支持，从以前的直接调度到每个电站改变为调度五凌电力集控中心。随着电力体制改革的推进和科学技术发展，五凌电力立足电网实际和要求，积极做好与电网的沟通协调，谋求调度管制的优化，取得良好效果。根据华中电网调度权限划分惯例，华中电网调度部门明确，五凌电力500 kV电压等级的电站，其调度业务和专业管理包括调度运行、调度计划、水库调度、继电保护、自动化、通信等工作直接对五凌电力集控，不再直接对直调电站。湖南省电网调度部门明确，500 kV电压等级以下电站调度指令及调度业务直接对五凌电力集控。五凌电力集控中心直接调度所属电站每台机组。这种调度管制的突破，为五凌电力统筹优化电站群的经济运行提供前提条件。五凌电力也针对这一变化，制订落实相应的对策与方案，确保电网安全稳定和集控优化运行的两到位。

3.2 内部管控模式突破

实行电站群远程集控意味着对电站传统生产管理模式突破。各电站由属地分散、自主独立运行转变到由公司集中统一调度运行，是对长期的、传统的电力生产管理模式的一次突破，它需要对公司与电站之间的管理范围、权责进行新的调整，对安全保障的担忧需要采取有力措施去克服，而行之有效的全新管理模式和运行机制更需要探索构建。五凌电力经过精心策划和宣传发动，达成共识，按照积极稳妥、循序渐进、整体规划、分步实施的原则，在长沙公司总部建成并实践中不断完善发电集控中心。集控中心设综合部、运行部、水调部、系统部四个部门，运行部下设六个运行值，实行“六值四倒班”方式，汛期和洪水期间，水调和电调合署值班。同时创新优化值班人员设置，采用区域值班模式（“一人一席多站”），突破传统远程集控“一人一席一站”的模式；各电站在原“车间式”管理的基础上逐步实现“无人值班、少人值守”。五凌电力这种电站群集控模式得到行业专家、水电同行的高度认可。

3.3 电站群水能资源管理调度一体化

以往一个电站自管一个水库运行，站的角度是局部的优化。五凌电力实行电站群远程集控，对区域12个电站水库实施一体化管理，其中包括沅水、资水流域梯级联合优化调度和沅水、资水、湘江上电站水库的跨流域优化调度，不断提高水能利用率，降低耗水率，最大限度利用水能资源，实现发电效益最大化。与之相适应的是，建立完善水调与电调联动、无缝衔接、相互支持的调度管理机制，做好密切跟踪天气形势与水情变化、加强水情分析与预测、实行大型水库汛期水位动态控制等方面工作，制定中长期优化调度方案，实时优化调度和调整方式，正确处理发电与防洪的关系，严格执行防汛与调度部门命令。实施水库集中管理调度以来，五凌电力各水库弃水损失电量逐年减少，非送出受限等特殊原因，弃水损失电量可为零；洪水预报精度提高到了甲级标准。

3.4 生产运营过程管理一体化

发电计划、市场营销、生产调度、安全经济运行和检修等是电力生产过程的几个关键环节。只有环环相扣，实现一体化，才能达到预期效果。如果各唱各的调，或者缺乏有效沟通和共识，往往就会事倍功半。五凌电力研究建立了一套集控模式下生产一体化管理的机制与体系，实现对跨流域梯级电站群电力生产的全范围、全过程、全员管理，达到生产经营要素集约化管理的要求，确保电力生产安全与经济运行，有效提高生产经营管理水平，所研究的《跨流域大型水电站群集中式生产管理模式》获全国电力行业管理创新成果一等奖。每月，召开生产营销协调会，公司分管领导和市场营销、生产技术、发电集控、安全监察部门及各电站、检修单位负责人参会，一起研究解决电力生产运营中的问题，统筹协调工作安排，明确具体要求，既分工更协作，增强合力。

3.5 强化制度化标准化管理

电站群远程集控管理的责任与难度更大、要求更高。与集控管理相配套，按照“横向到边、纵向到底”和“权责清晰、程序规范、要求明确、措施严密”的思路，注重系统设计，实施流程再造，大力推进管理制度、业务流程、工作标准建设，建立健全制度、流程、标准体系，做到凡事有章可循，形成管理闭环，实现管理精细化、科学化。至目前，先后制订无人值班、远程集控标准建设纲要、集控电站试运行前现场评估等多个方案，出台“集控中心安全生产责任制、安全生产监督管理细则等制度56个，优化中长期经济调度流程、机组检修票执行流程等流程35个，建立“集控中心管理标准、技术标准、工作标准等121个。同时，强化制度刚性，确保制度标准执行到位。

3.6 强化人员及素质管理

电站群远程集控是电力生产管理一项重大变革创新，不仅会对人们的思想观念、管理理念、思维习惯带来冲击，还会对员工的专业知识面、业务能力、综合素质提出新的挑战与要求。五凌电力坚持按照“公开、竞争”的原则，严把关口，在公司范围内择优录用人员进集控中心，做到专业和管理人员的高起点、高素质配置。同时，加强岗位培训和实践锻炼，不断拓展员工现代通讯技术、信息技术、控制技术等方面的知识，提升业务操作、沟通协调、优化调度和管理等方面的能力。建立考核评价机制，开展员工业绩和综合评价，不断激发活力。强化执行力建设，培育“严、细、实”的工作作风，构建“守纪律、保安全、求效益、创一流”的发电集控文化，着力打造一支职业化、专业化水准高的人才队伍。

3.7 强化应急管理

建立远程集控模式下的一整套应急管理体系，形成企业内部上下与外部电网联动的应急管理机制，对于预控和快速处理突发事故的重要性不言而喻。结合集控特点，引入和强化风险管理理念，构筑“事前、事中、事后”的应急管理防线。事前，重在事故预防。通过更新改造、隐患治理、维护消缺等途径，提高设备可靠性和自动化水平。成立各类事故应急组织，电站AN-CALL人员处于24 h待令状态。完善各种应急预案，每2个月开展一次反事故演习，抓好应急演练，增强应对事故的判断、掌控和处理能力。事中，严控事故发展。面临突发事故，快速启动应急响应程序，集控值班人员根据事故范围、类型和特点，与事故所在电站紧密沟通，通过调度联系、运行方式调整以及控制权限切换等组合措施，将事故控制在最小范围和最低限度以内，并力争最短时间内恢复正常运行状态。事后，全面总结经验。应急处理完毕，查明事故发生原因，梳理事故处理流程，准确评估事故损失，着重总结电网故障、设备隐患、人员操作等方面的教训，提出针对性的改进措施，在防范同类事故再次发生的同时，提高事故应急处理的及时性和准确性。

4 电站群集控技术及管理的几点思考

五凌电力电站群远程集控已经取得巨大成效。同时，我们应认识到，目前电站群集控系统不论在技术层面还是管理层面均有不少的提升空间。特别是随着科技进步、电力发展和改革的深入，电站群集控技术及管理将进入更新、更高的阶段。笔者在此就电站群集控建设与发展提出几点不成熟的思考。

4.1 要完善安全保障体系

任何一项技术或管理模式得到推广一定是要以安全为基本保障。没有安全技术、安全管理机制做支撑，一切都是空谈。电站群的远程集控必须以确保安全为前提，技术上要优化系统功能，在确保安全可靠运行上下功夫，管理上要优化流程，将人员安全、设备安全作为第一要务。

安全保障体系的核心之一是事故应急处理能力的提升。在电站群集控模式下，完善的运行管理体系尚处于摸索前行阶段，特别是缺乏同时涉及集控中心、电站两层面事故迅速、精准处理的应急机构和机制，这会导致现场事故处理不力，进而导致二次事故的发生。加强技术监控和管理监管能力，深入研究并实践技术与管理的深层次结合等，是避免该问题的重要手段之一。

4.2 要推进智能化发展

开展设备智能状态监管系统、智能化电站以及数字流域研究，建立大数据中心及应用平台，提升应用水平；建立统一的集控智能报警平台，深入开展集控系统状态智能诊断与维护；研究水电站泄洪闸门与动态负荷及水位自动联动功能，打造智能集控。

集控有关设备分布分散，设备分散造成人员需求量大、技术水平要求高等诸多问题，需要通过集控设备智能监管平台和提高技术人员的操控与维护水平两方面解决，因此，必须持续开展集控系统运行状态智能监管平台应用探索，加快各电站综合自动化系统纳入监管平台的可行性研究步伐，同时采取轮流值班等工作模式，改进人员管理模式，进一步在智能化和远程集控上优化人员分配问题。

4.3 要夯实管理基础

管理基础工作为专业管理提供资料、准则和手段，是搞好企业管理的一项先行性的工作，是计划、组织和控制企业生产经营活动的依据。在研发和运用电站群集控系统过程中，制度、标准、定额、计量、信息、员工业务培训等工作一定要结合实际同步或超前开展，并在实践中及时修正、完善，使之精细、精准。例如，在电站群集控标准化方面，应急管理、上下联动机制及会商机制等需要标准支撑，电站的接入需要按照标准执行，系统的功能规划、网络条件、冗余配置方式等技术方面亦要求用相应的标准规范，同时维护管理标准不统一，以及人员素质提升、制度体系完善等问题，这些，都有待我们与时俱进做进一步的研究和深化工作。

5 结语

对于企业，技术创新与管理变革是相辅相成的，技术创新若不以管理变革作为配套和支撑，将远远无法发挥预期的效益，管理变革若不以技术创新为基础，无疑只能做到组织、流程上的优化与局部的小修小补，无法从根本上提升效率。技术与管理“两张皮”，往往是诸多企业开展管理创新工程建设难于成功或效果打折扣的问题所在。

当前，在大力发展清洁能源的新形势下，风电、光伏等新能源项目大量建成。作为各大型电力生产企业，无论是拥有一定数量的水电站群，还是拥有水电、风电、光伏等多电源结构的电站群，应坚持集中调控的管理方向，因地制宜、因企制宜建立电站群远程集控模式，真正体现“效益至上、以人为本”的管理真谛。在此过程中，我们必须认识到：企业管理是一项系统工程，创新没有止境。因此，必须高度重视系统思考、系统设计，并切实把技术创新与管理变革有机结合起来，不断推向前进，不断开创电力企业管理的新境界。

［1］邓志华，田启荣.跨流域梯级电站群远程集控管理模式的探索与实践［J］.水电站机电技术，2014，37（3）：15-17.

［2］胡春林，万 元，魏志鹏，等.“区域值班员”模式关键技术研究与工程应用［J］.水电站机电技术，2011，34（3）：83-86.

［3］田启荣，万 元.跨流域梯级电站群集中调控的探索与思考［J］.水电站机电技术，2014，37（1）：45-50.

TV737

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1672-5387（2016）07-0076-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.026

2016-05-09

万 元（1981-），男，博士后，高级工程师，研究方向：电力设备自动化控制与诊断。