湘投国际南片河流域水电站集控建设的思考

2018-05-25苏文辉

水电站机电技术 2018年5期

关键词：厂站工作站电站

苏文辉

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙410004）

1 云南临沧镇康南片河流域项目情况

1.1 项目基本情况

项目位于云南省临沧市镇康县南片河流域，流域共布置5个梯级电站，总装机为6.37万kW，年平均利用小时为4 341 h，各水电站相距均在10 km以内。

图1 南片河流域电站分布示意图

南片河为怒江二级支流，全长约37.17 km，流域面积315 km2；全河流总落差达2 200 m，流域多年平均降水量2 458 mm。南片河流域布置木场（2×2.4 WM=0.48万kW）、打窝（3×6.3 WM=1.89万 kW）、板桥（2×4 WM=0.8万kW）3个电站。

勐撒河为南片河一级支流，全长约32.75 kW，河道比降为63.7‰，流域面积126.5 km2；全河流总落差达2 087 m，流域多年平均降水量2 450 mm。勐撒河流域布置硝塘（2×4 WM=0.8万kW）、营盘（3×8 WM=2.4万kW）两个电站。

项目主要工程特性指标见表1。

表1 项目工程特性指标

送电线路概况见表2。

表2 送电线路概况

南片河流域电站于2015年全部投产。

1.2 调度权限及方式

南片河流域电站有云南省中调及临沧地调二级调度方式；云南省中调委托临沧地调对各电站调度，临沧地调为主的调度方式。

1.3 保护及自动化设备

110 kV系统保护设备由北京四方继保自动化有限公司供货；其他保护、直流系统、计算机监控系统及LCU由长沙华自科技有限公司供货；机组励磁设备由武汉洪山电工科技有限公司供货；水轮机调速器由武汉三联水电设备有限公司供货。

1.4 系统通信设备

打窝电站：电站设一条光纤线路OPGW和一套光纤通信设备，作为电站远动信息及线路差动保护信息传输的主通道。公用移动通信系统作为备用通信通道。

木场电站：在35 kV线路避雷线内有通信光纤OPGW，供电力系统的生产调度，并作为电站远动信息传输的备用通道。

板桥电站：电站设一条光纤线路OPGW和一套光纤通信设备，作为电站远动信息及线路差动保护信息传输的主通道。公用移动通信系统作为备用通信通道。

营盘电站：电站设一条光纤线路OPGW和一套光纤通信设备，作为电站远动信息及线路差动保护信息传输的主通道。公用移动通信系统作为备用通信通道。

硝塘电站：在35 kV线路避雷线内有通信光纤，供电力系统的生产调度，并作为电站远动信息传输的备用通道。

1.5 电站地理位置

营盘电站地处孟定镇至临沧的省级公路旁，地理位置优越，交通方便，建设有功能比较齐全的办公、生活、通信、检修维护设施，继电保护室及中控室比较宽敞。其他电站处于深山峡谷中，建设有简单的办公、生活、检修维护设施、通信设施。

2 流域电站综合自动化目前的情况

打窝电站、营盘电站计算机监控系统采用开放式分层分布结构，分电站级和现地控制单元(LCU)级两级。电站级包括2台热备用的操作员工作站和1套维护工作站。现地级包括3套机组LCU、1套公用LCU,系统结构见图2。

木场电站、板桥电站、硝塘电站计算机监控系统采用开放式分层分布结构，分电站级和现地控制单元（LCU）级两级。电站级包括2台热备用的操作员工作站和1套维护工作站。现地级包括2套机组LCU、1套公用LCU,系统结构见图3。

图2 打窝、营盘电站计算机监控系统网络图

图3 木场、板桥、硝塘电站计算机监控系统网络图

3 流域电站集控建设模式的设想

3.1 设计原则

集控中心计算机监控系统总体设计原则如下：

（1）按照“无人值班”(少人值守)的原则进行计算机监控系统的总体设计和系统配置。计算机监控系统满足电站无人值班远程监控的自动化运行管理要求。

（2）系统为全分布、全开放的系统，系统结构应保证监控系统在长期运行中的先进性、可维护性、可扩充性、兼容性和应用软件的可移植性，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护系统资源和投资。

（3）集控中心计算机监控系统属于生产控制大区中的控制I区，应严格执行国家经贸委[2002]第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》、[2004]电监会5号令《电力二次系统安全防护规定》及电监安全[2006]34号文“关于印发《电力二次系统安全防护总体方案》等安全防护方案的通知”的要求，进行安全防护。

（4）系统配置和选型在保证系统可靠性、安全性、实时性和实用性的前提下，充分利用计算机领域的先进技术，采用具有成熟运行经验且严格遵守当今工业标准的著名厂商的产品，保证系统具有良好的开放性，符合计算机发展迅速、更新周期短的特点，系统达到当前的国际先进水平，并具有向上兼容性。

（5）系统应高度可靠、冗余，其本身的局部故障不应影响现场设备的正常运行，系统的各项指标均应满足《水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578)》和《水力发电厂计算机监控系统设计规定（DL/T5065）》的规定。

（6）系统软件平台应采用模块化、结构化设计，保证系统的可扩性，满足功能增加及规模扩充的需要。

（7）计算机监控系统与工业电视系统按相互独立的方案考虑，工业电视系统与计算机监控系统联动。

（8）集控中心计算机监控系统支持各种应用软件及功能的二次开发应用，并能方便地与其他系统通信。

（9）系统能实现与调度机构电力数据网之间的数据通信。预留将来可能出现的与其他电站监控系统的接口。

（10）系统具备提供给其他系统数据的通信接口。

图4 湘投国际南片河流域水电站集控中心计算机监控系统总体结构图

3.2 流域水电站集控系统的结构模式

流域各水电站相距均在10 km以内，集控中心计算机监控系统宜采用“扩大厂站直采直控”模式，采用分层分布式结构。集控中心计算机监控系统通过冗余光纤通道与各电站现地LCU连接，实现对电站信息的实时采集、处理、运行监视和远方控制。整个监控系统设备分电厂层和集控层，电厂层分为电厂控制层和现地控制层，集控层分为集控控制层、集控信息层和信息查询层。集控中心采用“扩大厂站直采直控”模式，简化电厂控制层（设置一台应急操作员站），将现地控制层直接接入集控控制层。集控中心监控系统网络直接与电站监控网络集联，构成星型或环型网络，集控中心监控系统直接与各电站现地LCU的PLC通信，实现集控与现地LCU数据的直接交互，完成集控中心监控系统对受控各站中各LCU的监控。通信协议采用电力通信标准规约要求的TCP/IP协议和MODBUSRTU协议。此模式下，统一在集控中心设置2台数据服务器（互为冗余）、2台操作员站（双显示器、互为冗余）、工程师兼维护工作站、报表兼语音报警ONCALL工作站、调度通信服务器等设备，由集控中心对各站进行统一监视和控制，电站中控室仅保留一台操作员站作为主备用通道全部中断后的应急站。其结构图见图4所示。

扩大厂站式集控模式优点：

（1）节约投资。扩大厂站式集控模式可取消各电站厂站层数据服务器、工程师站、通信工作站、操作员站（冗余）、报表工作站、ONCALL等设备，既减少了设备的重复投入，又减少了维护工作量，节省了开支。

（2）减员增效。南片河流域电站位置相对集中，可等值为同一电源点，调度等值为一厂，采用扩大厂站式集控模式后，各电站中控室只需设置一台应急操作员站，日常不再需要人员监屏和操作，减少大量运行人员，减少了相关人员的费用支出。采用该模式后，集控运行人员实时掌握着各个电站的各种工况，更利于机组的统一调度和充分利用，增加了各电站机组的利用率，增加了效益。

（3）优化设备管理。采用扩大厂站式集控模式后，集控运行人员实时掌握着各个电站的各种工况，更加利于对各个电站设备的管理。

（4）优化业务管理。集控信息层由数据服务器、报表兼语音报警ONCALL工作站及报表打印机等构成，完成全流域电站设备运行信息管理和整理任务。

集控中心监控系统与电站监控系统按分层分布式设计，集控中心和站级的监控系统分工明确，接线简单、功能层次分明，相互配合协调工作。集控中心和电站监控系统通信的方式，对带宽的要求较低，系统层次和功能分工明确，设备配置灵活，可根据应用需要逐步扩充，并充分发挥了站级计算机的作用，减轻了集控中心监控系统计算机的工作量，便于将来电站的接入。