三峡-葛洲坝梯级电站日计划自动化流转设计

易子军，刘 园，赵牧晨

(1.三峡水利枢纽梯级调度通信中心，湖北 宜昌 443002； 2.智慧长江与水电科学湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002)

0 引 言

三峡-葛洲坝梯级电站是目前国内已建的装机规模最大梯级电站，电力主要输往华中、华东、华北、西南、南方电网受电区域，涉及10余省市。三峡水利枢纽梯级调度通信中心(以下简称“三峡梯调”)是三峡-葛洲坝梯级枢纽在防洪、发电、航运水资源利用等方面综合运行调度和协调的机构，负责三峡-葛洲坝梯级电站长、中、短期发电计划的制作。

水电站日发电计划的执行是梯级水电站运行管理的重要组成部分[1]。发电计划是电网运行方式部门根据负荷预测、机组运行参数等众多因素编排的各发电厂有功出力计划及母线电压调节计划，并以此实现机组的优化组合，是现代电力系统自动发电控制的有效手段之一[2]。其中，短期发电计划主要包括日发电计划的编制、审核、申报、批复下达、执行等环节。各环节之间在调度自动化系统中的准确、高效流转将直接影响梯级电站发电计划的执行，并间接影响电网和水库的安全稳定运行。杜龙等[3]介绍了电网调度自动化系统计划曲线下发至直调电厂的3种模式，其中三峡水电站通过专用通道接收调度主站下发的计划曲线，而葛洲坝的计划曲线则通过访问专用网络获取。刘超和翟少军等介绍了中国南方电网电力调度控制中心通过IEC104规约将发电计划传送至电厂监控系统[4-5]。这种模式适用于电网的直调电厂，且电厂自动发电控制(AGC)功能投入“网控”、“网调给定”模式。郭洁等[2]和王峥瀛等[6]介绍了目前三峡梯调调度管理的金沙江区域电站接收电网计划并流转和原三峡梯调计算机监控系统中发电计划流转的方法。以上研究均只涉及发电计划的接收，未涉及日内计划修改方面的计划流转，且随着电网信息化改造和网络安全的发展，原方法已不适用于新环境。

基于新环境和对新系统的改造，本文介绍了目前三峡-葛洲坝梯级电站日发电计划的流转现状，针对调度自动化系统中计划流转存在的问题，分析了新系统中的计划自动化流转设计。

1 日发电计划流转现状与问题

日发电计划根据计划的时间分为日前计划和日内计划。日前计划为电站次日要执行的发电计划，日内计划为电站当日正在执行的发电计划。

三峡-葛洲坝梯级电站由于调度管辖机构不同，因此两电站日内发电计划的申报、批复下达流程也不同。三峡水电站属国家电力调度控制中心(以下简称“国调”)直调厂站，葛洲坝水电站属华中电力调控分中心(以下简称“网调”)直调厂站。三峡水电站的日发电计划是向国调申报、由国调批复下达，葛洲坝水电站的日发电计划是三峡梯调申报修改、由网调批复下达[6]。

随着电网不断发展壮大，电网对梯级水电调度的精细化水平要求越来越高[7-8]，对计划执行的准确性和考核要求也越来越高，但由于水情预报误差、水库和电站运行方式改变、水库上下游水位控制、突发应急事件等的影响，日发电计划需要面临被要求修改的可能。这部分工作将占用调度运行人员较多精力和时间。

三峡-葛洲坝梯级电站的日发电计划各个环节由三峡梯调不同部门负责，在工作日期间，编制、审核、申报主要由方式人员负责，计划的批复下达、执行则由调度运行人员负责。目前各流程之间的衔接主要依靠调度自动化系统和人工方式实现，各系统之间的连接通畅程度、系统的自动化、智能化程度直接影响计划流转的效率和准确。

1.1 三峡水电站日发电计划流转过程

三峡水电站按照地理位置分为三峡左岸电厂、三峡右岸电厂、三峡地下电厂(也称“三峡右三电厂”)，按照电气连接方式的不同，左岸电厂又可分为左一、左二电厂，右岸电厂分为右一、右二电厂。三峡水电站的日发电计划根据不同的运行方式分为3种：左右岸合母、左岸分母右岸合母、左右岸分母，这增加了发电计划的编制、申报等环节工作量。同时，由于三峡水电站机组变压器损耗大，在向电网申报、下达的计划和电站实际执行的计划间会存在一个差值(以下简称“关口差”)，为计划的流转增加了困难。

三峡水电站日发电计划的流转主要包括以下几个流程：计划编制、计划录入申报、计划批复、编辑批复的计划、下达、执行，如图1所示。

图1 三峡水电站日发电计划流转过程Fig.1 Circulation process of Three Gorges Hydropower Statoin′s daily power generation plan

1.2 三峡水电站日发电计划流转问题

日前计划流转和工作日期间的修改计划的流程包括图1中的步骤1，3，4，6，7，非工作日期间的修改计划主要包括步骤2，3，5，7。其中步骤1，2，4，5在制作96点发电计划时，采用在Excel的表格中编辑的方式。但是，在Excel表格中编辑的弊端是其表格繁琐，特别是在三峡水电站运行方式复杂、调峰幅度大的情况下，需尤其注意各个分厂出力计划在过渡点的数值变化。

在图1的步骤3中，无论调度或者方式人员，都需手动在国调消息邮件客户端第三方应用上录入三峡水电站各个厂的96点计划。在录入过程中还需要其他人进行校核。特别是三峡水电站在汛期分为5个分厂时，录入的计划流转点将更多，消耗的时间和精力也更多。在实际生产过程中，经粗略统计，录入一个分厂的耗时近10 min。在调度人员紧张、水库和电站调度情况复杂的情况下，给调度人员带来极大的心理压力。而在步骤7中，在三峡水电站修改了日发电计划的情况下，调度人员还需要在监控系统第三方插件中手动再次录入修改后的发电计划。

以上步骤均受人为因素影响较大，每一个步骤都需要调度或方式人员集中精力仔细认真操作。因此，可以依靠自动化系统的帮助，将人从繁琐、重复的工作中解放出来。

1.3 葛洲坝水电站日发电计划流转过程

葛洲坝水电站分为大江电厂和二江电厂，虽其与三峡水电站相比，装机容量更小，但因葛洲坝水利枢纽为三峡水利枢纽的航运反调节枢纽，两坝间的调节库容较小、调节能力有限，为了保证两坝间的航运安全和葛洲坝下游水位，葛洲坝的计划修改较频繁，因此无形中为其日发电计划流转增添了困难。

葛洲坝水电站日计划的流转过程包括：计划编制，计划申报，计划批复，计划录入、下达、执行，如图2所示。

图2 葛洲坝日发电计划流转过程Fig.2 Circulation process of Gezhouba Hydropower Staion′s daily power generation plan

1.4 葛洲坝水电站日发电计划流转问题

葛洲坝水电站的日前计划包括步骤1，3，5，6和步骤2，4，6。其中，步骤3需要方式人员使用专用存储设备将制作的发电计划文件通过网调厂站管理系统上传至网调。使用Excel文件制作发电计划，且编制好的文件需要人工再录入水库调度(以下简称“水调”)自动化系统。步骤5需要调度人员从网页上抄录葛洲坝大江电厂、二江电厂的96点发电计划。步骤6需要调度运行人员在三峡电站调度(以下简称“电调”)监控系统的第三方程序中人工录入发电计划。以上两步需要调度人员在旁校核，否则容易出现遗漏或者错误。

在葛洲坝日计划修改中占绝大比例的是日内发电计划修改。由于修改计划频次较高，因此没有将修改后的发电计划录入监控系统，这直接影响调度人员对葛洲坝电厂计划执行情况的掌握，同时不利于监控系统的报警设置。

1.5 各系统间数据流通问题

根据电力安全防护对业务安全区域的划分，三峡电调监控系统处于安全Ⅰ区，三峡水调系统自动化系统根据业务需求，分为内、外网2个部分。内网部分主要服务于调度运行人员，处于安全Ⅱ区；外网部分主要服务于方式人员和其他需要使用水调系统的人员，处于安全Ⅲ区。电调监控系统和水调自动化系统内外网之间通过防火墙和横向隔离装置实现通讯。发电计划在两系统之间可以实现自动化流转。电网调度机构出于网络安全的考虑，将调度数据网安全Ⅱ区与三峡梯调生产区物理隔离开，二者之间不存在网络连接。在不能突破这种网络连接壁垒的情况下，无法从调度机构的网络直接获取发电计划，如图3所示。

图3 各系统间的数据流转Fig.3 Data flow between different systems

2 解决思路与实现

智慧梯调[9]建设，是通过以“事件”或“数据”为驱动的控制方法在调度运行中的实际应用，实现水电站调度运行相关的人和人、人和物、物和物的全面互联、互通和互动，数据可以实时传输和充分共享，信息可以实时处理和及时反馈。发电计划作为水电站运行基础数据，连接起相关各方。

面对上级电网调度机构对发电计划电子化申报时效性和准确性的要求，以及面向未来智能电网关于数据的自动化和智能化要求，在梯调范围内实现发电计划自动化流转愈发必要。分析目前三峡梯级电站日计划流转问题发现，影响计划流转的主要原因是电网调度机构与三峡梯调之间的网络连接壁垒、三峡梯调水调系统和电调监控系统之间数据传输连通以及系统功能的碎片化。

2.1 解决思路

为了便于方式人员和调度运行人员在梯级电站发电计划各个环节上的衔接，实现“数据多跑路，人员少跑腿”，需要将各系统之间的壁垒打通。因此，三峡梯级电调监控系统和水调自动化系统需要针对发电计划流转的方式做优化。

(1) 打通电网计划接收工作站与水调自动化系统之间的物理隔离。在计划接收工作站中部署水调自动化系统，水调自动化系统能够将电网批复的计划数据以Excel文件的形式导入到水调系统中，水调自动化系统解析发电计划文件并实现自动流转。

(2) 水调系统将已获批准的计划流转至电调监控系统，实现与水调系统的无缝衔接。发电计划自动在电调监控系统中呈现，并由运行人员下发至电厂。

(3) 在水调自动化系统中加入葛洲坝计划修改的界面，便于调度人员直观了解葛洲坝计划修改前后对比情况。

针对以上流转，改进后的三峡-葛洲坝梯级电站计划流转过程如图4～5所示。

图4 三峡发电计划数据流转Fig.4 Data flow of Three Gorges power generation plan

图5 葛洲坝日计划流转过程Fig.5 Data flow of Gezhouba power generation plan

2.2 系统实现

为了解决发电计划流转、特别是发电计划修改后的数据流转问题，把运行人员从人工录入数据的重复且容易出错的工作中解放出来，三峡梯调水调自动化系统和电调监控系统分别对此部分进行了系统设计。

以三峡计划修改为例，如三峡电厂需要修改日内的发电计划，在一个时段内调增出力，新的解决思路实现步骤如下。

(1) 在水调自动化系统中录入新修改的计划。此部分可由方式人员制作，也可由运行人员完成，在界面中可查看各分厂修改的数值与总的修改量，同时可通过曲线直观查看原计划与修改后的计划曲线对比，如图6所示。

(2) 在电网计划接收工作站中进行计划申报与接收。此部分实现日内发电计划电子化申报与批复，主要由运行人员完成。通过图6中的“导出数据”，将修改的计划导出为Excel文件。在电网的计划电子化申报系统中导入修改的发电计划文件。对于电网批复计划的接收，可将计划导出后再导入水调自动化系统。此部分操作与申报过程类似，仅操作顺序不同。

(3) 将电网批复的新计划下达至电厂执行。在图6中点击“下发执行”按钮，数据由水调自动化系统流转至电调监控系统。运行人员在电调监控系统中操作，将计划下达至电厂执行，如图7所示。

图7 发电计划下达界面Fig.7 Release interface of generation plan

相比以前的发电计划流转过程，新的发电计划流转过程有效减少了人工操作步骤、降低了数据出错概率。目前，新发电计划流转的系统运行良好，并大大提高了运行人员出力发电计划的效率和准确性。

3 结 语

随着智慧梯调的建设，水电站梯级调度管理对梯级电调监控系统和水调自动化系统的自动化水平都提出了更高的要求。无论从提高办公效率、减少人为干扰因素还是提高数据质量的方面，都有必要解决发电计划的流转问题。本文为解决当前计划流转需要人工干预过多的痛点，将发电计划的申报、审批、下达、执行自动化串联起来。随着三峡梯调“金沙江下游-三峡梯级电站水资源管理决策系统”投入使用，后续将把发电计划的自动化编制加入进来，进一步为运行人员提供决策支持。