摘要：我国水资源丰富，并且许多地区落差较大，良好的地理位置为建设水电站提供了天然的条件，随着我国经济的不断发展，水电站建设的数量不断提升，相应质量也得到了改善，很多技术都得到了世界的认可，使我国的发电相关行业得到有效提升。水电站数量越来越多，那么在同一流域对梯级水电站水流量进行控制时，就需要对该区域内的水电站进行统一集中管理，建立集控自动化系统。本文主要对水电集控自动化系统进行讨论，举例说明其当前的应用情况。
关键词：梯级水电站；集控自动化系统；应用研究
一、引言
随着全球资源短缺现象越来越严重，发电行业整体进行了大改革，近几年火电发电厂数量在逐渐下降，水力、风力等绿色能源发电厂发展越来越好。我国国内河流交错纵横，水资源丰富，为满足国内用电需求，在各个流域都建设了许多梯级水电站，并且同时为了对水电资源进行整合和标准化改造，我国投入了大量的心血研究梯级水电站集控自动化系统，虽然起步比国外晚，但是现阶段发展十分顺利，利用集控自动化系统，能够实现水库联合优化调度，提高资源的利用率和经济效益。
二、梯级水电站实现集控自动化的重要作用
集控自动化系统建设符合国家节能降耗政策、满足电网节能调度需求，同时也为企业自身进一步降低单位电度生产成本，最大程度的创造发电效益。相关企业公司针对流域式阶梯级水电站的发电情况不断进行疾控方面的进一步优化，实现相对于之前更加高一方面层次的集中管理与控制。确保电站安全、优质、经济地运营，深入挖掘生产潜力，提高生产运行管理水平，优化人力资源配置，使企业的原本生产成本相对降低，同时也提升了企业的社会竞争能力。
要实现将梯级水电站的自动化系统所涉及到的全部功能，就要对该类型水电站的基本防洪调度加强管理方面工作的投入忽然建设，将相关优化工作做到最好，使对于梯级的防洪工作得到更好的指挥。在实际工作过程中可考虑使用统一进行调洪的方式进行分级拦截洪水，保证洪水的流量得到有效降低，同时要注意每个电站的安全度汛相关工作的进行情况，保证在实际工作中对人民的伤害降到最小，保证人民的基本安全。
三、梯级水电站集控自动化系统概述
（一）计算机监控系统
1.设计原则
计算机监控系统主要的工作部分在于按照电网的主要调度执行命令，根据命令可实现对于不同电站的统一监督控制任务，在实际工作过程中要保证对于每个电站的将空具有一定的实时性和准确性，保证所监控内容具有可靠性和可信度。计算机监控系统要采用开放式的应用环境，所涉及到的软件和硬件系统要具有一定的开放性能，使整体趋近与安全化和标准化。所使用的应用服务平台可考虑使用服务器混合式平台技术，该方式可为系统的软件和硬件体统更好的升级系统。监督监督控制中心所使用的软件要不断进行完善和健全，保证运行的可靠性，系统要能够支持网络进行通信的方式，使与其他系统的通信更加方便，更加符合安全防护的相关规定。此外，计算机的监控系统要进行一定的容错实际，保证在一台机器出现问题的情况下整体设备的运行不会受到影响。
2.主要功能
1)数据采集和处理。针对不同电站的数据收集情况具有实时性，会根据实际情况进行实时的更新，且在数据收集之后要进行处理和分析工作，对于数据的处理也要具有实时性。此外，还要保证对于历史数据的保存工作等，从而使数据的联系性得到保障。
2)运行监视和事件报警。所有开关量的状态改变都能显示、记录，并可根据需要选择打印。监视梯级各电站机组开、停机过程，开关站断路器跳、合闸操作过程，厂用电系统主要开关跳、合闸操作过程，子显示器上会对闸门的开关过程进行实时监督。对于集中控制管理的中心能够接收到不同电站的相关报警信息，当发生紧急事件时，如保护装置动作、机组事故停机、线路越限等，简报信息变色并有语音报警，提醒集控值班人员。
3)人机联系及操作。支持不同权限的用户并能识别具有各自口令的用户，进入前，授权集控人员必须登记“用户名”、“口令”，通过口令能准确地、独立的进入和退出，以实现对应权限，开展相应操作。
4)数据通信功能。集中控制的中心部分通常会具有相对完善的通信技术，主要体现为可将整个系统实现资源的共享，保证资源进行共享时的效率更高。对于不同系统进行通信的部分会遵循相应的TCP / IP规定，信息的交换会借助于服务器的主要模式进行，且在实际工作中符合开放性的原则。与梯级各电站的通信采用广域通信方式，通信协议满足梯级各电站计算机监控系统的要求。相关服务器可实现对于不同电站的扫描工作，也可进行监督视察工作，之后可进行安全性检验，还可将想用的代码检查情概况和基本运行状态以日志的方式进行存储。
5)系统时钟同步装置。集控中心计算机监控系统各设备通过接收统一的GPS 时钟同步装置的时钟同步信息，以保持全系统的时钟同步。GPS装置采用双套冗余配置，在任意一套装置发生故障时能自动切换至另一套装置工作，确保时钟同步系统的稳定可靠运行。
6)系统自诊断和自恢复。该系统还具有一定的自身诊断功能，在实际运转过程中可对系统中所运行的基本软件和硬件进行实时诊断，也能把出现故障的部分进行实时指出。
（二）水情测报自动化系统
1.设计原则
针对水清测报的自动化系统主要结合阶梯电站进行联合程度的调度。
为此水情测报系统的功能设计必须考虑功能具有可扩展性，并能与梯级电站监控、联合运行等其他系统有机结合，使其成为电站进行集中监督控制的主要部分。
针对水文气象检车的系统，流域中的相关气象单位本身具有相应的检测系统，可在原本已有的基础上依据实际情况进行实时调整。在实际建设过程中要将水情检测预报的系统得到大幅度利用，保证和相关系统实现在多个方面的配合与协调工作开展顺利。
自动化系统主要采用的技术是要干检测系统，将通信及计算机技术与其实现有机结合，保证雨水等实际情况实现更好的检测，使相应的水文预报更加具有联合性，得到进一步优化，使相应设备得意安全高效运行。
2.主要功能
1)遥测功能。可实现对于水位等进行自动的测量。
2)数据处理功能。可对数据进行分类和总结，并建立相应的数据信息库，借助于数据库可实现查询和检索工作，也可将流域的基本情况进行显示。
3)接受与传输功能。可实现每时每刻的数据收集，也可对所收集到的数据进行检查，发现错误之后了进行纠正等；向电网公司及其它有关部门传送水情数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4)预报功能，为预报提供基础数据和接口。
（三）视频及大屏幕显示系统
1.设计原则
该部分所采用的主要技术具有一定的先进性能，所使用的体系结构属于开放式系统，系统可在一定程度上显示世界级水平。实际工作过程中可实现工作的相关要求，将用户的主要情况放在首位考虑。采用集中管理控制的模式，在满足功能需求的基础上操作方便、维护简单、管理简便。此外，为了使系统上升级更加顺利，就要留有一定的空间，也可保证系统的维护在整体中的比例呈现最大化，也要考虑到整体结构的合理性。在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标。
2.主要功能
流域梯级水电站均已建设了视频监控系统，各电站视频监控点与各电站视频服务器（硬盘录像机）相连，通过各电站综合数据网络传输视频数据。各电站工作人员可以利用视频监控客户端软件通过综合数据网络查看和调用各水电站硬盘录像机上的视频监控图像。
集控中心视频监控系统是通过专用光纤通道远程访问流域梯级各水电站的硬盘录像机的实时监控数据，对各电站进行远程视频监控。
为将各电站机组生产运行画面和视频监控画面清晰地在集控中心显示，在集控中心建设大屏幕显示系统，以显示电站远程监控系统的实时数据以及各电站视频监控画面，方便联合运行指挥工作。
（四）继电保护信息传输系统
1.设计原则
集控中心建设一套继电保护信息传输系统，使集控中心人员能够及时了解电站保护动作情况，根据保护动作情况，能够迅速做出决策，以适应集控中心对电站的基本控制。
2.主要功能
集控中心继电保护信息传输系统应能实现对所监控水电站的数据采集和处理功能，其范围包括模拟量、状态量、电能量、继电保护及自动装置信息等相关的数据。
对实时采集的模拟量，应进行数据合理性检验、数字滤波、越限检查等处理，允许进行人工置数，对每个模拟量数据设定正常、越限、坏数据、死数据和人工数据等质量标志。模拟量可根据不同时间或其他条件设置多种限值,系统提供方便的界面让用户进行限值的切换，根据用户的需求，越限后可提供不同的报警。
对实时采集的状态量，应进行数据合理性检验，区分事故遥信和正常遥信。事故时应能正确快速声光、语音组合告警。
具备事故追忆和回放功能，至少考虑事故前2分钟，事故后4分钟，追忆间隔1-2秒。启动事故追忆的触发量可以是事故遥信或模拟量越限等。
（五）安全生产管理信息系统
1.设计原则
该部分会使用较为先进的数据处理技术，主要还是利用现今最常用到的互联网信息化技术，可借助于这种技术实现对于电厂的全程监督和管理，达到生产、办公管理自动化、网络化、无纸化及数字化，为集控中心远程生产管理提供真实、准确、及时的生产管理信息，以达到提高工作效率，提高管理水平，提高决策的正确性，建立起以计算机技术为基础，以人为本，信息为纽带，经济效益为中心的管理信息系统。
2.主要功能
1)运行管理。运行日志功能只有当班值长有权限进行交班操作，以及当班运行日志数据的新增、删除和修改。移位很长时间后，移位值可以接管，其他人只能查看数据；流动账户包括接地设备注册，调度命令注册，开闭注册等。集中控制操作命令控制端可以选择接收电厂，并填写下一个订购时间和操作任务，电站收到指令并操作完成后需填入回令信息，集控侧再次确认完成操作流程；泄洪通知单由水调人员发起，经集控领导审核，由集控值班员许可后下发至电厂，电厂受令并完成后填入执行情况，集控再次确认完成操作流程。
2)设备检修管理。电站的设备检修申请由电站发起并提交至集控中心，集控各专业会签后由集控领导审批，全部通过后完成申请手续。
3)两票管理。系统集成两票功能，执行流程按照公司《工作票、操作票使用和管理标准》实施。
4)班组管理。包括班组日志信息和开展的“三讲一落实”活动情况。
四、实际案例分析
仙江流域梯级水电站总共有7座，集控中心的自动化系统是建立在集控中心和各水电站计算机监控系统联合的基础上，实行对李仙江整体梯度水电站的远程监控，通过集控中心自动化系统的监控，实施少人值守，实现了运行成本降低、人工作用量降低的情况。集中控制中心的监控范围主要是根据电网调度组织发布的命令和要求，对每个水电站进行调度，日常监控的内容包括各电站主接线和重要电气设备的参数和运行情况及电站区域的水文情况等。
李仙江集控是2013年正式获批投入运行，严格制度和技术要求，实现了全流域水电站集控自动化系统管理，并在多年生产管理中积累了许多宝贵经验，更获得了电网调度机构的认可。
五、结语
未来，中国的水力发电将继续成为发电的主要动力部分，水力发电站的数量将继续增加。水电集中控制自动化系统的全面应用可以更好地管理同一流域内的水电站，实现远程监控、管理、调度以及预警，同一流域具有相同的特性，特别是水文数据和水流情况，通过集控中心的调度和指挥，制定合理科学的水资源调度计划和发电计划，能够实现有效的资源整合配置，降低发电成本，减少人工工作量，实现更加科学的管控。
参考文献
[1]黄威.多河流流域水电集控中心综合自动化系统平台设计与实现研究[D].广西大学,2017.
[2]何才强.水电远程集控自动化系统的应用研究[J].科技创新与应用,2016(03):122.
[3]王鑫,王兴斌.关于黄河水电公司集控水调自动化系统改造的思考[J].水电厂自动化,2015,36(01):43-48.
[5]鲁铭.澜沧江水电远程集控自动化系统[J].水电站机电技术,2009,32(06):63-65+67.
作者简介
冯海琛（1986.03），男，河北张家口，云南大唐国际电力有限公司，昆明，650000，汉族，工程师，本科，集控运行。
论文作者:冯海琛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/6
标签：水电站论文; 电站论文; 梯级论文; 自动化系统论文; 数据论文; 系统论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第15期论文;