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水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)研究與應(yīng)用
摘 要：我國的水電廠大部分位于交通閉塞、人煙稀少的山區(qū)，采用遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)對水電廠進(jìn)行管理控制對加快水電廠建設(shè)、提高綜合發(fā)電效益意義重大。本文基于作者多年的學(xué)習(xí)工作經(jīng)驗，首先分析了了水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)之上重點(diǎn)的介紹了集控系統(tǒng)的功能以及相關(guān)的具體應(yīng)用，本文的研究成果將對我國水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用具有一定的貢獻(xiàn)意義。
關(guān)鍵詞：水電廠;應(yīng)用;控制;監(jiān)控;遠(yuǎn)程集控
一、水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
我國的水電廠在進(jìn)行遠(yuǎn)程集控時，主要采用開放型分層分布式結(jié)構(gòu)，具體劃分包括：非控制層、控制層、查詢層(生產(chǎn)信息查詢層)以及接入層，每個層面的集控系統(tǒng)對應(yīng)相應(yīng)的局域網(wǎng)，依次為：生產(chǎn)非控制網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)、生產(chǎn)信息網(wǎng)、接入網(wǎng)。我國相關(guān)的電力部門對各個層面局域網(wǎng)的安全維護(hù)都有相應(yīng)的規(guī)定，水電廠在進(jìn)行集控局域網(wǎng)防護(hù)時要嚴(yán)格按照這些規(guī)定處理相關(guān)事宜，防止意外發(fā)生。
局域網(wǎng)是水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)當(dāng)中相當(dāng)重要的組成部分，基本上所有的控制工作必須以局域網(wǎng)作為基礎(chǔ)。深入了解集控系統(tǒng)當(dāng)中的幾種局域網(wǎng)對水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的研究具有促進(jìn)意義。生產(chǎn)非控制網(wǎng)是以太網(wǎng)單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其主要作用為：連接報表工作站、遠(yuǎn)程維護(hù)集控系統(tǒng)、診斷故障�？刂凭W(wǎng)與非控制網(wǎng)不同，采用的是以太雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要功能為提高集控系統(tǒng)的抗干擾性能，防止系統(tǒng)中的部分設(shè)備發(fā)生故障而引起整個集控系統(tǒng)出現(xiàn)非正常運(yùn)轉(zhuǎn)。控制層局域網(wǎng)當(dāng)中的歷史服務(wù)器與磁盤陣列可以存儲集控系統(tǒng)控制范圍內(nèi)水電廠的數(shù)據(jù)信息，應(yīng)用服務(wù)器可以遠(yuǎn)程監(jiān)督水電廠中AGC軟件的運(yùn)行。
生產(chǎn)管理信息層局域網(wǎng)專門配置了千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，用來進(jìn)行遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的WEB發(fā)布，其連接各種服務(wù)器以及其他層面的局域網(wǎng)，能夠有效的將各種局域網(wǎng)相互隔離，實現(xiàn)水電廠遠(yuǎn)程集控的安全操作。
接入層相關(guān)的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)采用百兆以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)中傳輸?shù)倪^程當(dāng)中設(shè)有加密認(rèn)證流程，以此來保證遠(yuǎn)程通信的的安全性，確保其他局域網(wǎng)中出現(xiàn)錯誤的控制信息。
二、水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的功能介紹
我國水電廠大多數(shù)建在比較偏僻的山區(qū)，采用遠(yuǎn)程控制可以有效提高水電廠的發(fā)電效益。近幾年來，我國在集控系統(tǒng)方面也進(jìn)行了深入的探索，研究出的梯級遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)應(yīng)用于水電廠的遠(yuǎn)程控制，具有良好的效果。概括介紹該遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的功能如下：
(1)對控制對象所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)視以及控制;
(2)對梯級水電廠的集中控制與遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)具有抗干擾功能;
(3)實時的對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，記錄歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)視與報警處理;
(4)自動發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動電壓控制;
(5)指導(dǎo)安全運(yùn)行，對設(shè)備行為進(jìn)行簡單分析;
(6)集控系統(tǒng)所應(yīng)用的信息能夠取自于其他系統(tǒng)，并且收集的數(shù)據(jù)信息同樣也能應(yīng)用于其他系統(tǒng);
(7)對故障進(jìn)行自處理，并能進(jìn)行自我恢復(fù)。
上面提到的梯級集控系統(tǒng)的功能也就是該系統(tǒng)應(yīng)用于水電廠遠(yuǎn)程集控中體現(xiàn)的幾種功能。梯級集控系統(tǒng)解決了水電廠遠(yuǎn)程控制過程中的諸多問題，能夠充分的利用水資源，提高發(fā)電效益。但是就目前看來，我國水電廠在遠(yuǎn)程集控當(dāng)中仍然有許多問題，這些問題同樣適用于我國控制領(lǐng)域的其他行業(yè)，想辦法提高控制系統(tǒng)的自動化水平才是問題的關(guān)鍵。
三、水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的應(yīng)用
3.1 區(qū)域劃分，集中控制
對水電廠進(jìn)行一定的劃分，然后對每個區(qū)域的水電廠進(jìn)行統(tǒng)一的集中控制，能夠有效提高工作效率，在水電廠的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)建立中不容忽視。對水電廠進(jìn)行合理的區(qū)域劃分是應(yīng)用過程中的一大難題，我們不能簡單的對水電廠進(jìn)行簡單的排列組合，而是要結(jié)合具體水電廠地理位置特征、相鄰近、水電廠發(fā)電機(jī)組特征以及效益最大化等來對水電廠進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分之后再派專門的人員利用遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)進(jìn)行值班式控制，對多個水電廠進(jìn)行有機(jī)整合。
在進(jìn)行水電廠區(qū)域性劃分管理過程中應(yīng)該遵循的原則為：同一區(qū)域的水電廠保證有直接的水利聯(lián)系，便于區(qū)域統(tǒng)一管理;集中控制的同一區(qū)域水電廠發(fā)電機(jī)臺數(shù)差距不應(yīng)太大;地理位置相近的水電廠在劃分時應(yīng)該優(yōu)先考慮劃分到一起。
除此之外，人機(jī)交互平臺的優(yōu)化工作應(yīng)該受到重視。良好的交互平臺基礎(chǔ)是區(qū)域水電廠遠(yuǎn)程集控的保證，平臺在建立優(yōu)化的過程中，應(yīng)該注意去繁就簡，從而減少人的工作量，降低人為失誤的可能性;對負(fù)責(zé)平臺交互的工作人員進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)工作，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募叵到y(tǒng)監(jiān)督工作人員。技術(shù)層面，應(yīng)該保證交互平臺能夠?qū)崟r的向工作人員反應(yīng)系統(tǒng)的工作情況，并且能夠?qū)ぷ魅藛T發(fā)布的命令及時響應(yīng)。在處理系統(tǒng)故障時，人機(jī)相互配合將水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)故障造成的影響降到最低，從而節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。
3.2 上下游水電廠遠(yuǎn)程集控
除了考慮到區(qū)域控制之外，位于同一流域上下游的水電廠也是水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)中值得注意的一個部分。同一流域上下游的水電廠，往往在水力方面有著較為緊密的聯(lián)系，因此，同一流域的水電廠往往也具有緊密的水利聯(lián)系，采用遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)來對上下游的水電廠進(jìn)行控制時，應(yīng)該注意到二者的匹配運(yùn)行，通過上游的水力情況來對下游水力狀況做好分析，進(jìn)而對水電廠發(fā)電情況進(jìn)行判斷，這也就是所謂的“以水定電”原則。
同一流域上下游發(fā)電廠的匹配運(yùn)行能夠一定程度上降低下游水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的工作量，從而降低操作成本，提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益。
3.3 監(jiān)督與控制并用
水電廠的遠(yuǎn)程集控除了對水電站進(jìn)行科學(xué)的控制來完成既定的發(fā)電任務(wù)，還要保證水電廠設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，前文已經(jīng)提到過集控系統(tǒng)能夠記錄水電廠設(shè)備運(yùn)行的及時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并能反應(yīng)出一些相關(guān)的故障和做出相應(yīng)的處理。但是僅僅依靠系統(tǒng)的檢測是不夠的，遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)可以在水電廠工作現(xiàn)場安裝攝像頭，通過觀察設(shè)備的運(yùn)行情況來判斷是否存在故障。這樣一來，監(jiān)督與控制并用，水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的運(yùn)用便能夠更好的發(fā)揮出來。
3.4 跨流域水電廠遠(yuǎn)程集控
跨流域水電廠的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)在我國已經(jīng)有了先例，通過跨流域水電廠的綜合治理，可以對多方面的信息進(jìn)行綜合性的討論，對水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的發(fā)展具有進(jìn)一步促進(jìn)意義，這也是跨流域水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)建立的必要性所在。系統(tǒng)中，跨流域大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)提供壩體的相關(guān)數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)反饋給跨流域水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)中心，由系統(tǒng)自動控制進(jìn)廠流量。除此之外，發(fā)電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)還能提供電廠機(jī)組運(yùn)行狀況、機(jī)組實時出力等“電調(diào)”信息，再通過多維信息綜合分析，形成最優(yōu)發(fā)電決策，并通過控制系統(tǒng)來對決策進(jìn)行響應(yīng)。
四、結(jié)語
隨著我國控制技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在水電廠遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)方面已經(jīng)有了一定的發(fā)展。除了上面提及的一些具體應(yīng)用，還有許多先進(jìn)的案例沒有提出。但是不得不提的是我國水電廠遠(yuǎn)程集控領(lǐng)域方面仍然存在較大的進(jìn)展空間，我相信在專業(yè)人員的共同努力之下，我國在控制領(lǐng)域方面一定會有新的突破。
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