水電廠遠程集控系統研究與應用
摘 要：我國的水電廠大部分位于交通閉塞、人煙稀少的山區，采用遠程集控系統對水電廠進行管理控制對加快水電廠建設、提高綜合發電效益意義重大。本文基于作者多年的學習工作經驗，首先分析了了水電廠遠程集控系統的具體結構，并在此基礎之上重點的介紹了集控系統的功能以及相關的具體應用，本文的研究成果將對我國水電廠遠程集控系統的開發與應用具有一定的貢獻意義。
關鍵詞：水電廠;應用;控制;監控;遠程集控
一、水電廠遠程集控系統結構
我國的水電廠在進行遠程集控時，主要采用開放型分層分布式結構，具體劃分包括：非控制層、控制層、查詢層(生產信息查詢層)以及接入層，每個層面的集控系統對應相應的局域網，依次為：生產非控制網、生產控制網、生產信息網、接入網。我國相關的電力部門對各個層面局域網的安全維護都有相應的規定，水電廠在進行集控局域網防護時要嚴格按照這些規定處理相關事宜，防止意外發生。
局域網是水電廠遠程集控系統當中相當重要的組成部分，基本上所有的控制工作必須以局域網作為基礎。深入了解集控系統當中的幾種局域網對水電廠遠程集控系統的研究具有促進意義。生產非控制網是以太網單網結構，其主要作用為：連接報表工作站、遠程維護集控系統、診斷故障。控制網與非控制網不同，采用的是以太雙網結構，主要功能為提高集控系統的抗干擾性能，防止系統中的部分設備發生故障而引起整個集控系統出現非正常運轉。控制層局域網當中的歷史服務器與磁盤陣列可以存儲集控系統控制范圍內水電廠的數據信息，應用服務器可以遠程監督水電廠中AGC軟件的運行。
生產管理信息層局域網專門配置了千兆以太網交換機，用來進行遠程集控系統的WEB發布，其連接各種服務器以及其他層面的局域網，能夠有效的將各種局域網相互隔離，實現水電廠遠程集控的安全操作。
接入層相關的數據接入網采用百兆以太網雙網結構，數據在局域網中傳輸的過程當中設有加密認證流程，以此來保證遠程通信的的安全性，確保其他局域網中出現錯誤的控制信息。
二、水電廠遠程集控系統的功能介紹
我國水電廠大多數建在比較偏僻的山區，采用遠程控制可以有效提高水電廠的發電效益。近幾年來，我國在集控系統方面也進行了深入的探索，研究出的梯級遠程集控系統應用于水電廠的遠程控制，具有良好的效果。概括介紹該遠程集控系統的功能如下：
(1)對控制對象所涉及的數據進行采集、監視以及控制;
(2)對梯級水電廠的集中控制與遠程調節具有抗干擾功能;
(3)實時的對數據進行數據處理，記錄歷史數據，進行監視與報警處理;
(4)自動發電控制、經濟調度與自動電壓控制;
(5)指導安全運行，對設備行為進行簡單分析;
(6)集控系統所應用的信息能夠取自于其他系統，并且收集的數據信息同樣也能應用于其他系統;
(7)對故障進行自處理，并能進行自我恢復。
上面提到的梯級集控系統的功能也就是該系統應用于水電廠遠程集控中體現的幾種功能。梯級集控系統解決了水電廠遠程控制過程中的諸多問題，能夠充分的利用水資源，提高發電效益。但是就目前看來，我國水電廠在遠程集控當中仍然有許多問題，這些問題同樣適用于我國控制領域的其他行業，想辦法提高控制系統的自動化水平才是問題的關鍵。
三、水電廠遠程集控系統的應用
3.1 區域劃分，集中控制
對水電廠進行一定的劃分，然后對每個區域的水電廠進行統一的集中控制，能夠有效提高工作效率，在水電廠的遠程集控系統建立中不容忽視。對水電廠進行合理的區域劃分是應用過程中的一大難題，我們不能簡單的對水電廠進行簡單的排列組合，而是要結合具體水電廠地理位置特征、相鄰近、水電廠發電機組特征以及效益最大化等來對水電廠進行區域劃分，劃分之后再派專門的人員利用遠程集控系統進行值班式控制，對多個水電廠進行有機整合。
在進行水電廠區域性劃分管理過程中應該遵循的原則為：同一區域的水電廠保證有直接的水利聯系，便于區域統一管理;集中控制的同一區域水電廠發電機臺數差距不應太大;地理位置相近的水電廠在劃分時應該優先考慮劃分到一起。
除此之外，人機交互平臺的優化工作應該受到重視。良好的交互平臺基礎是區域水電廠遠程集控的保證，平臺在建立優化的過程中，應該注意去繁就簡，從而減少人的工作量，降低人為失誤的可能性;對負責平臺交互的工作人員進行嚴格的培訓工作，培養嚴謹的集控系統監督工作人員。技術層面，應該保證交互平臺能夠實時的向工作人員反應系統的工作情況，并且能夠對工作人員發布的命令及時響應。在處理系統故障時，人機相互配合將水電廠遠程集控系統故障造成的影響降到最低，從而節約經濟成本。
3.2 上下游水電廠遠程集控
除了考慮到區域控制之外，位于同一流域上下游的水電廠也是水電廠遠程集控系統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系，因此，同一流域的水電廠往往也具有緊密的水利聯系，采用遠程集控系統來對上下游的水電廠進行控制時，應該注意到二者的匹配運行，通過上游的水力情況來對下游水力狀況做好分析，進而對水電廠發電情況進行判斷，這也就是所謂的“以水定電”原則。
同一流域上下游發電廠的匹配運行能夠一定程度上降低下游水電廠遠程集控系統的工作量，從而降低操作成本，提高水電廠的經濟效益。
3.3 監督與控制并用
水電廠的遠程集控除了對水電站進行科學的控制來完成既定的發電任務，還要保證水電廠設備的正常運轉，前文已經提到過集控系統能夠記錄水電廠設備運行的及時數據和歷史數據，并能反應出一些相關的故障和做出相應的處理。但是僅僅依靠系統的檢測是不夠的，遠程集控系統可以在水電廠工作現場安裝攝像頭，通過觀察設備的運行情況來判斷是否存在故障。這樣一來，監督與控制并用，水電廠遠程集控系統的運用便能夠更好的發揮出來。
3.4 跨流域水電廠遠程集控
跨流域水電廠的遠程集控系統在我國已經有了先例，通過跨流域水電廠的綜合治理，可以對多方面的信息進行綜合性的討論，對水電廠遠程集控系統的發展具有進一步促進意義，這也是跨流域水電廠遠程集控系統建立的必要性所在。系統中，跨流域大壩安全監測系統提供壩體的相關數據，再把數據反饋給跨流域水電廠遠程集控系統中心，由系統自動控制進廠流量。除此之外，發電廠遠程集控系統還能提供電廠機組運行狀況、機組實時出力等“電調”信息，再通過多維信息綜合分析，形成最優發電決策，并通過控制系統來對決策進行響應。
四、結語
隨著我國控制技術的不斷發展，我國在水電廠遠程集控系統方面已經有了一定的發展。除了上面提及的一些具體應用，還有許多先進的案例沒有提出。但是不得不提的是我國水電廠遠程集控領域方面仍然存在較大的進展空間，我相信在專業人員的共同努力之下，我國在控制領域方面一定會有新的突破。
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