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水電廠(chǎng)遠程集控系統研究與應用
摘 要：我國的水電廠(chǎng)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(chǎng)進(jìn)行管理控制對加快水電廠(chǎng)建設、提高綜合發(fā)電效益意義重大。本文基于作者多年的學(xué)習工作經(jīng)驗，首先分析了了水電廠(chǎng)遠程集控系統的具體結構，并在此基礎之上重點(diǎn)的介紹了集控系統的功能以及相關(guān)的具體應用，本文的研究成果將對我國水電廠(chǎng)遠程集控系統的開(kāi)發(fā)與應用具有一定的貢獻意義。
關(guān)鍵詞：水電廠(chǎng);應用;控制;監控;遠程集控
一、水電廠(chǎng)遠程集控系統結構
我國的水電廠(chǎng)在進(jìn)行遠程集控時(shí)，主要采用開(kāi)放型分層分布式結構，具體劃分包括：非控制層、控制層、查詢(xún)層(生產(chǎn)信息查詢(xún)層)以及接入層，每個(gè)層面的集控系統對應相應的局域網(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(mén)對各個(gè)層面局域網(wǎng)的安全維護都有相應的規定，水電廠(chǎng)在進(jìn)行集控局域網(wǎng)防護時(shí)要嚴格按照這些規定處理相關(guān)事宜，防止意外發(fā)生。
局域網(wǎng)是水電廠(chǎng)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(wǎng)作為基礎。深入了解集控系統當中的幾種局域網(wǎng)對水電廠(chǎng)遠程集控系統的研究具有促進(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�？刂凭W(wǎng)與非控制網(wǎng)不同，采用的是以太雙網(wǎng)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(fā)生故障而引起整個(gè)集控系統出現非正常運轉�？刂茖泳钟蚓W(wǎng)當中的歷史服務(wù)器與磁盤(pán)陣列可以存儲集控系統控制范圍內水電廠(chǎng)的數據信息，應用服務(wù)器可以遠程監督水電廠(chǎng)中AGC軟件的運行。
生產(chǎn)管理信息層局域網(wǎng)專(zhuān)門(mén)配置了千兆以太網(wǎng)交換機，用來(lái)進(jìn)行遠程集控系統的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(shí)現水電廠(chǎng)遠程集控的安全操作。
接入層相關(guān)的數據接入網(wǎng)采用百兆以太網(wǎng)雙網(wǎng)結構，數據在局域網(wǎng)中傳輸的過(guò)程當中設有加密認證流程，以此來(lái)保證遠程通信的的安全性，確保其他局域網(wǎng)中出現錯誤的控制信息。
二、水電廠(chǎng)遠程集控系統的功能介紹
我國水電廠(chǎng)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(chǎng)的發(fā)電效益。近幾年來(lái)，我國在集控系統方面也進(jìn)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(chǎng)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(jìn)行采集、監視以及控制;
(2)對梯級水電廠(chǎng)的集中控制與遠程調節具有抗干擾功能;
(3)實(shí)時(shí)的對數據進(jìn)行數據處理，記錄歷史數據，進(jìn)行監視與報警處理;
(4)自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟調度與自動(dòng)電壓控制;
(5)指導安全運行，對設備行為進(jìn)行簡(jiǎn)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(jìn)行自處理，并能進(jìn)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(chǎng)遠程集控中體現的幾種功能。梯級集控系統解決了水電廠(chǎng)遠程控制過(guò)程中的諸多問(wèn)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(lái)，我國水電廠(chǎng)在遠程集控當中仍然有許多問(wèn)題，這些問(wèn)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的自動(dòng)化水平才是問(wèn)題的關(guān)鍵。
三、水電廠(chǎng)遠程集控系統的應用
3.1 區域劃分，集中控制
對水電廠(chǎng)進(jìn)行一定的劃分，然后對每個(gè)區域的水電廠(chǎng)進(jìn)行統一的集中控制，能夠有效提高工作效率，在水電廠(chǎng)的遠程集控系統建立中不容忽視。對水電廠(chǎng)進(jìn)行合理的區域劃分是應用過(guò)程中的一大難題，我們不能簡(jiǎn)單的對水電廠(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的排列組合，而是要結合具體水電廠(chǎng)地理位置特征、相鄰近、水電廠(chǎng)發(fā)電機組特征以及效益最大化等來(lái)對水電廠(chǎng)進(jìn)行區域劃分，劃分之后再派專(zhuān)門(mén)的人員利用遠程集控系統進(jìn)行值班式控制，對多個(gè)水電廠(chǎng)進(jìn)行有機整合。
在進(jìn)行水電廠(chǎng)區域性劃分管理過(guò)程中應該遵循的原則為：同一區域的水電廠(chǎng)保證有直接的水利聯(lián)系，便于區域統一管理;集中控制的同一區域水電廠(chǎng)發(fā)電機臺數差距不應太大;地理位置相近的水電廠(chǎng)在劃分時(shí)應該優(yōu)先考慮劃分到一起。
除此之外，人機交互平臺的優(yōu)化工作應該受到重視。良好的交互平臺基礎是區域水電廠(chǎng)遠程集控的保證，平臺在建立優(yōu)化的過(guò)程中，應該注意去繁就簡(jiǎn)，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(jìn)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(shù)層面，應該保證交互平臺能夠實(shí)時(shí)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(fā)布的命令及時(shí)響應。在處理系統故障時(shí)，人機相互配合將水電廠(chǎng)遠程集控系統故障造成的影響降到最低，從而節約經(jīng)濟成本。
3.2 上下游水電廠(chǎng)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(chǎng)也是水電廠(chǎng)遠程集控系統中值得注意的一個(gè)部分。同一流域上下游的水電廠(chǎng)，往往在水力方面有著(zhù)較為緊密的聯(lián)系，因此，同一流域的水電廠(chǎng)往往也具有緊密的水利聯(lián)系，采用遠程集控系統來(lái)對上下游的水電廠(chǎng)進(jìn)行控制時(shí)，應該注意到二者的匹配運行，通過(guò)上游的水力情況來(lái)對下游水力狀況做好分析，進(jìn)而對水電廠(chǎng)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(chǎng)的匹配運行能夠一定程度上降低下游水電廠(chǎng)遠程集控系統的工作量，從而降低操作成本，提高水電廠(chǎng)的經(jīng)濟效益。
3.3 監督與控制并用
水電廠(chǎng)的遠程集控除了對水電站進(jìn)行科學(xué)的控制來(lái)完成既定的發(fā)電任務(wù)，還要保證水電廠(chǎng)設備的正常運轉，前文已經(jīng)提到過(guò)集控系統能夠記錄水電廠(chǎng)設備運行的及時(shí)數據和歷史數據，并能反應出一些相關(guān)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(chǎng)工作現場(chǎng)安裝攝像頭，通過(guò)觀(guān)察設備的運行情況來(lái)判斷是否存在故障。這樣一來(lái)，監督與控制并用，水電廠(chǎng)遠程集控系統的運用便能夠更好的發(fā)揮出來(lái)。
3.4 跨流域水電廠(chǎng)遠程集控
跨流域水電廠(chǎng)的遠程集控系統在我國已經(jīng)有了先例，通過(guò)跨流域水電廠(chǎng)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(chǎng)遠程集控系統的發(fā)展具有進(jìn)一步促進(jìn)意義，這也是跨流域水電廠(chǎng)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(guān)數據，再把數據反饋給跨流域水電廠(chǎng)遠程集控系統中心，由系統自動(dòng)控制進(jìn)廠(chǎng)流量。除此之外，發(fā)電廠(chǎng)遠程集控系統還能提供電廠(chǎng)機組運行狀況、機組實(shí)時(shí)出力等“電調”信息，再通過(guò)多維信息綜合分析，形成最優(yōu)發(fā)電決策，并通過(guò)控制系統來(lái)對決策進(jìn)行響應。
四、結語(yǔ)
隨著(zhù)我國控制技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在水電廠(chǎng)遠程集控系統方面已經(jīng)有了一定的發(fā)展。除了上面提及的一些具體應用，還有許多先進(jìn)的案例沒(méi)有提出。但是不得不提的是我國水電廠(chǎng)遠程集控領(lǐng)域方面仍然存在較大的進(jìn)展空間，我相信在專(zhuān)業(yè)人員的共同努力之下，我國在控制領(lǐng)域方面一定會(huì )有新的突破。
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