柳瑞海,孫智莉
(溫州公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司,浙江 溫州 325000)
溫州珊溪水利樞紐遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)劃
柳瑞海,孫智莉
(溫州公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司,浙江 溫州 325000)
以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息化為傳統(tǒng)的水利工程管理模式帶來變革,智能水利樞紐實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)管理模式的創(chuàng)新。水利行業(yè)的"樞紐智能化"還處于起步階段。如何實(shí)現(xiàn)所屬各生產(chǎn)單位"無人值班、少人值守",最終達(dá)到遠(yuǎn)程集約化運(yùn)行的現(xiàn)代化管理目標(biāo),是工程運(yùn)行管理急需解決的一個(gè)重大問題。本文重點(diǎn)闡述溫州珊溪水利樞紐遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)劃,為類似水利工程提供借鑒。
計(jì)算機(jī);集中監(jiān)控;水利樞紐;規(guī)劃
1.1 現(xiàn)狀
珊溪水力發(fā)電廠為省調(diào)直調(diào)電廠;趙山渡水力發(fā)電廠為溫州市調(diào)直調(diào)電廠;引水渠系直接與水廠聯(lián)系,按各水廠需求調(diào)度。目前,各單位的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)均獨(dú)立運(yùn)行。引水渠系已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控功能,兩電廠現(xiàn)地控制。
目前,引水渠系的溫州遠(yuǎn)控中心建設(shè)層次比較低,屬于遠(yuǎn)程值班模式,而且僅能遠(yuǎn)程控制渠系的各閘門,距智能化程度有很大差距。
1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的智能化
智能水利樞紐的建設(shè)并不需要把現(xiàn)有的自動(dòng)化設(shè)施全盤否定或推倒重來,而是在現(xiàn)有設(shè)備和運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上,創(chuàng)建全面完善和優(yōu)化水利樞紐的智能化控制平臺(tái)。為此,集控中心智能化規(guī)劃如下:
(1)信息采集方式進(jìn)行數(shù)字化、全面化、網(wǎng)絡(luò)化的轉(zhuǎn)變,以此支撐電站上層分析和功能控制管理系統(tǒng)。
(2)在保證電廠各自動(dòng)化系統(tǒng)先進(jìn)性的前提下,構(gòu)建全廠高速標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò),以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享,為實(shí)現(xiàn)智能決策管理、電廠綜合分析等功能創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。
(3)構(gòu)建以綜合數(shù)據(jù)信息共享平臺(tái)和綜合智能決策管理系統(tǒng)為核心的集成一體化的全樞紐“智能控制中心”,取代傳統(tǒng)中控室集控的管理模式,實(shí)現(xiàn)電廠智能化運(yùn)行管理模式,保障電站優(yōu)化運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)高效、安全科學(xué)的管理運(yùn)行模式。
(4)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)位于生產(chǎn)控制區(qū)的安全I(xiàn)區(qū),接受電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度命令和要求,向下級(jí)各廠站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制指令,直接作用到各現(xiàn)地控制單元,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制功能,以及對(duì)各廠站所有被控對(duì)象的安全監(jiān)管,同時(shí)與安全I(xiàn)I區(qū)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,形成“調(diào)控一體化”系統(tǒng)(圖1)。
圖1 智能遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
1.3 集中控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)方式有如下4種:電網(wǎng)調(diào)控方式、集控調(diào)控方式、廠站調(diào)控方式和現(xiàn)地調(diào)控方式。
(1)控制權(quán)分配
控制權(quán)限按現(xiàn)地、廠站、集控中心、電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行由高到低分配,并操作開關(guān)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行權(quán)限的切換和閉鎖。遵循唯一性和設(shè)備分級(jí)控制的原則,將控制權(quán)落實(shí)到每一個(gè)電廠。由于電網(wǎng)調(diào)度一般只是通過下發(fā)全廠負(fù)荷或電壓設(shè)定值的方式,間接控制廠站設(shè)備。因此,控制權(quán)的切換開關(guān)不在集控中心設(shè)置,只在廠站層設(shè)置全廠控制權(quán)為“電站控制或集控中心控制”的軟切換開關(guān)。只有將全廠控制模式切換開關(guān)切到“集控中心控制”時(shí),集控中心才具備對(duì)電廠的控制權(quán)。
(2)控制權(quán)切換
一般電網(wǎng)調(diào)度的調(diào)控權(quán)限最高,其方式也相對(duì)靈活,往往在廠站層、集控層設(shè)置與電網(wǎng)調(diào)度控制、調(diào)節(jié)的權(quán)限切換開關(guān)進(jìn)行切換,實(shí)際可以根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門的具體需求對(duì)電站進(jìn)行具體調(diào)控。
(3)控制權(quán)閉鎖
正常情況下,集控中心設(shè)置全廠控制權(quán)和運(yùn)行或備用設(shè)備的操作權(quán),具體由集控中心進(jìn)行操作,當(dāng)檢修設(shè)備操作權(quán)轉(zhuǎn)移到電站時(shí),就由電站進(jìn)行控制。
緊急情況下,在保證操作措施安全可靠的前提下,電站可以不經(jīng)過集控中心直接進(jìn)行緊急停機(jī)和其他事故應(yīng)急處理操作。
(4)控制方式
集控中心主要通過發(fā)送控制命令到電站廠站層計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié),并利用機(jī)組監(jiān)控自動(dòng)化技術(shù)調(diào)控機(jī)組、閘門等設(shè)備。
當(dāng)電站與集控中心出現(xiàn)故障導(dǎo)致聯(lián)系中斷時(shí),可以直接由電站控制室的操作員站或現(xiàn)地LCU采取措施,對(duì)相應(yīng)電站機(jī)組進(jìn)行控制管理。
珊溪電廠目前運(yùn)行的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為南瑞水利水電技術(shù)分公司的SSJ-3000水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),并于2013年完成了技術(shù)改造。改造時(shí),已按“無人值班”(無人值守)的原則設(shè)計(jì)(圖2)。
圖2 珊溪水電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
趙山渡電廠、引水渠系計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同樣采用南瑞SSJ-3000監(jiān)控系統(tǒng),按“無人值班”(少人值守)的原則設(shè)計(jì)。趙山渡電廠于2014年完成技術(shù)改造。系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由電站控制層和現(xiàn)地控制層組成(圖3)。
圖3 趙山渡閘門監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
引水渠系計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)于2014年開始技術(shù)改造,2016年完成。目前,渠系已經(jīng)建成集控中心一個(gè),負(fù)責(zé)整個(gè)渠系調(diào)度管理。渠系由14個(gè)閘站構(gòu)成,包括11個(gè)閘門的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以及14個(gè)閘站工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(圖4)。
圖4 引水渠系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)智能化水利樞紐專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)以IEC61850為標(biāo)準(zhǔn)、將統(tǒng)一現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線作為基礎(chǔ),通過智能組件集成,實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化的應(yīng)用,達(dá)到設(shè)備智能化、高速網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用目標(biāo)。
廠站(渠系)自動(dòng)化專業(yè)眾多,包括監(jiān)控、調(diào)速器、勵(lì)磁、溫控、保護(hù)、自動(dòng)裝置等一系列系統(tǒng)。建設(shè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線可以將各個(gè)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在一體化平臺(tái)上共享,避免各個(gè)系統(tǒng)均有采集回路、各個(gè)采集回路誤差各不相同而導(dǎo)致“同源不同值”的問題;統(tǒng)一現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)總線要求各個(gè)子系統(tǒng)上傳同一的標(biāo)準(zhǔn)共享數(shù)據(jù),以至于各個(gè)子系統(tǒng)可以方便快捷的在共享平臺(tái)上選擇以及交換所需要的數(shù)據(jù),這樣可以避免交互復(fù)雜、接口方式眾多、維護(hù)難度大的問題。
按照珊溪水利樞紐智能化的要求,廠站級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以分為3層,按照“過程層”、“間隔層”、“站控層”的結(jié)構(gòu)層次布置。邏輯上有3層設(shè)備、兩層網(wǎng)絡(luò)(站控層網(wǎng)為MMS網(wǎng)、過程層網(wǎng)為GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng))組成。站控層網(wǎng)、過程網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)物理上相互獨(dú)立,減少相互之間的影響。典型結(jié)構(gòu)配置如圖5所示。
升壓站、開關(guān)站采用智能變電站模式,“互感器+合并單元”實(shí)現(xiàn)源頭數(shù)字化采樣,按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建立二次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),接入電站監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí)使設(shè)備間相互獨(dú)立,便于檢修維護(hù)。
圖5 廠站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)智能化結(jié)構(gòu)示意圖
本文從工程實(shí)際情況出發(fā),在各廠站現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,結(jié)合各類業(yè)務(wù)需求及相互間關(guān)系,考慮采用先進(jìn)、主流、可靠的應(yīng)用技術(shù),以“運(yùn)管一體化”為主導(dǎo)思想,搭建以“信息標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)整體化、決策智能化”為特征的智能一體化管控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)水利工程安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的運(yùn)行新模式。
TV736
B
1672-5387(2017)06-0026-03
10.13599/j.cnki.11-5130.2017.06.009
2017-04-11
柳瑞海(1961-),男,高級(jí)工程師,從事公用事業(yè)工程工作。