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1、雅砻江流域梯级电站集控方式设计及实现丁仁山 孙锐（二滩水电开发有限责任公司雅砻江流域集控中心 610051 四川省成都市）摘要：本文立足雅砻江流域集控中心系统建设的现状，针对即将面临的雅砻江流域多电站集控运行新形势，阐述了雅砻江流域梯级电站集控的方式设计及实现方法。该集控模式以通信技术为基础、以流域电站集中控制为核心，通过流域集控运行，为二滩公司的集中控制、优化调度、经济运行提供了强有力的技术支撑，对国内其他流域的集控建设也具有积极的借鉴作用。关键字：雅砻江流域，梯级电站，集控，方式设计，实现0背景雅砻江发源于青海省玉树县境内的巴颜喀拉山南麓，干流全长1571公里，天然落差3830米，年径流量
2、596亿立方米，流域面积13.6万平方公里，干流拟规划开发21个梯级电站，总装机容量2751万千瓦，在全国规划的十三大水电基地中装机规模排名第三。受国家发改委授权，二滩水电开发有限责任公司（以下简称“二滩公司”）负责实施雅砻江水能资源开发，全面负责雅砻江梯级水电站的建设与管理。按照开发规划，二滩公司的水电装机规模将在2015年达到1470万千瓦，2020年以前发电能力达到2300万千瓦以上， 2025年前达到3000万千瓦。目前，已规划的21座电站中，二滩电站已于1998年投产，官地、锦屏级电站、锦屏级电站预计于2012年陆续投产，其余电站的筹建、勘探、规划工作也正在紧锣密鼓地进行。在今后相当
3、长的一个时期内，二滩公司将面临着“滚动开发、建管结合”的新局面，既要进行大规模的流域梯级开发建设，同时还要面对流域多厂站运营的电力生产格局。因此，如何筹划梯级电站群的联合高效运行以充分发挥流域电站群的规模效益和梯级补偿效益、如何由单一电站运行管理向梯级电站群联合集控运行管理、必将成为二滩公司即将面临的一个重大问题。1集控中心基本情况为适应二滩公司“流域化、集团化、科学化”的电力生产管理要求，有效地对雅砻江流域梯级电站进行集中控制，以充分发挥流域电站群的规模效益和梯级补偿效益，二滩公司适时启动了雅砻江流域集控中心（以下简称“集控中心”）的建设。按照“统筹规划、分步实施”的原则，整个集控中心的建设
4、分三步走：第一步，2011年初步建成集控中心运行平台，并实现对二滩电站的远程控制；第二步，2015年实现对雅砻江流域中、下游5座电站的接入，基本形成现代化流域梯级电站群管理雏形；第三步，2025年实现雅砻江流域各梯级电站的全面接入，并最终实现全流域的统一调度和智能化运行。2集控中心系统建设情况雅砻江流域集控中心的系统建设包括三部分：基础设施、通信系统、综合自动化系统，三个部分相互联系、协调配合，共同构建了一个高性能的系统。其中：l 基础设施的建设内容包括：机房装修工程、UPS电源及供配电系统、防雷及接地系统、精密空调及通风系统、消防系统、视频监控系统、机房环境监控系统、综合布线系统、IT设备控
5、管系统、操作员调度台等，该部分计划于2011年4月建成投运。l 通信系统的建设内容包括：光传输系统、调度交换及通信电源系统、卫星通信系统、公网带宽租用、电力通信专网带宽租用、城内光缆建设等，该部分计划于2011年5月建成投运。l 综合自动化系统的建设内容包括：计算机监控系统、电能量采集及报竞价系统、继电保护及故障信息管理系统、安全稳定管理系统、工业电视系统、消防信息管理系统、水情自动测报系统、水调系统、调度数据网、流域集控数据网及数据服务平台等子系统，各子系统在基础设施的支撑下，通过通信系统提供的通道与各梯级电站联网通信，实现对电站的远程集控、优化调度和经济运行，该部分计划于2011年6月陆续
6、建成投运。3 雅砻江流域梯级电站集控方式设计及实现3.1集控与电站间职责划分l 集控中心负责电站集中控制、与电网调度机构进行调度业务联系、生产通信网络规划、综合自动化系统接入规划。l 电站负责设备现场巡视、操作、工作票办理。l 电站按无人值班模式运行，生产区域留有值守人员。3.2集控控制调节范围3.2.1集控调度管辖范围l 电站发变组及其二次系统（保护、励磁、调速装置）。l 电站500kV、18kV、20kV系统（包括二次系统，接地刀闸和接地线）。l 电站进水口工作闸门、泄洪建筑物的工作闸门及其启闭控制系统。l 其它由上级机构授权集控中心调管的设备。3.2.2集控运行操作范围l 机组的远程开停
7、机、解并列。l 主变压器的远程停送电。l 出线的远程停送电、解合环。l 电站500kV、18kV、20kV系统开关、隔离刀闸的分合闸。l 机组出力、电压的调整。l AGC/AVC的操作。l 进水口工作闸门及泄洪建筑物工作闸门的操作。l 设备在检修期间的配合试验操作由电站进行。3.3集控与电站监控系统数据交互内容3.3.1基本原则(1)各电站电力生产数据采用全采全送的方式上送集控中心，其采样频率遵循电厂内计算机监控系统的当前设置。(2)集控中心的下行命令直接调用电站侧计算机监控系统的相关流程实现对厂站侧设备的控制，集控中心侧不再编制对应的流程和闭锁逻辑。(3)集控中心或电站开出控制命令时，两侧监
8、控系统事件窗口均显示相关的命令记录信息。(4)集控中心与各电站均可显示通信通道状况和控制权信息。3.3.2具体数据要求(1)上行数据（遥测、遥信信号）l 主/备通道上行数据包括各梯级电站的所有DI（DIC）、AI（AIC）信号。l 卫星通道上行数据包括电站500kV开关/刀闸状态、发变组单元信息、水工泄洪闸门信息等重要监视信息。(2)下行数据（遥控、遥调信号）l 主/备通道下行数据包括集控所管辖设备的相关控制、调节操作所需的命令，以及省调下发的断面潮流信息和流域水情信息。l 卫星通道下行数据为流域水情信息。3.4集控与电站监控系统通信方式综合考虑通信的安全性和可靠性,集控中心与各梯级电站之间的
9、监控系统采用三通道（主、备、应急）、双规约（104、101）的通信模式，主/备通道和应急通道同时工作，其中：电站侧主/备路由器与集控侧主/备中心交换机成“口”字型连接方式，通过OSPF路由协议进行路由切换，主/备通道上传电站监控系统全厂数据，下发相关设备的控制、调节命令以及省调下发的断面潮流信息和流域水情信息；卫星应急通道只传送电站的部分重要生产实时信息用于监视，不下发设备控制、调节令（只下发与电站相关的流域水情信息）。集控与电站监控系统的通信组网如下：(1) 主用通道l 主用通道租用四川省电力公司的川西南电力通信专网，带宽20M，通信规约为IEC60870-5-104；l 电站侧两台冗余通信
10、网关机分别通过100M以太网口经主通道纵向加密装置，并通过安全I区主路由器接至主用通道SDH设备的以太网接口上。(2) 备用通道l 备用通道租用电信公司专线通道，带宽4M，通信规约为IEC60870-5-104；l 电站侧两台冗余通信网关机分别通过100M以太网口经备用通道纵向加密装置，并通过安全I区备用路由器接至备用通道SDH设备的以太网接口上。(3) 应急卫星通道l 应急通道带宽64K，通信规约为IEC60870-5-101；l 电站侧两台冗余通信网关机通过RS232-RJ45转换模块，接至卫星通道交换机，卫星通道交换机接至电站侧的应急卫星通信子系统中。3.5控制调节方式雅砻江流域各梯级电
11、站的集中控制分为电站、集控中心、省调三层。控制调节权限按电站层、集控中心层、省调层的顺序从高到低，控制的权限通过软功能键切换，具有相应的闭锁条件。原则上，上一层可以要求下一层切换控制权，下一层按上一层的要求切换控制权，只有下一层的控制权切换到上一层，上一层才能进行相应的控制调节操作。3.5.1省调控制调节方式包括“省调直控”和“省调间控”两种方式：l 省调直控方式：省调的调控命令和设定值直接发到电站，此时，集控中心仅接收该电站上送的数据用于监视；l 省调间控方式：省调的调控命令和设定值直接发到集控中心，此时，由集控中心对各电站进行远方控制调节。3.5.2二滩电站控制调节方式3.5.2.1原则l
12、 鉴于二滩电站监控系统的特殊性，为确保安全稳定运行，对其改动越少越好。l 在二滩电站监控系统在未改造前，集控中心的AGC/AVC不对二滩电站进行控制。l 集控中心计算机监控系统中设置“二滩电站控制权”功能按钮，当该按钮投入时，集控中心方可对相关设备进行操作。l 任何时候，二滩电站站内均可对所有设备进行远方、现地操作。为确保二滩电站相关设备操作命令来源的唯一性，必须通过相应的管理手段实现操作权在集控中心和二滩电站之间的转换。3.5.2.2控制调节方式当集控中心投入“二滩电站控制权”按钮时，集控中心直接调用二滩电站的流程实现对二滩电站相关设备的远程控制、调节。当集控中心与二滩电站通信中断或其他情况
13、导致集控中心侧“二滩电站控制权”按钮退出时，远程投入的二滩电站侧AGC/AVC将自动退出，集控中心不能对二滩电站进行任何操作。其控制调节方式如下图所示：3.5.3后续电站控制调节方式3.5.3.1控制调节权设置以官地水电站为例，为了实现官地水电站全厂和各个LPU灵活的控制调节方式，对官地水电站设置“全厂控制权限”、各个LPU的“控制权限”切换软功能键，电站层和集控中心层监控系统使用同一测点进行显示和切换操作，并对切换操作进行相应闭锁。其控制调节方式如下图所示：l “全厂控制权限”软功能键可将全厂所有LPU的控制调节权限在官地水电站和集控中心之间切换。l 各LPU独立的“控制权限”软功能可将指定
14、的LPU的控制调节权限在官地水电站和集控中心之间切换，并不受“全厂控制权限”所处状态的限制。l 当控制调节权切至电站侧时，电站运行人员可对本电站设备操作。同时，集控中心只接收电站上送的实时数据和运行参数等用于监视。特殊情况下(大坝泄洪闸门启闭等)，电站运行人员可手动将相应LPU的控制权切至集控，由集控中心人员远程控制，并不会影响电站侧其他设备的正常运行。l 当设备控制调节权切至集控侧时，集控中心可对电站设备实现相应的远程控制调节操作。此时，电站侧计算机监控系统现有涉及AGC/AVC方面的操作均不应生效，而是电站侧相应LPU直接接收来自集控中心侧的相关指令。特殊情况下(如单机试验等)，电站运行人
15、员可手动将某台未投入AGC/AVC的机组或非机组LPU的控制权切回至电站侧，由电站运行人员控制，并不会影响集控中心对电站其他设备的运行控制操作。3.6集控中心AGC/AVC调节方式当电站的设备控制调节权在集控中心侧时，集控中心可投入集控侧AGC/AVC，其功能如下：l 电站将设备控制调节权切换到集控中心后，集控中心可根据需要将所辖机组投入集控中心AGC/AVC。l 集控中心AGC根据集控运行人员设定（或省调下发）的电站总有功负荷（或负荷曲线）以及相应的边界约束条件，计算出电站参与集控中心AGC运行的单台机组的有功功率，并直接下发给相应的机组执行。l 集控中心AVC根据集控运行人员设定（或省调下发）的电站电压设定值（或电压曲线）以及相应的边界约束条件，计算出电站参与集控中心AVC运行的单台机组的无功功率，并直接下发给相应的机组执行。l 当电站厂站侧单机或全部机组退出AGC/AVC条件发生时，相应的投入集控的单机或全部机组退出集控中心AGC/AVC模式。l 当电站全厂AGC/AVC控制权限切回至电站时，集控侧AGC/AVC退出。4集控系统安全可靠性分析从技术层面上看，建设集控中心有两个关键因素：一是集控中心综合自动化系统的建设，二是通信系统建设。目前，硬件制造水平的提高和网络、通信技术的发展为上述两个关键因素的可靠运行提供了保障，且国内
