中小型梯级水电站调度中心监控系统研究

1、    中小型梯级水电站调度中心监控系统研究    李建国摘要： 本文提出一种基于梯级水电站调度中心的集中监控方案，实现“无人值班，集中监控”。即建设一个调度中心，利用计算机、光纤通讯技术，对各梯级水电站运行进行实时监视、控制和调节。关键词：梯级水电站监控系统功能特点应用abstract: this paper proposes a cascade hydropower center based on the centralized monitoring program to realize "the unattended, centraliz

2、ed monitoring". that is building a dispatch center, the use of a computer, optical fiber communication technology, the operation of cascade hydropower stations in real-time monitoring, control and adjustment.keywords: cascade hydropower stations monitoring system function and characteristics of

3、 the application：tm622：a ：前言梯级水电站一般由一个业主获取一个流域开发权，其开发具有连续滚动特点，往往是先发中上游12个电站，待其发电后，利用回收资金再持续开发水库资源和后续水电站项目，形成一种良性循环。这种开发模式具有充分利用水资源，统一规划建设流域内输电、变电、通讯设施等优点。随着电力体制改革不断深入，如何对梯级电站进行高效监控和管理，如何有效利用好人力资源，成为首要解决问题。系统组成各级梯级水电站监控系统采用分层分布技术，每个机组设有一套现地控制单元（控制lcu），实现机组自动开停机，事故停机处理，以及各种故障处理；设有一套保护单元（保护lcu），实现发电机的差

4、动保护、后备保护、励磁保护等，直接作用于出口断路器，实现对主设备保护；设有一套同期单元（同期lcu）具有自动准同期功能，并备有手动同期，具有手动同期时电压和相位显示。每个机组对象设置一套现地scada系统，安装于现地控制单元上，实现对机组对象集中监控，通过串行总线与plc、励磁、电量表、继电保护、温度仪等设备的通讯，并具有100m以太网，采用iec-60870-5-104规约，接入光纤网络。现地机组监控系统组成如下图（1）：图（1）现地机组监控系统组成调度中心实现对流域内梯级水电站集中监控，包括遥信、遥测、遥脉、遥控、遥视。设置2台热备工作站，设置1台通讯服务器，接入gps时钟，接入报表打印机

5、，设置一台工程师工作站。调度中心监控系统组成如下图（2）：图（2）调度中心监控系统组成通讯组网是实现调度中心实时监控的最重要环节，随着通讯技术不断进步，采用专用光纤环网技术已经非常成熟，为确保通讯的安全性，采用双光纤环网热备运行，同时，设置一路备用通讯线路，备用通讯线路采用载波通讯，载波通讯技术很早运用于电力系统，具有投资少，通讯线路专用，技术成熟等特点，在光纤环网出现故障的情况下可以快速投入运行，在光纤环网恢复后可以退出备用。网络结构图如图（3）所示：图（3）通讯网络结构图0梯调中心监控系统功能0.1实时数据监视及自动统计报表梯调中心监视各级水电站实时数据，包括机组运行功率，系统频率，功率因

6、素，电量，机组温度，励磁电流，励磁电压，开关位置、刀闸位置，保护信息等。安装历史数据库系统，将重要的实时数据存盘处理，根据设置，自动统计制表，自动打印运行记录。并能够确保报表记录完整性和实时性。0.2机组自动开停机及闭环功率调节梯调中心还必须接入地区或者省级调度中心，接受调度中心调度。因此，梯调中心监控系统具备对机组自动开停机及功率调节尤为重要。通过光纤环网，梯调中心和各级梯级水电站的lcu层同在光纤环网内，都是作为环网一个节点，并具有100mbps的高速连接速度，因此，梯调中心按机组对象直接进行开停机控制完全能够满足实时性要求。功率反馈速度非常快速，能够满足实时功率调节。0.3全流域实现经济

7、运行在梯调中心接受地调或省调出力一定的情况下，通过梯调中心科学调度，能够实现全流域梯级电站经济运行。梯调中心得到实时数据为各个梯级电站各个机组全部数据，可利用数据非常充分，而且反馈信息十分快速，这些数据为实现经济运行打下基础，相比于分散控制，这种集控方案为全流域经济运行提供可能。04故障自动处理水电站每台机组装设3套lcu，分别实现现地控制，机组保护，同期等功能，机组scada安装于控制lcu上，配有相应辅机控制单元。实现对机组电、气、油、水、温度、机械等进行监控，实现自动故障保护，无需人为干涉。若现地发生机械故障，现地控制单元自动切除故障，机组事故停机，并将故障信息快速反应到梯调中心。梯调中

8、心根据故障信息迅速做出处理，安排现场检修。若现地发生电气事故，继电保护装置自动跳开断路器，并作用于机组事故停机，同时，将事故信息快速传送到梯调中心，梯调中心不仅接收到本机组电气事故信息，同时可以监测整个梯级电站功率、频率、继电保护反应情况等信息，如果本次电气事故对系统构成一定威胁，如系统过负荷等，则可以通过安全稳定装置做切机等处理。0 5远程视频监视梯调中心安装实时视频监视服务器，各个机组现地装设视频终端，通过高速光纤网络将实时信息传输到视频服务器，梯调中心能够实现远程视频监视，达到“无人值班”效果。06纳入闸门及储能站监控对于中小型水电站，将原有的闸门监控、大坝备用电源监控纳入到梯调中心监控

9、范围，使之作为梯调监控系统一个部分，实现远程监控。闸门控制单元，大坝备用电源现地配置现地控制单元（lcu）,现地控制单元接入到光纤环网，梯调中心即可实现实时数据监视，远程控制等功能。1梯调中心监控系统的优点1）采用双光纤环网，可以极大确保系统运行安全性。2）安装备用载波网络，载波是电力系统中最常用，最成熟技术之一，在光纤网络故障的情况下快速切换到载波网络，确保数据的正常传输。3）机组现地scada直接接入光纤环网，取消传统水电站系统中后台监控系统，实现“无人值班”运行，节约建设后台scada的部分投资，不仅传输速度更加实时，更是减少系统故障点。4）机组现地设备采用双网双备模式，极大的增加了系统安全稳定性。5）更有效安排人员检修和故障处理。6）数字式视频信号的接入，实现远程视频监视，为减员增效提供可能。7）梯调中心掌握各个梯级电站的数据更加完整全面，信息反馈速度更加快速，能够实现高级闭环控制和调度策略，如全流域agc控制等。2结束语随着通讯技术的高速发展，光纤网络的成本越来越低，技术也越来越成熟。建设基础性的专用高速光纤网络，应摆在和建设电力输电线路具有同样重要的地位。在高速网络基础上，建设梯调中心监