2022流域水电集控中心水情水调系统技术方案

流域水电集控中心水情水调系统技术方案目录11741_WPSOffice_Level11流域水调自动化系统 327353_WPSOffice_Level21.1概述 326716_WPSOffice_Level21.2现状分析 331519_WPSOffice_Level21.3系统结构 519365_WPSOffice_Level21.4系统功能 832661_WPSOffice_Level21.5电厂接入 1229549_WPSOffice_Level21.6外部接口 1510329_WPSOffice_Level21.7技术指标 16流域水调自动化系统概述应在安全II区和管理信息大区一体化管控平台中部署水调自动化应用组件，构建XXX分公司集控中心流域水调自动化系统，实现对XXX分公司所辖水电站的水情、雨情进行全面的收集、监视、分析、管理等功能，为各级水电站进行合理的水库调度应用和决策提供理论依据。XXX分公司集控中心水调自动化系统涉及计算机网络、数据库、数据接收处理、水调基础应用软件。其中，计算机网络、数据库由一体化管控平台统一设计、部署和管理。数据接收与处理系统主要完成系统各测站水雨情信息的实时接收、处理和入库。基础应用软件主要包括数据处理、水务计算、数据监视与查询、数据在线报警、人机界面、报表子系统、二维GIS、短信发布与查询、数据传输与通信，为XXX分公司流域梯级水调日常运行维护提供支撑。现状分析水情自动测报系统建设情况XXX分公司下辖水电站目前建成水情自动测报系统的主要有红水河上的XXX，以及XX，共7个电站，大七孔简单地建设了3个雨量测站，其它电站尚未建设水情自动测报系统。在已建成的7套水情自动测报系统中，除XXX系统规模较大（野外测站近100个）外，其余6套均属于中小规模，野外测站数量都在20个以下，遥测通信除XXX采用卫星、超短波与GSM混合通信外，其余几套系统均以GSM为主，辅助以少量超短波，坝前坝后水位及机组数据采集均采用有线方式。各电站水情自动测报系统建设基本情况如下：XXX水情自动测报系统XXX水情自动测报系统于2009年1月基本建成，系统建设的规模为：1个中心站：XXX电厂水情中心；2个分中心：天二水调分中心、广西中调分中心；3个雨量站：XXX坝上、坡脚、纳贡；1个水位雨量站：新桥。系统通过2M专用光纤通信接收天生桥二级电站水情信息；实现了从XXX监控系统采集坝上、坝下水位、机组负荷及泄洪闸门开度数据。并具备包括入库、出库流量、溢流流量、发电流量等在内的完整的水务计算功能。XXX水情自动测报系统XXX水情测报范围为南盘江XXX、北盘江董菁以下至天峨的区间流域，测报流域面积41281km²。系统共布设12个水位雨量站、3个水位站、80个雨量站、1个流量站、1个气象站。系统规模为1:11:97（1个中心站，11个超短波中继站，97个遥测站）。XXX水调系统网络按电力系统二次安全防护规定要求分为安全Ⅱ区和管理信息大区，通过单向网络隔离设备实现隔离通信，外部数据接口可根据情况选择在安全Ⅱ区或管理信息大区进行。XXX水情自动测报系统XXX水情自动测报系统采用GSM方式通信，自XXX以下至XXX区间共建有16个雨量站，分别是凤凰、甲篆、弄英、弄京、吴牙、坡心、绿兰、弄平、香河、久文、砦牙、乔音、更者、板么、黄江、XXX上；三个水位站：百隘、巴华、吾隘；一个雨量水位站：天峨。XXX水调自动化系统网络通过单向物理隔离装置分为安全Ⅱ区和管理信息大区，处于Ⅱ区的通信机接收所有原始数据，通过网络隔离设备发送到管理信息大区的服务器，工作站从该数据库读取数据，为日常工作提供资料。XXX水情自动测报系统XXX水情自动测报系统采用GSM通信方式，工作体制为自报式，设有一个中心站，12个雨量站，2个雨量水位站。雨量站分别是XXX、XXX、豆也、驮墨、永州、黎明、旧城、同老、燕洞、玉凤、朔良、那桃，雨量水位站分别是凤梧、百林。百XXX水情自动测报系统百XXX水情自动测报系统实现了坝上、坝下水位、机组出力、溢流闸门开度的自动采集，以及包括入库、出库、发电、溢流等流量计算在内的水务计算功能。XXX水情自动测报系统XXX水情自动测报系统采用GSM通信方式，系统建有高岭、下坳、文华、XXX4个雨量站，以及河口、马陇2个雨量水位站。实际测报面积558km²，系统自动采集有坝上、坝下水位、机组出力及闸门开度等数据。XXX水情自动测报系统XXX水情自动测报系统采用GSM通信方式，系统建有17个雨量站，以及9个水位站。水情自动测报系统中已经接入了机组出力、闸门开度等数据，具有完整的水务计算功能。其它电站水情自动测报系统其它水电站未建设水情自动测报系统，相应也没有包括入库、出库等流量计算在内的水务计算功能，但部分电站可从机组监控系统中取得坝上、坝下水位及机组出力数据。部分水电站委托其他单位提供水情报汛或水文预报服务。相关系统建设情况本次纳入建设的电站都建设了计算机监控系统，系统有坝上水位、坝下水位和机组出力数据，通过与监控系统或MIS系统接口可以取得有关数据。水调自动化系统考虑与分公司集控中心的MIS系统、相关决策支持系统等系统的联系，并预留接口。系统结构水调自动化系统采用面向对象软件设计技术，通过对软件系统的分层设计和平台功能的模块化设计，实现软件系统的集成，对于不同的水库、电站，通过配置实现数据接入和管理。系统的各项功能模块主要以控件和组件的方式提供。流域水调自动化平台结构复杂，功能丰富，软件采用多层结构。逻辑分层包括数据库层、业务逻辑层、界面层，系统通过将数据处理、业务逻辑和表示分开，允许用户对应用系统的范围和功能进行定义，也可以对用户界面的方式和表现形式进行定制。这样，软件系统具有很强的伸缩性，可以适应复杂的应用环境、复杂的系统结构和不同用户的特殊应用和配置要求，确保系统具有技术先进、符合标准、可靠、通用、可扩展、便于升级、易于配置、适应用户定制和自行扩展等特点。系统数据流水调自动化系统功能包括数据处理、水务计算、数据监视与报警、人机界面、报表、二维GIS、短信发布与查询、数据传输与通信等内容，根据需要分别部署于集控中心安全II区和管理信息大区。安全II区系统包括水调各应用功能，侧重于后台计算和数据处理、维护等内容，以及与计算机监控系统的数据交互。管理信息大区水情水调系统也包括水调各应用功能，但侧重于日常业务应用，另外负责与防汛、气象部门的数据通信。由于大唐广西各电厂水情自动测报系统未进行分区，拟从管理信息大区接入其数据。图SEQ图\*ARABIC14水情水调系统数据流图系统网络系统网络由一体化管控平台整体设计和统一部署，涉及水调自动化的相关设备网络部署如下：图SEQ图\*ARABIC15水情水调系统网络结构系统功能数据采集与传输根据分公司水电站侧水情自动测报系统或水调自动化系统、计算机监控系统建设情况的不同，其数据采集、传输处理主要分为几种情况：对于水电站已建有水情测报自动化系统的，通过与现有系统接口，实现数据收集；没有自动采集的发电数据等通过设计输入界面以人工方式输入。数据处理数据处理包括数据的检查、缺数与错数重发控制、数据转换、存储控制、实时数据入库、常规数据处理、水务计算、水情应用数据处理等几部分，具体包括时段数据处理和数据统计，水库的入库流量、出库流量、发电流量、泄洪流量、发电耗水率、各类水量、机组可发出力等常见计算量和统计量的计算，雨量的摘录和统计、水位的记录和统计、面平均雨量计算、水位流量关系查算、水位库容曲线查算，各项用水量、出力限制、调峰损失电量等计算，有关水库运行指标分析，对不同时段数据进行统计等。实时数据处理实时数据处理功能主要是根据对计算要求的定义，对需要进行计算的数据点进行实时计算，并在网上发布，供系统的实时监视、报警等模块使用。常规数据处理常规数据处理完成，水情实时数据，气象实时数据、机组出力实时数据到小时、日、旬、月、年时段数据的计算；根据雨量的权重计算流域及支流平均降雨；自动实现对迟到数据的处理。常规数据处理的计算方法、计算周期长度等可以按照应用的需要进行配置组态，以适应广西水情信息中心水调系统的目前应用需要和不断变化的应用需要。水务计算水务计算根据水量平衡原理定时进行重点水库的自动水务计算。水务计算根据时段初、末的坝上水位、尾水位、闸门开度、发电流量等计算电站水库的出库、泄流等流量，时段电量及上游入库等时段数据。自动水务计算软件应具备定时计算、手工反算、可视报表输出功能，同时，应实现算法文件和计算软件本身的分离，允许使用者通过定制新的算法文件实现新接入水库的自动计算功能。人机界面通过一体化管控平台公共人机界面框架进行监视、查询和分析画面的展示，图形界面既可展示实时动态数据、图形，又可对历史数据进行综合分析比较以图形、列表显示。由于采用了可组态的图形、报表设计，图形、报表可混合显示，统一的人机界面具有强大的扩展性和灵活性。通过一体化管控平台数据服务从实时数据库和自动提取数据，为图形子系统提供各种数据。通过单个图元或多个图元的组合实现水情、水调、防汛等应用需要的实时数据监视、实时或历史图形和数据列表查询。主要图元集包括：简单图元；位图；文本；时钟；测站；中心站；各站点和电站关键信息；棒图；过程线；大坝防洪图；雨强图；水情综合图；静态曲线；NHQ曲线；闸门泄流曲线；预报过程线；预报分析曲线；发电计划分析曲线；水位标尺；EMS图；闸门；等雨量线；雨量年棒图。图形编辑子系统作为图形系统的支撑软件，用图元组合在多层画面上，用户无需编程，按照自己的要求形成丰富多彩图形文件。信息预警事件与告警功能对系统运行状态发生变化或对未来系统的预测、设备运行监视与控制、调度员的操作记录等一切需要引起调度员和运行人员注意的事件均列入告警处理，提供灵活、方便的手段定义告警的发生及告警引发的后续事件，能控制告警的流向，并能对事件及报警记录进行管理。根据不同的要求，将根据分为不同的类型，提供画面、音响、话音、E-Mail、值班手机等告警方式。告警方式、限值可随时在线修改。对于出现的故障和异常，系统在进行告警的同时，还同时进行事件记录，一些重要的操作和设置也都将进行日志记录，方便后期分析、维护。调度报表在系统中，报表的应用非常普遍，需要实现各种业务报表、统计报表、工作报表、汇报报表、分析报表、计划报表。根据报表多样性和需要频繁调整和扩充需要，需要提供成熟的报表编辑工具来满足不同应用需求的报表。报表编辑器是一种报表生成与编辑工具，主要用于动态报表的定义，对于规范规定的整编报表格式，系统可采用报表设计器预先定制样式并作为固定模板保存，制作报表时直接调用的方式进行处理，其它报表根据应用需要进行定义和生成，加入到系统中，由系统进行调用，无需编程。系统能够方便地利用报表设计器定义所需的业务报表。对于常用的表格查询，能采用表格控件进行输出。管理维护与日志权限管理系统在一体化管控平台基础上，提供对基于水调自动化系统的各类应用的安全性管理功能。分步式进程管理为了提供系统的稳定性和可靠性，提供分步式进程管理软件以用户使用。通过分步式进程管理软件，即可提高系统的稳定性、可靠性，又能便于系统维护。分布式进程管理软件提供了对所有在线连续运行进程，如数据接收、网络通信、数据处理等的监视和控制。可以实现在N个网络节点上实现进程的相互备用。可以满足水调系统中数据接收、数据处理、通信处理的双机备用功能，并可以进一步优化实现交叉多机备用，进一步提高系统的可靠性。远程维护功能通过远方诊断程序，可为在线运行水调自动化系统提供服务端，检测在线运行的各个进程状态，从远方客户端通过远方诊断程序服务端观察系统运行状态，并可以控制在线系统运行。水调值班管理水调值班管理是XXX分公司集控中心水调值班人员运行管理支持系统，具有值班所需的全部功能，主要包括：交接班管理；值班员登录；当班日志记录；日志管理；口令修改；具备收发文件的管理功能；具备档案管理和计划管理功能；电话号码查询。会商决策决策过程中的一个重要环节是会商过程，即用户共同对拟定的若干个方案进行模拟仿真和评估分析，并在此基础上形成经过修改的具体实施方案。因此，建立能够满足不同业务需求的、统一的会商子系统，是水调自动化业务的重要组成部分。会商方式上可以在会商地点，通过与水调系统的网络联接，利用投影等会商设备，将采集到的各电站水库的实时水雨情信息、气象信息（如卫星云图），电站水库运行信息，进行直观、生动、全面的展示，方便进行公司及中心内部的水调业务会商，包括各流域及重要水库的来水趋势分析、洪水预报、发电计划，以及有关水电站水库调度决策等。通过调用数据分析功能，能以表格或图形方式进行相关数据的对比显示。二维GIS系统矢量化平面地理图（二维GIS）信息查询功能中的雨量站、水位站、水文站、气象站、水库、电站、流域等各类站点在地理上呈现出分布特征，利用平面地理图技术可以对其按照河段、流域、行政区等进行管理。平面地理图查询功能主要包括：流域图、测站分布图、基于流域图的雨情查询、水位流量查询、出力与发电量查询、电站水库管理与信息查询、省调及流域分区管理与信息查询等，查询的时间可任意设置，显示的图层可以添加或减少。平面地理图具有缩放、漫游、分区选择、查询项控制、查询时间设置、图层及数据迭加控制等功能。利用这些功能，能够方便地查看流域水系分布、系统站网分布、测站信息、水库电站信息、流域综合信息，可直观地查看流域降水量情况、各水位站的水位情况、各水文站的流量情况、电站出力情况、机组工作状态、远程通信网络状态等。对于降水量、气温、湿度等数据，同时提供等值线图输出功能。短信发布与查询采用短信方式进行数据通报或事件通知非常方便，因此，系统需建立一个短信平台，以便进行信息的发布和查询。短信平台软件需提供一个通信簿，通信簿中登记了需要提供短信服务的有关人员的手机号码，这些号码可以方便地增减、修改。同时，系统提供对不同人员的需求分类，以便能自动地在需要时将同一批信息发送到相同的服务类型的人员手机中，从而实现信息预订功能。另外，短信方式也可用于简单的数据查询，包括水情、雨情概要信息、实时出力等。应用时，通过发送预先约定的字母或数字至短信服务中心的特定号码上，系统将约定好的信息内容以短信方式发送至手机上。电厂接入接口原则集控中心水调自动化系统需要直接与各电厂进行数据通信，以收集各电厂的水情、发电等信息。根据广西分公司下辖各水电站水情自动测报系统或水调自动化系统、机组监控系统建设情况的不同，其数据接口方式也不同，主要的接口原则如下：已建有水调自动化系统或水情自动测报系统的电厂，优先从该系统进行接口，物理接口方式优先采用网络通信方式，未来可根据需要逐步过渡到遥测站直接向所在电站和南宁中心分别发送模式；未建设水调自动化系统或水情自动测报系统，而电厂MIS系统有相对完整的水情水调及发电信息的，可从电厂MIS系统进行数据接口，物理接口方式优先采用网络通信方式；既未建设水调自动化系统或水情自动测报系统，又没有建设电厂MIS系统或MIS系统中没有所需的水情水调及发电信息的，可从电厂机组监控系统进行数据接口，物理接口方式优先采用串口通信方式。水情水调、机组发电运行、闸门溢流等信息接口，应根据电厂具体情况，优先从信息最集中的系统进行接口，如果信息没有集中，则采取从不同系统进行接口。接口方式水电站端的现场数据汇集与向水情信息中心的传输根据水电站现场情况，与有关系统进行数据接口，开发相应的接口软件，实现水电站的水雨情数据、机组发电数据、闸门溢流数据等数据的汇集，根据广西分公司水情信息中心通信协议要求，开发数据发送软件，实现数据向水情信息中心的自动实时发送。传输的数据类别传输的数据类别满足广西分公司水情信息中心建设对水电站数据传输的要求，主要包括（不限于）：（1）水雨情数据：水位、雨量、流量、水量、耗水率等；（2）机组发电数据：单机有功出力、单机发电量、机组状态、发电流量、发电水量等；（3）闸门溢流数据：闸门开度、闸门启闭操作记录、溢流量、溢流水量等；数据传输规范各类数据传输根据数据特性及应用的实时性要求进行，实时数据传输具备传输时间间隔控制、数据变化幅度控制及组合控制可设置，以满足不同数据的传输实时性。数据通信软件数据通信传输子系统主要任务是完成与省调系统的上各类数据的传输。NARI通信软件结构方式采用Client/Server（客户/服务器）,传输层采用TCP/IP协议，应用层协议采用《电力系统实时数据通信应用层协议DL476-92》和《电力系统实时数据通信应用层协议DL476—92在水调系统中的应用》。NARI水调系统数据通信软件实现的主要功能包括：接收实时数据（水位、雨量等）并实时传送到调度部门；定期检测洪水预报文件，完成洪水预报结果传送；传送调度命令、调洪演算结果、水务计算及闸门设置等数据；自动监测和记录广域网络运行状态，如有异常则通知报警系统报警；具有数据缓冲功能。在广域网络通道情况较差时，将要进行远程传输的数据暂时缓存起来，待通道恢复正常后，立即将缓存的数据进行补传；具有配置功能。可配置中心双机，中心通信服务端TCP端口号等；实时动态显示接收到和发送出去的数据包个数；实时动态显示接收或发送的数据的时间、数据包类型以及数据长度等；记录网络运行状态等；具有动态配置中心通信机信息，本地机信息；网络通信程序可分为通信客户端和通信服务端两个部分。通信客户端:接收服务端转发各类数据并写入数据库。具有判断与通信服务端的连接是否正常，并维持定期重新连接功能。程序自动检测通道状态，并记录网络运行情况。在通道情况较差时具有一定的数据缓冲功能。具有配置功能，可配置双中心通信机地址，通信服务端TCP端口号等。与服务端对时功能。可支持数据按优先级传送。通信服务端:从网络接收通信客户端传送过来的数据。从EMS端口接收EMS系统发送的数据（机组运行数据、发电计划）。传送调度命令，数据插补等数据。处理客户端的数据转发。具有网络运行状态监视、报警功能。具有自动重连功能。具有IP地址限制功能。采集GPS时钟，与客户端系统对时功能。具有通信中断数据的自动重传功能。当通信从中断状态恢复正常后，软件将中断后积压的数据自动发送至水情信息中心。外部接口系统与省中调及南网总调的接口XXX分公司集控中心水调自动化系统与广西中调及南网总调进行数据通信，目前的主要应用是上报发电计划建议及获取电网公司下达的发电计划，分公司XXX分公司集控中心采用“电力系统实时数据通信应用层协议DL476－92在水调自动化系统中的应用扩展”协议，实现XXX分公司集控中心中心与省调及南网总调的数据通信。与流域远程集中监控系统的接口XXX分公司集控中心水调系统与流域远程集中监控系统之间的数据交换需求，主要是水调系统从流域远程集中监控系统获得机组运行状态、机组发电出力和发电量等实时数据，并根据需要，向流域远程集中监控系统传送有关的水位流量等数据。根据XXX分公司集控中心建设的进度计划，可以通过一体化管控平台获取电力运行数据，也可以与XXX分公司集控中心直接通信获取数据。与分公司MIS等系统的接口分公司未来应建立管理信息系统（MIS）或办公自动化系统（OA），本系统与MIS/OA等系统之间的数据交换，主要是由水调系统向MIS/OA系统提供数据访问服务；另外，水调系统以文件交换方式从MIS/OA系统获得有关的设备检修计划等，MIS/OA可调用水调Web页面。与气象、防汛等部门的接口气象服务包括公共气象服务和专业委托气象服务，由于分公司业务仍以广西为主，因此，专业委托气象服务目前暂考虑广西区的服务，分公司将委托有关气象部门提供专业气象服务，服务内容包括天气实况、天气雷达回波图、短期天气预