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水电厂远程集控系统研究与应用
摘 要：我国的水电厂大部分位于交通闭塞、人烟稀少的山区，采用远程集控系统对水电厂进行管理控制对加快水电厂建设、提高综合发电效益意义重大。本文基于作者多年的学习工作经验，首先分析了了水电厂远程集控系统的具体结构，并在此基础之上重点的介绍了集控系统的功能以及相关的具体应用，本文的研究成果将对我国水电厂远程集控系统的开发与应用具有一定的贡献意义。
关键词：水电厂;应用;控制;监控;远程集控
一、水电厂远程集控系统结构
我国的水电厂在进行远程集控时，主要采用开放型分层分布式结构，具体划分包括：非控制层、控制层、查询层(生产信息查询层)以及接入层，每个层面的集控系统对应相应的局域网，依次为：生产非控制网、生产控制网、生产信息网、接入网。我国相关的电力部门对各个层面局域网的安全维护都有相应的规定，水电厂在进行集控局域网防护时要严格按照这些规定处理相关事宜，防止意外发生。
局域网是水电厂远程集控系统当中相当重要的组成部分，基本上所有的控制工作必须以局域网作为基础。深入了解集控系统当中的几种局域网对水电厂远程集控系统的研究具有促进意义。生产非控制网是以太网单网结构，其主要作用为：连接报表工作站、远程维护集控系统、诊断故障。控制网与非控制网不同，采用的是以太双网结构，主要功能为提高集控系统的抗干扰性能，防止系统中的部分设备发生故障而引起整个集控系统出现非正常运转。控制层局域网当中的历史服务器与磁盘阵列可以存储集控系统控制范围内水电厂的数据信息，应用服务器可以远程监督水电厂中AGC软件的运行。
生产管理信息层局域网专门配置了千兆以太网交换机，用来进行远程集控系统的WEB发布，其连接各种服务器以及其他层面的局域网，能够有效的将各种局域网相互隔离，实现水电厂远程集控的安全操作。
接入层相关的数据接入网采用百兆以太网双网结构，数据在局域网中传输的过程当中设有加密认证流程，以此来保证远程通信的的安全性，确保其他局域网中出现错误的控制信息。
二、水电厂远程集控系统的功能介绍
我国水电厂大多数建在比较偏僻的山区，采用远程控制可以有效提高水电厂的发电效益。近几年来，我国在集控系统方面也进行了深入的探索，研究出的梯级远程集控系统应用于水电厂的远程控制，具有良好的效果。概括介绍该远程集控系统的功能如下：
(1)对控制对象所涉及的数据进行采集、监视以及控制;
(2)对梯级水电厂的集中控制与远程调节具有抗干扰功能;
(3)实时的对数据进行数据处理，记录历史数据，进行监视与报警处理;
(4)自动发电控制、经济调度与自动电压控制;
(5)指导安全运行，对设备行为进行简单分析;
(6)集控系统所应用的信息能够取自于其他系统，并且收集的数据信息同样也能应用于其他系统;
(7)对故障进行自处理，并能进行自我恢复。
上面提到的梯级集控系统的功能也就是该系统应用于水电厂远程集控中体现的几种功能。梯级集控系统解决了水电厂远程控制过程中的诸多问题，能够充分的利用水资源，提高发电效益。但是就目前看来，我国水电厂在远程集控当中仍然有许多问题，这些问题同样适用于我国控制领域的其他行业，想办法提高控制系统的自动化水平才是问题的关键。
三、水电厂远程集控系统的应用
3.1 区域划分，集中控制
对水电厂进行一定的划分，然后对每个区域的水电厂进行统一的集中控制，能够有效提高工作效率，在水电厂的远程集控系统建立中不容忽视。对水电厂进行合理的区域划分是应用过程中的一大难题，我们不能简单的对水电厂进行简单的排列组合，而是要结合具体水电厂地理位置特征、相邻近、水电厂发电机组特征以及效益最大化等来对水电厂进行区域划分，划分之后再派专门的人员利用远程集控系统进行值班式控制，对多个水电厂进行有机整合。
在进行水电厂区域性划分管理过程中应该遵循的原则为：同一区域的水电厂保证有直接的水利联系，便于区域统一管理;集中控制的同一区域水电厂发电机台数差距不应太大;地理位置相近的水电厂在划分时应该优先考虑划分到一起。
除此之外，人机交互平台的优化工作应该受到重视。良好的交互平台基础是区域水电厂远程集控的保证，平台在建立优化的过程中，应该注意去繁就简，从而减少人的工作量，降低人为失误的可能性;对负责平台交互的工作人员进行严格的培训工作，培养严谨的集控系统监督工作人员。技术层面，应该保证交互平台能够实时的向工作人员反应系统的工作情况，并且能够对工作人员发布的命令及时响应。在处理系统故障时，人机相互配合将水电厂远程集控系统故障造成的影响降到最低，从而节约经济成本。
3.2 上下游水电厂远程集控
除了考虑到区域控制之外，位于同一流域上下游的水电厂也是水电厂远程集控系统中值得注意的一个部分。同一流域上下游的水电厂，往往在水力方面有着较为紧密的联系，因此，同一流域的水电厂往往也具有紧密的水利联系，采用远程集控系统来对上下游的水电厂进行控制时，应该注意到二者的匹配运行，通过上游的水力情况来对下游水力状况做好分析，进而对水电厂发电情况进行判断，这也就是所谓的“以水定电”原则。
同一流域上下游发电厂的匹配运行能够一定程度上降低下游水电厂远程集控系统的工作量，从而降低操作成本，提高水电厂的经济效益。
3.3 监督与控制并用
水电厂的远程集控除了对水电站进行科学的控制来完成既定的发电任务，还要保证水电厂设备的正常运转，前文已经提到过集控系统能够记录水电厂设备运行的及时数据和历史数据，并能反应出一些相关的故障和做出相应的处理。但是仅仅依靠系统的检测是不够的，远程集控系统可以在水电厂工作现场安装摄像头，通过观察设备的运行情况来判断是否存在故障。这样一来，监督与控制并用，水电厂远程集控系统的运用便能够更好的发挥出来。
3.4 跨流域水电厂远程集控
跨流域水电厂的远程集控系统在我国已经有了先例，通过跨流域水电厂的综合治理，可以对多方面的信息进行综合性的讨论，对水电厂远程集控系统的发展具有进一步促进意义，这也是跨流域水电厂远程集控系统建立的必要性所在。系统中，跨流域大坝安全监测系统提供坝体的相关数据，再把数据反馈给跨流域水电厂远程集控系统中心，由系统自动控制进厂流量。除此之外，发电厂远程集控系统还能提供电厂机组运行状况、机组实时出力等“电调”信息，再通过多维信息综合分析，形成最优发电决策，并通过控制系统来对决策进行响应。
四、结语
随着我国控制技术的不断发展，我国在水电厂远程集控系统方面已经有了一定的发展。除了上面提及的一些具体应用，还有许多先进的案例没有提出。但是不得不提的是我国水电厂远程集控领域方面仍然存在较大的进展空间，我相信在专业人员的共同努力之下，我国在控制领域方面一定会有新的突破。
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