梯级电站集控中心实施方案

****水电发展有限公司集中控制中心

实施方案

深圳市国立旭振电气技术有限公司

二○二三年十月

1．项目简介

****

2．***水电发展有限公司水电站集控中心工程

2.1 采用集控的必要性

***水电发展有限公司属下****。这就为梯级的集控创造了条件。

从运行的可靠性和经济性出发，集控的要求不仅必需而且可行。实现集中控制、统一管理,可以最好的利用资源。各站的各台机组间，可以实现最佳的组合，可以极大地提高电站的整体效益。而且采用集中监控，各电站可以完全过渡到“无人值班、少人值守”的模式。这不仅会节约开支而且会避免因人员操作不当所造成的经济损失。

实施集控，虽将增加投资，但由于减少了一定的运行人员的支出（工资及其它），减少了甚至消除了因人员误操作造成停机，停电带来的发电量损失，以及实现了机组的经济运行，所增加的发电量，会在很短的时间内补偿这部分多出的基建投资。

2.2 集控中心地址选择

考虑到下述原因，集控中心设置***

2.3集控中心体系结构

根据***属下各电站的特点及装机规模，集控中心由如下几个体系结构组成：

(1) 集控中心计算机监控系统。

(2) 集控中心调度自动化

 (3) 集控中心通信。

(4) 集控中心工业电视。

3．集控中心体系结构介绍

3.1集控中心监控系统

3.1.1集控中心监控系统的主要功能

***水电站的计算机集中监控系统按实现无人值班（少人值守）并与系统“一点”相联的原则的总体要求完善。为了很好实现集控监控系统功能，确保使用可靠，***水电发展有限公司集控中心计算机监控系统选用的深圳市国立旭振电气技术有限公司提供的产品及技术服务。

集控中心监控系统的主要功能如下：

3.1.1.1总体要求

3.1.1.1.1 控制与调节方式

正常运行时，由梯级集控中心计算机监控系统对各水电站进行远方实时控制、安全监视及调度管理，梯级各电站站控层正常情况下均不设有运行值班人员。

当主干网络故障使得梯级水电站的现地控制单元与梯级集控中

心计算机监控系统联系中断时，可通过电站内的预留主机兼操作员站或现地控制单元进行相关控制、操作及监视。

计算机监控系统具有多种调控方式，以满足梯级水电站运行的需

要。为了保证控制和调节的正确、可靠，操作步骤按“选择－确认－执行”的方式进行，并且每一步骤都有严格的软件校核、检错和安全闭锁逻辑功能，硬件方面也有防误措施。

3.1.1.1.2 控制方式

（1）现地控制单元：全自动控制，自动分步控制和手动分步控制。

（2）电站内主机兼操作员站：全自动控制，自动分步控制

（3）梯级集控中心：全自动控制

（4）省调：AGC控制

在梯级水电站的现地控制单元上设置“远方/现地”选择开关，站内计算机系统主机兼操作员站上设置“远方/现地”选择软开关。

3.1.1.1.3 负荷给定方式

（1）由运行人员在梯级集控中心操作站给定梯级水电站总负荷或

机组设定值。

（2）由负荷曲线自动给定梯级水电站总负荷，自动制定开、停机

计划和机组负荷分配。

（3）由梯级集控中心根据AGC/EDC算法给定梯级水电站总负荷，

自动分配给各机组。

3.1.1.1.4 机组负荷分配方式

（1）由运行人员在中控室给定负荷。

（2）由AGC、AVC自动给定负荷。

（3）由梯级集控中心远程操作站给定负荷。

（4）直接在现地控制单元上设定机组负荷。

3.1.1.2主要功能

3.1.1.2.1数据采集和处理

1）           采集各水电站现地控制单元自发性上送的实时数据。

2）           更新实时数据库。

3）           运行数据存盘，历史数据保存，保证数据的连续。

4）           对采集到的各现地控制单元的各种数据进行分析和处理。

5）           汇集各电站实时远动信息，同时各站也可直采直送；接受对各电站的遥控、遥调命令，负责通过电站监控系统贯彻实施。

3.1.1.2.2 运行监视和事件报警

1）           状态变化监视：所有开关量的状态改变都显示、记录，并

可根据需要选择打印。

2）           越/复限检查：接受各现地控制单元的越限报警信号，如模

拟量越/复限、梯度越限、开关量状变和监控系统自诊断故障等各种信息。当发生紧急事件时，如保护装置动作、机组事故停机等，自动推出相应画面和事故处理指导，画面闪光和变色，打印事故追忆记录。

3）        过程监视：监视机组开、停机过程。显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞时，在显示阻滞原因，并将机组自动转换到安全状态或停机。

4）           趋势分析和异常监视：提供趋势(分析)功能以用于显示一些

变量的变化，趋势分析程序能在趋势显示画面上以曲线形式显示趋势数据。站控级计算机能储存至少30帧趋势显示，每帧能显示至少6条趋势曲线。梯级集控中心计算机的趋势显示能使用10种不同的时间标度，趋势显示间隔时间能由运行人员在操作员站键盘上进行选择,并能进行在线趋势显示。采样周期最小为250ms，时间长度最小为10min，并可以自由组态。提供在起动过程中发电机和水轮机轴承的温度─时间趋势监视。趋势数据主要为以下类型：

A.     甩负荷时的电流、电压、转速及进口压力分析，采样周期不大于250ms，时间长度为10min，共计24点；

B.      开机过程温度分析，采样周期不大于1s，时间长度为30min，共计72点；

C.     正常运行时的温度分析，采样周期为10s，时间长度为4h，共计96点；

D.     正常运行时的非温度量分析，采样周期为10s，时间长度为4h，共计100点；

E.      日负荷曲线，采样周期最小为1min，可以组态，时间长度24h，

共计8点；

F.      年负荷曲线，采样周期为1h，时间长度为1年，共计8点；

5）           事故和报警报告

事故顺序记录：反映系统或设备状态的离散变化顺序记录。

A.     事件和报警按时间顺序列表的形式出现。记录各个重要事件的

动作顺序、事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报告。事件的排列是最新数据冲掉最老数据。事件和报警储存在站控级计算机的数据库内，根据操作员的需要将依以下的形式显示在屏幕上：过程事件表、过程报警表、系统列表。

B.      事件表至少包括5000个最新的事件。每个事件打印输出占有

一行，这一行包括日期、时间、信号描述和信号状态。这里日期按年、月、日给出，时间按时、分、秒、毫秒给出。信号描述是指信号名称，状态，和/或模拟量限值的一串文本。事件记录作为历史记录保存两年，并能在线检索，支持组态及过滤功能。

C.     报警表包括3000个最新的报警量。报警量被操作员确认和报

警条件消失后从报警表中撤消。如果有最新的未被确认的报警行和如果有从有关对象的动态数据显示出特定颜色的状态指示,则在所有的画面上闪光指示报警,直到该报警被确认后才转为静态显示，并保留到与报警条件存在的时间一样长，支持组态及过滤功能。报警被确认是通过操作员的键盘和鼠标来实现的。可用两级报警优先权，并用下列颜色指示:

红色:   高级优先, 如跳闸或主设备故障;

黄色:   警告, 要求运行人员纠正故障;

报警按顺序以1ms分辨率的发生时间打印出来。当操作人员已知道所有状态变化和报警状态变化，以及电力系统的异常状态已被清除，报警报告予撤除。报警表包括全部报警状态和模拟量越限报警。

D.     系统列表指出计算机监控系统的报警和事件，如果系统已发生

了故障，在显示屏幕上指示出故障信息，并记录在历史数据库内，保存两年，并可在线检索，支持组态及过滤功能。操作员能通过键盘沟通系统获得详细的信息。系统报警通过键盘和鼠标确认。

E.      梯级集控中心计算机操作员站最少能显示最新30条事件、报

警和系统列表。操作员能通过键盘逐页翻屏选择所要观察的一页。

F.      操作员能在事件、报警、和系统列表发生时手动或自动打印。

事件按顺序并以1ms分辨率打印出发生事件的时间。操作员可取消任意打印任务。

6）    事故追忆和相关量记录

系统始终存储事故发生前20个采样点和事故后20个采样点的主要参数及数据采样值，每个采样周期为1s。事故追忆值为220kV线路有功和无功功率、三个线电压、三相电流及频率；主变零序电流和主变温度；发电机定子三相电压、三相电流、一个线电压、转子电压和电流、有功功率、无功功率、转速、喷针位移、流量等。

相关量记录：当线路、发电机、主变等发生事故时，监控系统同时记录各参数的对应数值。

当机组推力轴承、上导、下导、水导、定子线圈温度越限报警时，同时记录该机组的上述参数值。计算数据：功率总加、维护管理统计等计算。

7）    语音报警及短信

当系统发生所设定的故障及事故报警时，可启动集控中心的普通

话语音报警，并根据故障和事故的分类和级别，可向指定人员发送手机短信息。

3.1.1.2.3人机联系及操作要求

支持4组不同权力的用户级能识别6个具有各自口令的用户，进入前，授权运行人员必须登记“用户名”、“口令”，通过口令能准确地进入。每个用户被分配到4个组中，通过口令操作使得每个用户可以进行独立的进入和退出。

梯级集控中心计算机监控系统配置全套外部设备，具有通用字符

标准键盘和鼠标，彩色显示器。以运行实时应用程序并执行如下功能：

1）              管理梯级电站的运行自动化，即梯级电站的自动发电控制

(AGC)（EDC）、自动电压控制(AVC)等；

2）              历史数据保存和检索；

3）              画面显示

4）              既能用英文也能用中文字母编辑信息，汉字输入至少支持

拼音和五笔输入方法。

5）              操作员站能完成实时的监视、控制调节和参数设置等，但

不允许修改或测试各种应用软件。事故时自动或按人员召唤实时打印主要设备的各类操作，事故和故障记录及有关参数和表格，打印机具有硬拷贝功能。工程师工作站主要完成系统（包括现地控制单元）生成、启动、备份、恢复，管理维护和故障诊断，应用软件的开发和修改，数据库修改、图形显示和报告格式的生成、运行人员的操作培训，以及系统（包括站控级和现地控制单元）的在线测试。

6）       实时控制和调节

A.     有功功率控制调节

B.      无功功率控制调节

C.     机组自动、分步开/停/紧急停机，同期并网以及运行工况的转

换；监视机组开、停机过程，显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞或出现异常情况时，程序中止执行，显示阻滞原因、提示故障部位和操作指导，并将机组自动转换到安全状态或停机，操作员也可以进行人工干预。

D.     控制断路器及隔离开关的投入和切除。

E.      闸门控制(当闸门控制屏的开关在“远方”方式时，可以实现从

现地控制单元控制闸门的开启、关闭和停止；当闸门控制屏的开关在“现地”方式时，由闸门控制屏自身闭环控制)。

F.    公用设备控制。可对全厂的公用设备，如中、低压空压机、排水泵、风机等进行监视、控制。

7）       借助于键盘和鼠标，可查询梯级电站的实时生产过程的状况或征询操作指导意见，将有关参数、条文用画面显示或打印出来，通过画面显示的图形、数据的实时变化、闪光和报警语句监视电站的实时运行状况，并可通过图形上的软功能键对电厂的运行过程发出控制命令。可发出机组启/停、有功功率增减、无功功率增减、断路器分合闸命令、闸门开启关闭命令，隔离开关的分/合，油泵、水泵、风机等公用设备启/停等命令，并可设置和修改各项给定值和限值。交互产生或修改用于实时显示的图形文件及相应图形库，符号库和汉字编辑。

8）    屏幕显示器

图形系统为全图形中文动态画面，具有完备的手段实现图形任意移动，能方便地对图形进行建立、扩充、平移、增/删、翻动等。屏幕显示器能自动或经运行人员的召唤，实时显示电站内主系统的运行状态、主要设备的动态操作过程、事故和故障、有关参数和运行监视图、操作接线图等画面，以及趋势曲线，各种一览表、测点索引等，定时刷新画面上的设备状况和运行数据，且对事故报警的画面具有最高优先权,可覆盖正在显示的其它画面,事故时自动推出画面和处理指导。并可经运行人员的召唤，显示有关历史参数和表格等。

屏幕显示器具有多窗口及动态汉字显示功能，可对屏幕上任意区域拚装所关注的多个独立画面，并在画面上输出汉字，汉字符合中华人民共和国国家二级汉字库标准。(包括菜单、操作提示、报警语言、报表、汉字搜索、操作员信息提示等)。

主要画面及表格如下：

·各电站的主接线及流域总主接线图

·各类曲线

·各类棒图

·正常操作及事故操作指导

·各电厂厂房布置图，厂区枢纽布置图

·厂房横剖面图

·首部枢纽布置图

·发电机引水系统纵剖面图

·各系统二次接线图

·主机及其附属设备系统图

·全厂公用系统图

·其它运行需要的图

·操作记录统计表

·事故和故障统计表

·继电保护定值表

·越限报警报表

·事件顺序记录报表

·电量分时计度报表

·日、月、年生产报表

·设备运行状态统计报表

·历史报表

·负荷调度表

·负荷指导表                                                                                         

·其它运行管理所需要的表格及画面图形

9）    打印

打印机具有汉字功能。能实时打印用户进入和退出的信息及日、月、年等各种生产报表；故障、事故时系统能自动记录，能在事故时自动或按人员召唤实时打印主要设备的各类操作，事故和故障记录及有关参数和表格；经运行人员的召唤打印有关历史参数和表格等。打印机具有硬拷贝的功能。

3.1.1.2.4自动发电控制(AGC)

1）       电站的频率保持或接近额定值

2）       线路的输送功率保持或接近规定值

3）       根据下达的发电功率或负荷曲线，按安全、可靠、经济的原则确定最佳运行的电站及机组台数、电站运行组合方式及机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配，进行电站机组出力的闭环调节，并自动开、停机组。

4）       根据上级调度单位下达的的日负荷曲线以及AGC命令和正

常调度要求、根据全流域的流量平衡原则、结合考虑电气安全运行和机组运行限制条件等，对全流域内梯级电站和参与联合控制的机组制定出运行计划，并实时地自动地将有功负荷分配到流域内各机组，以确保梯级电力系统的安全、经济运行。自动发电控制的基本任务就是在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制梯级各电站的有功功率，使其满足电力系统需要。

5）       集控中心的实时AGC不仅要考虑各电站之间的电力联系，

还必须根据各电站的来水情况和上游水位，充分考虑梯级电站间的水力（流量和水位）联系，在保证满足电力调度要求的前提下，实现各个梯级电站之间的协调、经济和安全运行。

6）       控制目标和原则

在实现上述梯级发电优化控制的功能时，AGC的目标是在保证

梯级发电满足给定总功率及其它限制的条件下，使梯级发电耗水量或弃水量最少，并考虑以下条件：

a．对各电站发电要求；

b．电站机组的运行限制条件，避开机组振动和空蚀区；

c．全流域流量平衡的要求；

d．其它项限制条件。

7）              自动发电实现的具体功能包括但不限于以下项：

a．           根据系统要求的发电功率或下达的负荷曲线，按安全、可靠、经济的原则确定各个电站最佳运行的机组台数、机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配，进行各电站机组出力的闭环调节，从而实现自动发电控制的目标。

b．          集控中心执行电力系统AGC采用控制到电站单机方式。最优发电控制的运算结果可以直接控制每一台机组，实现自动开、停机组，在CRT/液晶显示屏上显示供运行人员操作参考，可由人工确定每一台机组的启、停和有功、无功功率的设定值。

3.1.1.2.5自动电压控制(AVC)

1）           按照系统要求及安全运行约束条件，合理分配机组间的无功功率，经机组控制单元调节机组励磁，维持母线电压，必要时自动开、停机组。

3.1.1.2.7 统计和制表打印

能方便地生成和修改表格，并能方便地查询、维护数据库，可自由生成过去任意时段的报表。

打印包括定时打印和召唤打印，召唤打印包括实时打印和历史打印，事故、故障时自动打印。

打印的表格有：

1）           操作记录统计表

2）           事故和故障统计表

3）           继电保护定值表

4）           越限报警报表

5）           事件顺序记录报表(事故发生或正常操作导致开关量发生

变化时，区分记录，按动作顺序并带年、月、日、时、分、秒、毫秒的标志记录)

6）           电量分时计度报表

7）           日、月、年生产报表

8）           设备运行状态统计报表(如保护动作次数、断路器动作次数、

机组启停次数及运行小时数、闸门各开度下的开启次数及运行小时数等)

9）           历史报表

3.1.1.2.8 通信功能

1）           通过局域网与各梯级水电站现地控制单元、智能设备通信；

2）           与水情测报系统通信；

3）           通过主干光纤网，经交换机实现集控中心计算机监控系统与各梯级水电站实现数据交换，通信规约采用IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-101；

4）           与调度中心的通信，通信规约满足调度中心的要求。

3.1.1.2.9 时钟同步

集控中心计算机监控系统通过接收GPS时钟同步装置的时钟同

步信息，以保持全系统的时钟同步。

3.1.1.2.10 系统自诊断和自恢复

系统具备自诊断能力，在线运行时对系统内的硬件及软件进行

自诊断，并指出故障部位的模件。自诊断内容包括以下几类∶

1）           计算机内存自检；

2）           硬件及其接口自检，包括外围设备、通信接口、各种功能模件等。当诊断出故障时，自动发出信号；对于冗余设备，能自动切换到备用设备；

3）           自恢复功能(包括软件及硬件的WATCH-DOG功能)；

4）           掉电保护，服务器及现地控制单元在异常掉电后重新启动，

不影响系统立即投入正常运行；

5）           远程诊断和维护：提供的计算机监控系统具有远程诊断和

维护功能，可在异地通过网络对厂站级计算机和现地控制单元进行在线诊断和远程维护、组态；

6）           系统恢复或重装后，可以通过备份数据（刻录光盘介质或

可移动硬盘）直接恢复系统。

3.1.2集控中心监控系统网络结构

梯级集控中心计算机监控系统由各水电站现地控制单元、电站层设备和集控中心计算机系统组成。集控中心监控系统通过光缆，采用双星型网络与各被控厂站进行连接。

确保了通讯畅通，在集控中心配置了2台的*******型交换机组织成双主干以太网用于连接各被控厂站，通过光纤组成的双主干以太网实现各梯级水电站监控系统和集控中心计算机系统之间高速而可靠地数据传输和数据交换。

各梯级被控厂站形成各自的100M以太网。梯级站的主机和相应的现地控制单元（LCU）则通过网卡或或光口接于厂站级以太网。厂站级以太网为双环网或双星型网。

厂站级的以太网通过网线或单模光纤经网络交换机与集控中心的主干以太网互联。

网络示意图：

3.1.3通讯

根据设计方案，通信采用有线通信，集控中心及各电站均与当地邮局设一回光缆线路中继线。

3.1.4集控中心监控系统的设备配置