專(zhuān)利名稱(chēng)：梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著梯級(jí)水庫(kù)的形成與開(kāi)發(fā)，對(duì)多電站、多應(yīng)用系統(tǒng)的集成和兼容技術(shù)得到了深入研究，流域水電開(kāi)發(fā)梯級(jí)水電站集控自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)也迅猛發(fā)展。依照國(guó)家經(jīng)貿(mào)委[2002]第30號(hào)令《電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)定》和《全國(guó)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》的技術(shù)要求，在進(jìn)行多個(gè)應(yīng)用 系統(tǒng)間的集成和數(shù)據(jù)交互時(shí)，必須確保流域水電站群遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，抵御黑客、病毒、惡意代碼等形式的惡意破壞和攻擊，防止系統(tǒng)崩潰或癱瘓，避免由此造成的安全事故。并且梯級(jí)水電站群面臨著承擔(dān)各水庫(kù)防洪與調(diào)度的任務(wù)，“集中管理、統(tǒng)一調(diào)度、現(xiàn)地值守”成了集中優(yōu)勢(shì)兵力、解決人手短缺和發(fā)揮梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度效益的必要手段。目前，從內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境分析，梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)還不成熟，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的流域發(fā)電公司對(duì)梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度還處于探索階段。針對(duì)這種情況，急需一種完整的針對(duì)多種調(diào)節(jié)性能的梯級(jí)大型水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸安全性，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理和調(diào)度，減少調(diào)度管理工作人員，增加梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度的效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸安全性，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理和調(diào)度，減少調(diào)度管理工作人員，增加梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度的效益。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)；又將系統(tǒng)分成生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)(安全I(xiàn)II區(qū))，生產(chǎn)控制大區(qū)包括實(shí)時(shí)控制區(qū)(安全I(xiàn)區(qū))和非控制區(qū)(安全I(xiàn)I區(qū))；位于安全I(xiàn)區(qū)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與位于安全I(xiàn)I區(qū)的水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)之間通過(guò)硬件防火墻安全隔離后連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的邏輯隔離、報(bào)文過(guò)濾和訪問(wèn)控制；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)與位于安全I(xiàn)I區(qū)的電能量計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)RS232串口連接；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)都設(shè)有WEB發(fā)布子系統(tǒng)，上述各WEB發(fā)布子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)都位于安全I(xiàn)II區(qū)，WEB發(fā)布子系統(tǒng)通過(guò)帶防火墻的路由器與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)連接；生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間設(shè)有電力專(zhuān)用單向安全隔離裝置，實(shí)現(xiàn)物理隔離。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，梯級(jí)各水電站均設(shè)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用SDH光纖通信與衛(wèi)星通信相結(jié)合的冗余數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與梯級(jí)各水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接。隨著多媒體技術(shù)在水電站的應(yīng)用，將語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)、可視化、視像功能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，更形象地了解水電站的監(jiān)控情況。其中，根據(jù)計(jì)算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)監(jiān)控設(shè)備的關(guān)系，一般有以下三種模式1)以常規(guī)控制設(shè)備為主，計(jì)算機(jī)為輔；2)以計(jì)算機(jī)為主，常規(guī)控制設(shè)備為輔；3)取消常規(guī)控制設(shè)備的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)水電站的裝機(jī)容量大小、在電網(wǎng)中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監(jiān)控系統(tǒng)。一般新建電站和具備條件(資金、技術(shù)和發(fā)電許可等條件)的電站適合選擇第三種模式，以便達(dá)到一步到位的目的。對(duì)于受其它條件限制的老式水電站的改造，可分別考慮第一、第二兩種模式作為過(guò)渡。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、基礎(chǔ)信息查詢(xún)及維護(hù)、中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度、發(fā)電調(diào)度、防洪及發(fā)電調(diào)度會(huì)商、水務(wù)管理。包括數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、模型子系統(tǒng)和決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)；其中，(I)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括以下三個(gè)層次
I)信息接收處理層，用于完成各類(lèi)基礎(chǔ)信息的接收和處理；2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于負(fù)責(zé)記錄、存儲(chǔ)及管理各類(lèi)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)；3)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于建立各類(lèi)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)，從而保證多家開(kāi)發(fā)商的應(yīng)用軟件不會(huì)造成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的破壞，并保證系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性；(2)模型子系統(tǒng)包含預(yù)報(bào)及調(diào)度決策支持的模型和算法；(3)決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)為基礎(chǔ)，建立開(kāi)發(fā)高級(jí)會(huì)商應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)科學(xué)預(yù)報(bào)、調(diào)度決策；建立公共信息查詢(xún)和水調(diào)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的共享，提高辦公自動(dòng)化水平；通過(guò)人機(jī)界面以菜單、窗口及對(duì)話框方式控制各模塊的調(diào)用。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，各梯級(jí)水電站均設(shè)有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)產(chǎn)生的遙測(cè)信息通過(guò)由Inmarsat_C、VHF、GSM、光纖以及VSAT衛(wèi)星通信方式組成的混合組網(wǎng)信道，傳輸?shù)剿{(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括遙測(cè)站、信息傳輸通道和中心控制站(簡(jiǎn)稱(chēng)中心站)。遙測(cè)站用于自動(dòng)采集雨量、水位、設(shè)備電壓及環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)遙測(cè)信息，遙測(cè)站的儀器設(shè)備有雨量計(jì)、水位計(jì)、編碼器、數(shù)傳機(jī)、電臺(tái)和電源設(shè)備等，一般在有人管理無(wú)人操作情況下進(jìn)行。在中心站的控制下將遙測(cè)信息編排成脈沖信號(hào)，通過(guò)信息傳輸通道傳遞到中心站；所述信息傳輸通道采用有線或者無(wú)線方式。中心站的功能是集中遙測(cè)系統(tǒng)內(nèi)各遙測(cè)站的水文數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算整理，及時(shí)做出洪水預(yù)報(bào)，并可控制閘門(mén)啟閉，進(jìn)行水利調(diào)度；中心站的主要設(shè)備有通信電臺(tái)和電子計(jì)算機(jī)等，一般采用中小微機(jī)，并配置顯示器、寬行打印機(jī)和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等外圍設(shè)備。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，各水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)均設(shè)有協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，對(duì)采集的圖像采用MPEG4標(biāo)準(zhǔn)壓縮，以便采集的圖像通過(guò)2M專(zhuān)用傳輸電路傳輸?shù)竭h(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)。每個(gè)水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)采用IP協(xié)議和組播方式傳輸圖像及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，在后端進(jìn)行軟件解壓縮，即以一次壓縮的方式，避免圖像數(shù)據(jù)的二次壓縮，以保證圖像的清晰度；同時(shí)上傳兩路圖像信號(hào)，保證梯級(jí)水電站群遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)圖像采集的可靠性。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，電能量計(jì)量系統(tǒng)采用開(kāi)放的、網(wǎng)絡(luò)化的、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，包括電能量計(jì)量系統(tǒng)主站、電能量采集裝置和計(jì)量點(diǎn)電能表，梯級(jí)水電站的電能量采集裝置通過(guò)PCM經(jīng)光纖通道和和通過(guò)Modem池經(jīng)電話通道與電能量計(jì)量系統(tǒng)主站相連。計(jì)量點(diǎn)電能表的數(shù)量非常大，并且要求其運(yùn)行穩(wěn)定可靠、精度高、使用壽命長(zhǎng)、通信可靠、易于安裝維護(hù)，電能表采集的數(shù)據(jù)包括正向有功、反向有功、正向無(wú)功、反向無(wú)功分時(shí)電能表碼、最大需量及發(fā)生時(shí)間、瞬時(shí)功率、各相瞬時(shí)電壓、電流，以及電表失壓報(bào)警等事件。電能量采集裝置從每個(gè)計(jì)量點(diǎn)電能表中采集表碼值后，電能量計(jì)量系統(tǒng)主站以IEC870-5-102規(guī)約從各水電站的電能量系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)。電能量計(jì)量系統(tǒng)主站可以由一臺(tái)或組成網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及外設(shè)組成，負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)、通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)出數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、管理的各種指令；定時(shí)或隨時(shí)抄收電能表的電量數(shù)據(jù)，對(duì)集中器設(shè)置通信參數(shù)及操作參數(shù)，與供電企業(yè)用電營(yíng)業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，可以實(shí)現(xiàn)電能量計(jì)算、票據(jù)打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。水電站電能量采集管理的通訊系統(tǒng)，一般可以分為三個(gè)層次(I)系統(tǒng)應(yīng)用層，基于數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)建立電能量采集系統(tǒng)、或負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、GSM/SMS短信抄表軟件等，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)無(wú)縫結(jié)合使用；(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層，負(fù)責(zé)處理各種通信信道，包括無(wú)線GPRS/CDMA、有線PSTN電話、230M無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、GSM移動(dòng)、聯(lián)通短信網(wǎng)關(guān)，它能夠?qū)⒏鞣N通信信道轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信信道，從而簡(jiǎn)化不同信道的復(fù)雜應(yīng)用；(3)數(shù)據(jù)傳輸層，建立電能量數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中心，為客戶(hù)提供統(tǒng)一的通訊接口，客戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)采用該接口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。前述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中，梯級(jí)各水電站均設(shè)有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行異步通信的消防監(jiān)控系統(tǒng)，用于當(dāng)探測(cè)器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測(cè)器)檢測(cè)到有火情時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)總線，自動(dòng)向中央控制室的集中報(bào)警控制器報(bào)警。集中報(bào)警控制器在接收到報(bào)警后，經(jīng)過(guò)信息處理，在報(bào)警控制器上以數(shù)碼顯示方式顯示出火災(zāi)的部位，并通過(guò)串行通信接口，在水電站消防監(jiān)視系統(tǒng)的CRT上，自動(dòng)顯示出火災(zāi)的部位編號(hào)及該層的平面布置圖，提示出火災(zāi)的處理措施，同時(shí)根據(jù)火情發(fā)生的部位，經(jīng)確認(rèn)及延時(shí)后，自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)該部位及相關(guān)部位的防火排煙設(shè)備、滅火設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)經(jīng)信息處理后送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)、防火排煙設(shè)備、二氧化碳滅火系統(tǒng)以及水噴霧滅火系統(tǒng)的控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”為原則，將系統(tǒng)分成3個(gè)安全區(qū)，遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)之間進(jìn)行橫向隔離、縱向認(rèn)證，在各梯級(jí)水電站設(shè)置子系統(tǒng)，采用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)與集控中心進(jìn)行通訊，能夠提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸安全性，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理和調(diào)度，減少管理人員，增加梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度的效益，是一種完整的針對(duì)多種調(diào)節(jié)性能的梯級(jí)大型水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)。遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)具備遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)(S卩“四遙”)的功能；研制了兼容不同廠家計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信軟件，實(shí)現(xiàn)了不同廠家的系統(tǒng)間的無(wú)縫連接，對(duì)DL476-92通信協(xié)議的通信數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度、常建鏈路、命令反校機(jī)制進(jìn)行了研究和優(yōu)化，保證了各電站海量信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、遠(yuǎn)程控制命令的安全性。優(yōu)化控制優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)備份功能。水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)需要梯級(jí)各水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控、電能量、衛(wèi)星云圖、氣象預(yù)報(bào)、短期洪水預(yù)報(bào)等系統(tǒng)信息。系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的交換過(guò)程中采用了功能強(qiáng)大的中間件技術(shù)，使數(shù)據(jù)交互穩(wěn)定可靠，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。采用無(wú)IP地址的透明監(jiān)聽(tīng)方式，完全割斷TCP連接，實(shí)現(xiàn)了可靠的安全隔離，合理規(guī)劃水調(diào)內(nèi)外網(wǎng)功能。選用小型計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)作為水庫(kù)調(diào)度信息處理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度的海量數(shù)據(jù)同步處理。依靠水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，優(yōu)化各水電站的運(yùn)行方式，降低機(jī)組發(fā)電耗水率，減少棄水、增加發(fā)電量；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流域水情變化情況，預(yù)測(cè)流域水情的變化趨勢(shì)，根據(jù)電力市場(chǎng)的需求變化，作出合理、科學(xué)的調(diào)度方案，獲取最大的發(fā)電效益；實(shí)時(shí)優(yōu)化各電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況，延長(zhǎng)機(jī)組壽命，提高設(shè)備運(yùn)行效率；減少調(diào)度管理工作人員，提高工作效率；能為企業(yè)管理者及調(diào)度管理人員實(shí)時(shí)提供指定調(diào)度方案的分析和決策依據(jù)，提高企業(yè)對(duì)電力市場(chǎng)變化的快速反應(yīng)能力，適應(yīng)電力市場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)行，提高梯級(jí)水電站的競(jìng)爭(zhēng)能力，同時(shí)還為下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全提供保障。 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理、監(jiān)視的重要手段，它的主要用途是及時(shí)而真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際信息，從而為決策提供依據(jù)。梯級(jí)各水電站的監(jiān)控人員借助于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的輔助監(jiān)視作用，親眼見(jiàn)到了實(shí)況，就能放心地對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制操作，能大大提高設(shè)備遠(yuǎn)方操作的安全性及生產(chǎn)管理效率和自動(dòng)化水平，并在一定程度上起到安全保衛(wèi)的作用。電能量計(jì)量系統(tǒng)是集電能自動(dòng)采集、傳輸、統(tǒng)計(jì)結(jié)算于一體的自動(dòng)化系統(tǒng)，更好地為整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)。將本系統(tǒng)投入到烏江流域的梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度中，使得年產(chǎn)生優(yōu)化效益約I. 835億元，取得了非常大的經(jīng)濟(jì)效益。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的電能量計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，如圖I所示，包括遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)；又將系統(tǒng)分成生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)(安全I(xiàn)II區(qū))，生產(chǎn)控制大區(qū)包括實(shí)時(shí)控制區(qū)(安全I(xiàn)區(qū))和非控制區(qū)(安全I(xiàn)I區(qū))；位于安全I(xiàn)區(qū)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與位于安全I(xiàn)I區(qū)的水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)之間通過(guò)硬件防火墻安全隔離后連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的邏輯隔離、報(bào)文過(guò)濾和訪問(wèn)控制；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)與位于安全I(xiàn)I區(qū)的電能量計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)RS232串口連接；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)都設(shè)有WEB發(fā)布子系統(tǒng)，上述各WEB發(fā)布子系統(tǒng)與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)都位于安全I(xiàn)II區(qū)，WEB發(fā)布子系統(tǒng)通過(guò)帶防火墻的路由器與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)連接；生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)之間設(shè)有電力專(zhuān)用單向安全隔離裝置，實(shí)現(xiàn)物理隔離。該系統(tǒng)已經(jīng)在烏江流域的梯級(jí)水電站群投入使用。
如圖2所示，烏江流域的洪家渡、東風(fēng)、索風(fēng)營(yíng)、烏江渡、構(gòu)皮灘、思林、沙沱這7個(gè)梯級(jí)水電站(集控層電站)均設(shè)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)在集控側(cè)采用兩臺(tái)互為冗余的經(jīng)濟(jì)調(diào)度服務(wù)器主機(jī)、兩臺(tái)冗余實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器和兩臺(tái)冗余歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，針對(duì)7個(gè)集控層電站的集控調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入電力數(shù)據(jù)網(wǎng)以及衛(wèi)星通道，通過(guò)集控調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的雙網(wǎng)和衛(wèi)星通道的路由功能，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與梯級(jí)各水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接。隨著多媒體技術(shù)在水電站的應(yīng)用，將語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)、可視化、視像功能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，更形象地了解水電站的監(jiān)控情況。其中，根據(jù)計(jì)算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)監(jiān)控設(shè)備的關(guān)系，一般有以下三種模式1)以常規(guī)控制設(shè)備為主，計(jì)算機(jī)為輔；2)以計(jì)算機(jī)為主，常規(guī)控制設(shè)備為輔；3)取消常規(guī)控制設(shè)備的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)水電站的裝機(jī)容量大小、在電網(wǎng)中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監(jiān)控系統(tǒng)。一般新建電站和具備條件(資金、技術(shù)和發(fā)電許可等條件)的電站適合選擇第三種模式，以便達(dá)到一步到位的目的。對(duì)于受其它條件限制的老式水電站的改造，可分別考慮第一、第二兩種模式作為過(guò)渡。梯級(jí)各水電站均設(shè)有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行異步通信的消防監(jiān)控系統(tǒng)，用于當(dāng)探測(cè)器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測(cè)器)檢測(cè)到有火情時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)總線，自動(dòng)向中央控制室的集中報(bào)警控制器報(bào)警。集中報(bào)警控制器在接收到報(bào)警后，經(jīng)過(guò)信息處理，在報(bào)警控制器上以數(shù)碼顯示方式顯示出火災(zāi)的部位，并通過(guò)串行通信接口，在水電站消防監(jiān)視系統(tǒng)的CRT上，自動(dòng)顯示出火災(zāi)的部位編號(hào)及該層的平面布置圖，提示出火災(zāi)的處理措施，同時(shí)根據(jù)火情發(fā)生的部位，經(jīng)確認(rèn)及延時(shí)后，自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)該部位及相關(guān)部位的防火排煙設(shè)備、滅火設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)經(jīng)信息處理后送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)、防火排煙設(shè)備、二氧化碳滅火系統(tǒng)以及水噴霧滅火系統(tǒng)的控制。如圖3所示，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為水調(diào)內(nèi)網(wǎng)和水調(diào)外網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)集群、衛(wèi)星終端、GSM終端、串口服務(wù)器、優(yōu)化運(yùn)算服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及具有調(diào)度、會(huì)商、培訓(xùn)、維護(hù)等功能的客戶(hù)端都位于水調(diào)內(nèi)網(wǎng)；數(shù)據(jù)庫(kù)兼通信服務(wù)器、WEB服務(wù)器、衛(wèi)星云圖服務(wù)器、位于水調(diào)外網(wǎng)；水調(diào)內(nèi)、外網(wǎng)之間設(shè)有正、反向隔離裝置，水調(diào)內(nèi)、外網(wǎng)內(nèi)均設(shè)有正、反向網(wǎng)關(guān)機(jī)。其主要功能包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、基礎(chǔ)信息查詢(xún)及維護(hù)、中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度、發(fā)電調(diào)度、防洪及發(fā)電調(diào)度會(huì)商、水務(wù)管理。其包括數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、模型子系統(tǒng)和決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)；其中，(I)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括以下三個(gè)層次I)信息接收處理層，用于完成各類(lèi)基礎(chǔ)信息的接收和處理；2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于負(fù)責(zé)記錄、存儲(chǔ)及管理各類(lèi)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)；3)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于建立各類(lèi)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)，從而保證多家開(kāi)發(fā)商的應(yīng)用軟件不會(huì)造成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的破壞，并保證系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性；(2)模型子系統(tǒng)包含預(yù)報(bào)及調(diào)度決策支持的模型和算法；(3)決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)為基礎(chǔ)，建立開(kāi)發(fā)高級(jí)會(huì)商應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)科學(xué)預(yù)報(bào)、調(diào)度決策；建立公共信息查詢(xún)和水調(diào)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的共享，提高辦公自動(dòng)化水平；通過(guò)人機(jī)界面以菜單、窗口及對(duì)話框方式控制各模塊的調(diào)用。各梯級(jí)水電站(洪家渡、東風(fēng)、索風(fēng)營(yíng)、烏江渡、構(gòu)皮灘、思林、沙沱)均設(shè)有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)產(chǎn)生的遙測(cè)信息通過(guò)由Inmarsat_C、VHF、GSM、光纖以及VSAT衛(wèi)星通信方式組成的混合組網(wǎng)信道，傳輸?shù)剿{(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括遙測(cè)站、信息傳輸通道和中心控制站(簡(jiǎn)稱(chēng)中心站)。在烏江流域內(nèi)設(shè)立134個(gè)遙測(cè)站，遙測(cè)站用于自動(dòng)采集雨量、水位、設(shè)備電壓及環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)遙測(cè)信息，遙測(cè)站的儀器設(shè)備有雨量計(jì)、水位計(jì)、編碼器、數(shù)傳機(jī)、電臺(tái)和電源設(shè)備等，一般在有人管理無(wú)人操作情況下進(jìn)行。在中心站的控制下將遙測(cè)信息編排成脈沖信號(hào)，通過(guò)信息傳輸通道傳遞到中心站；所述信息傳輸通道包括有線和無(wú)線兩種方式。中心站的功能是集中遙測(cè)系統(tǒng)內(nèi)各遙測(cè)站的水文數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算整理，及時(shí)做出洪水預(yù)報(bào)，并可控制閘門(mén)啟閉，進(jìn)行水利調(diào)度；中心站的主要設(shè)備有通信電臺(tái)和電子計(jì)算機(jī)等，一般采用中小微機(jī)，并配置顯示器、寬行打印機(jī)和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等外圍設(shè)備。如圖4所示，烏江渡和東風(fēng)采用北京明鵬電力設(shè)備有限公司提供的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其前端采用美國(guó)pelCo9740視頻矩陣控制器，后端采用AXIS 2401圖像編碼器；索風(fēng)營(yíng)和洪家渡采用浙江大華公司提供的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其前端也采用美國(guó)pelCo9760視頻矩陣 控制器，后端采用APELCO NET4001A系列IP視頻編解碼器，梯級(jí)水電站群各水電站采用不同的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，因此在遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)中心集成不同廠家的圖像監(jiān)控系統(tǒng)是必須要解決的。為解決上述問(wèn)題，各水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)均設(shè)有協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，對(duì)采集的圖像采用MPEG4標(biāo)準(zhǔn)壓縮，以便采集的圖像通過(guò)2M專(zhuān)用傳輸電路傳輸?shù)竭h(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)。每個(gè)水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)采用IP協(xié)議和組播方式傳輸圖像及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，在后端進(jìn)行軟件解壓縮，即以一次壓縮的方式，避免圖像數(shù)據(jù)的二次壓縮，以保證圖像的清晰度；同時(shí)上傳兩路圖像信號(hào)，保證梯級(jí)水電站群遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)圖像采集的可靠性。如圖5所示，電能量計(jì)量系統(tǒng)采用開(kāi)放的、網(wǎng)絡(luò)化的、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，包括電能量計(jì)量系統(tǒng)主站、電能量采集裝置和計(jì)量點(diǎn)電能表，梯級(jí)水電站的電能量采集裝置通過(guò)PCM經(jīng)光纖通道和和通過(guò)Modem池經(jīng)電話通道與電能量計(jì)量系統(tǒng)主站相連。計(jì)量點(diǎn)電能表的數(shù)量非常大，并且要求其運(yùn)行穩(wěn)定可靠、精度高、使用壽命長(zhǎng)、通信可靠、易于安裝維護(hù)，電能表米集的數(shù)據(jù)包括正向有功、反向有功、正向無(wú)功、反向無(wú)功分時(shí)電能表碼、最大需量及發(fā)生時(shí)間、瞬時(shí)功率、各相瞬時(shí)電壓、電流，以及電表失壓報(bào)警等事件。電能量采集裝置從每個(gè)計(jì)量點(diǎn)電能表中采集表碼值后，電能量計(jì)量系統(tǒng)主站以IEC870-5-102規(guī)約從各水電站的電能量系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)。電能量計(jì)量系統(tǒng)主站可以由一臺(tái)或組成網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及外設(shè)組成，負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)、通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)出數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、管理的各種指令；定時(shí)或隨時(shí)抄收電能表的電量數(shù)據(jù)，對(duì)集中器設(shè)置通信參數(shù)及操作參數(shù)，與供電企業(yè)用電營(yíng)業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，可以實(shí)現(xiàn)電能量計(jì)算、票據(jù)打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。水電站電能量采集管理的通訊系統(tǒng)，一般可以分為三個(gè)層次(I)系統(tǒng)應(yīng)用層，基于數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)建立電能量采集系統(tǒng)、或負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、GSM/SMS短信抄表軟件等，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)無(wú)縫結(jié)合使用；(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層，負(fù)責(zé)處理各種通信信道，包括無(wú)線GPRS/CDMA、有線PSTN電話、230M無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、GSM移動(dòng)、聯(lián)通短信網(wǎng)關(guān)，它能夠?qū)⒏鞣N通信信道轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信信道，從而簡(jiǎn)化不同信道的復(fù)雜應(yīng)用；
(3)數(shù)據(jù)傳輸層，建立電能量數(shù) 據(jù)傳輸服務(wù)中心，為客戶(hù)提供統(tǒng)一的通訊接口，客戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)采用該接口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于包括遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)之間通過(guò)硬件防火墻安全隔離后連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的邏輯隔離、報(bào)文過(guò)濾和訪問(wèn)控制；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)與電能量計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)RS232串口連接；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)均設(shè)有WEB發(fā)布子系統(tǒng)，WEB發(fā)布子系統(tǒng)通過(guò)帶防火墻的路由器與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于梯級(jí)各水電站均設(shè)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用SDH光纖通信與衛(wèi)星通信相結(jié)合的冗余數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站群的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與梯級(jí)各水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、模型子系統(tǒng)和決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)；其中， (1)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括 1)信息接收處理層，用于完成各類(lèi)基礎(chǔ)信息的接收和處理； 2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于負(fù)責(zé)記錄、存儲(chǔ)及管理各類(lèi)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)； 3)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)層，用于建立各類(lèi)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)； (2)模型子系統(tǒng)包含預(yù)報(bào)及調(diào)度決策支持的模型和算法； (3)決策及信息服務(wù)子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)為基礎(chǔ)，建立開(kāi)發(fā)高級(jí)會(huì)商應(yīng)用系統(tǒng)、公共信息和水調(diào)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于梯級(jí)各水電站均設(shè)有水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)產(chǎn)生的遙測(cè)信息通過(guò)由Inmarsat_C、VHF、GSM、光纖以及VSAT衛(wèi)星通信方式組成的混合組網(wǎng)信道，傳輸?shù)剿{(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括遙測(cè)站、信息傳輸通道和中心控制站；遙測(cè)站用于自動(dòng)采集雨量、水位、設(shè)備電壓及環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)遙測(cè)信息，在中心站的控制下將遙測(cè)信息編排成脈沖信號(hào)，通過(guò)信息傳輸通道傳遞到中心站；所述信息傳輸通道采用有線或者無(wú)線方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于梯級(jí)各水電站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)均設(shè)有協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，對(duì)采集的圖像采用MPEG4標(biāo)準(zhǔn)壓縮，使采集的圖像通過(guò)2M專(zhuān)用傳輸電路傳輸?shù)竭h(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于電能量計(jì)量系統(tǒng)包括電能量計(jì)量系統(tǒng)主站、電能量采集裝置和計(jì)量點(diǎn)電能表，電能量采集裝置從每個(gè)計(jì)量點(diǎn)電能表中采集表碼值，并通過(guò)光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)、電力電話網(wǎng)與電能量計(jì)量系統(tǒng)主站連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于梯級(jí)各水電站均設(shè)有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行異步通信的消防監(jiān)控系統(tǒng)，用于當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到有火情時(shí)，火情信息由水電站消防監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)處理后送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)與水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)之間通過(guò)硬件防火墻安全隔離后連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域的邏輯隔離、報(bào)文過(guò)濾和訪問(wèn)控制；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)與電能量計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)RS232串口連接；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)均設(shè)有WEB發(fā)布子系統(tǒng)，WEB發(fā)布子系統(tǒng)通過(guò)帶防火墻的路由器與遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)連接。本發(fā)明能提高系統(tǒng)安全性，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理和調(diào)度，減少管理人員，提高梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度效益。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102778874SQ20121024141
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉磊, 吳正義, 宋爾進(jìn), 左天才, 戴建煒, 朱江, 李曉斌, 李澤宏, 熊宇, 肖燕, 鄒興建, 鄒建國(guó) 申請(qǐng)人:貴州烏江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司