流域智慧集控中心建设方法与思路探讨

机组的远控、监视功能，但如何充分发挥集控中心在经济调度运行和设备安全诊断与处理中的作用，提高综合经济

效益，才是流域集控中心建设的核心目标。本文根据广西分公司（红水河）集控中心投产以来的运行经验，对流域 集控中心智慧运行系统建设的总体设计思路进行了探索和思考。关键词：智慧集控；经济调度控制；安全经济运行目前，国内外水电站流域集控智能化应用范 监控、发电调度、水库调库、防洪防汛调度、协同

围越来越广，如梯级水电智能调度、AGC/AVC智

调度决策、运行调度评价等，通过云计算、物联网、 能控制优化、智能协调防御等。随着电网智能化

移动互联、大数据、人工智能等新技术的深入应用，

建设以及间歇性新能源的大规模接入，传统水电

依托水电站集中控制技术的进步，构筑面向未来的

厂机网协调能力、业务互动能力及智能决策能力 智能化决策平台，实现全流域梯级水电站发电调 不足的问题日益突出，在很大程度上制约了智能

度和防洪调度过程中的实时感知、精准预测、智

电网的发展。能、科学决策，使流域集控运行系统成为具 智慧集控中心是智慧电厂的融合与延伸，有人

备自我感知、判断、分析、选择和自适应能力的

认为智慧集控中心的建设就是提高集控受控电厂 系统，实现发电调度计划制定、防洪调度方案制

的自动化水平，也有人认为应该在受控电厂建设 定、发电优化调度方案制定等相关功能，并研发多 的基础上增加一套智能系统。基于此，结合生产

流域智慧电厂协同优化调度系统，实现洪水雨情、

实际需要，本文规划了智慧集控中心的整体架构，

水文水情、区间来水的精准预测，综合多能互补、

设想了相关功能，并对功能实施进行了阐释。水库蓄水、电力市场等影响因素和调度期望，实

1智慧集控中心设计思路现跨域多能源电厂智能分析，得岀最优调度策略，

提高电厂的经济效益、社会效益和安全效益。大唐广西分公司（红水河）集控中心自2017 年3月投产以来，已经实现了受控厂监控数据全采

2智慧集控运行系统结构及功能组成全送、远程监控和厂站工业电视监视，但监控手段

2.1系统结构不智能，与原来单一厂监控区别不大，过多依赖值 智慧集控运行系统包含智能经济运行、智能防

班人员人为监视、判断分析和操作控制，导致出现 汛调度、智能设备状态分析诊断、决策单元

监控信息处理工作量大、运行分析效率低下等问

和评价单元等模型，在优化调度策略实施后，根据

题。同时，水电“靠天吃饭”的管理弊端仍未改

实施效果对经济调度结果进行评价.进而对经济

善。由于对于雨情、水情信息无法实现精准判断

调度决策模型进行更新和修正，从而使整个数据

和灵敏感知，影响了水库优化调度的经济性，因此, 链和信息链成为环路，数据、信息、模型和决策

有必要继续转型为更为智能的智慧集控中心。之间相互融合。集控中心与受控厂站采用网络化 根据实际运行经验，智慧集控中心将围绕调度

分布式结构.受控厂站的实时生产数据经过筛选、2019.9 （总第 233 期）69濡、电力技术综合、逻辑处理后上送集控中心，根据生产需要制 定符合集控智能监控的判断逻辑，用智能决

流域水电站优化调度控制中主要采用三个优化准

则：最大发电量准则、最大蓄能量准则及库水位越

策系统替代人工判断，实现智能发电的经济运行和 限程度最小准则叫 据此需对传统的自动发电控制

(AGC)、短期发电优化调度等软件进行重新设计,

设备诊断分析。智慧集控运行系统功能结构如图1

所示。设计适合流域特点的经济调度控制(EDC)软件, 构建完整的“调度-执行-反馈-修正-再调度-

再执行”在线闭环调度与控制体系叫提高水能利

用率，减少弃水量，增加发电量。通过水文联合补

偿和电力补偿，提高流域水电站的联合发电能力

和调峰调频能力；通过水库调度和电力运行的耦

合，提高实际调度过程与预想调度过程的一致性, 促使电力运行更加平稳。图1智慧集控运行系统功能结构图集控中心可根据调度负荷指令或水情自动测

算负荷给定流域总负荷，并根据最大发电量准则、

2.2系统功能组成2.2.1智能经济运行经济调度控制(Economic Dispatching Control,

最大蓄能量准则及库水位越限程度最小准则分配

至各电厂执行，按AGC确定厂站开机台数与优先

级别，自动分配各机组负荷，根据水情、机组诊

简称EDC)主要完成流域水电站实时发电优化调 度与在线控制功能，目标是在完成上级调度部门下 达的负荷指令的同时，始终维持梯级水电站在最 小耗能状态。流域EDC模块组成及接口如图2所示。断情况、厂站主接线等影响优化开机策略，进行自 动开停机、自动负荷调整，并根据操作指令，自

动生成操作步骤，条件允许下自动按步骤操作。2.2.2智能防汛调度智慧集控优化调度控制是由流域发电计划优 水电站防洪防汛调度主要解决入库洪水的优 化蓄泄问题，在确保水电站自身安全的前提下,

尽可能减轻洪水对下游的危害作用，并适当考虑化制定、厂站间及站内负荷优化分配、流域电站水

位动态控制等一系列的优化调度决策共同组成的。

经济调度控制(EDC)机组有功发电统计监视EDC工程组态EDC组态文件理剳

数据采集与处理实

库水位联合控制电站投追

组态正确性校验&流域有功设定值中调远动通信运行方$远方丽1►运行方式控制有功负荷分配组信悬电站有功. 疫定值”J机组投退机组成组控制电站有功设定值监控画面监视异常状况处理事故信号数据釆集与处理图2 流域EDC模块组成图702019.9 （总第 233 期）电力技术洪水的资源化利用。大唐广西集控智能防汛调度 温度等数据特点，横向对比相同工况多台机组参

功能主要由方案计算、会商、洪水分析、基础资

数，纵向分析单机参数的变化趋势，来完成油泵/

料分析和设置、方案管理和方案输岀六部分组成。 水泵运行时间和启停间隔、集水井来水量、油箱渗

功能组成如图3所示。漏量等各设备的运行情况趋势分析，对厂用电率、

智慧集控依据水电站当前及洪水期内运行特 耗水率、设备运行频率及运行时间自动进行统计、 性，动态评价面临洪水过程，预判其相应于水库

分析和比较，并分析出现问题和可能的原因，同

当前运行状况的洪水风险级别，结合现有的削峰、

时给出检查方向或优化运行的建议。预泄、错峰等洪水调度方法，进行自适应洪水分

2.2.4智能预警级调度，实现水库完成防洪任务前提下的水资源

目前，大唐广西分公司（红水河）集控中心

合理利用⑷。在此基础上，考虑闸门允许开度、闸

受控厂站的测点数据通过“全采全送”的方式送

门操作水位、闸门启闭顺序、闸门开度组合等限

至集控中心实时数据服务器，共计约10万个测点,

制条件，建立基于可变规则的闸门群实时优化调

如果不经处理，势必会造成监控系统简报频繁刷

度模型及实时求解算法，根据预报入库洪水过程

屏、告警信息紊乱、光字错报误报、监盘人员漏

自动制定闸门优化操作过程方案，同时，根据相

信号等一系列混乱的情况，导致故障扩大。关水情数据的变化，准确判断汛前和汛尾到来的

大唐广西集控中心智能预警系统将采用南瑞

时间，并自动提醒运行人员与上级调度及时沟通， 集团IMC平台的监控系统及相应的光字系统，以

以便做好相应的腾库及拦尾工作。一体化平台为核心，建立智能水电厂架构，实现一

2.2.3智能趋势分析次设备智能化、二次设备网络化、高级应用互动化、

智能运行趋势分析系统用于流域电厂的设备

运行管理一体化以及辅助决策智能化，保证系统

健康状态监测，根据计算机监控系统服务器中的历

的可靠性、高效性、稳定性、互动性、开放性同。

史数据来学习水轮发电机组的水头、出力、轴承

智能预警系统结合受控电厂实际运行情况，按事图3水电站防汛调度组成图2019.9 （总第 233 期）71辭、0卷—电力技术故、故障、越复限不同级别展示报警信息，根据 设备状态或手动操作进行报警信息的屏蔽和确认。 预警系统将故障点以设备故障树的形式进行分类，

逐条细分至最后的树叶，以不同颜色区分故障等

级和重要程度，并进行延时滤波和关联报警，设

备异常故障将以模拟量曲线、智能简报推送以及

三级综合光字的方式自动推送至决策模块进行分

析并处理。2.2.5智能巡检系统流域集控中心最终将厂站运行监盘人员

的生产力，使得“无人值班，少人值守”成为现实。

根据智能电厂的理念，智能巡检系统将逐步代替

人工巡检，通过先进的定位技术、传感技术、机 器人技术和图像识别技术等先进手段，提高厂站

设备巡检的安全性和可靠性［51,搭载无线传感技术

和智能分析系统的有轨机器人将布置在厂站设备

周围，通过预设程序进行定期巡检工作，也能根 据现场设备异常情况迅速到达附近进行巡视，实 时上传测量参数，联合智能预警和趋势分析系统，

最后供决策系统判断分析。2.2.6决策单元智慧集控的智能化，体现在如“人脑”的分 析决策能力和自我进化能力。“决策模型”正

是智慧集控的“大脑”，推动智慧集控系统的学习

和思考。通过各种算法，准确根据各种外部条件

的变化自动匹配市场用电需求、水库水位与机组

发电设备实况的关系。2.2.7智能运行调度评价根据自动采集的发电运行、水库水情、系统设 备运行水平三方面的核心指标，以智能系统自动统

计数据为依据，通过对比决策的期望和实际结果, 自动生成运行评价结果。3实施建议由于流域各电厂所在网区不同设备软硬件功

能水平参差不齐，要完全实现智慧集控运行系统 的功能仍有一定距离。根据目前集控中心建设的

72实际经验，提岀以下实施建议。3.1智能经济运行方面：由于流域梯级调度 的复杂性、安全性等因素，尤其涉及所在网区系统

潮流问题，目前还未能实现根据上级调度下发的总

负荷进行全流域电厂自主分配，特别是流域电厂

中有电网调频、调峰主力电厂的。但建议与上级 调度沟通，对部分有直接上下游关系、满足潮流

分布条件的两个或多个电厂给定总负荷自主分配，

先对局部进行试点，为今后智能经济运行提供数

据支持。3.2智能防汛调度方面：应考虑流域山谷与 山脊河段水文水情预测受地貌割裂影响的情况，有

利于提高水文预报的精确性。3.3智能巡检系统方面：从厂站厂房布局和

安全性上考虑，建议使用有轨机器人更为安全，轨

道布置不能影响设备正常的操作、检修，根据使

用环境具备防水、防尘、防电磁干扰功能。3.4智能预警与趋势分析方面：建议采用数 据时空组合关联特性的生产数据过滤方法，对于

趋势分析的纵、横向对比提供可靠依据，实现数

据清洁获取、挖掘和有效利用。3.5决策单元以及智能运行调度评价方

面：建设初期应结合各厂发电能力，同时考虑企

业的业务发展规划建设一体化运营平台，并能与

后期模糊智能决策模块对接形成一个完整的决策、 评价体系。4应用前景随着科技的进步，智慧集控系统在电力系统 中的应用越来越多，以大唐广西分公司（红水河）

集控中心为例，目前已成功实现流域气象与水情

耦合、水情耦合发电的双联动模式，使调度决策

向实质“化”迈进，产生了可观的经济效益。

2018年大唐广西分公司集控中心的10个水电厂平 均水能利用提高率达3.88%,全年增发电量12.02 亿kWh,比原设计值（3.47% ）提高了 0.41个百分（下转第76页）2019.9 （总第 233 期）电力史话3.3节约成本，延长设备寿命：生产厂家生 能，防止电源回路短路。产的设备更新快，备品备件有可能存在停产的风

险，且安装调试还需要时间与服务成本。使用冗 余技术后能减少采购风险，减少安装调试时间及

本次改造实施难点：改造优化新增加了一个

变频器柜，用于布置大车及主小车主备用变频器, 其余的元器件需在现场拆除旧的变频器后才能进

服务成本，两台变频器轮流使用，设备的可靠性

得到大幅提高。行安装及接线，由于是不同的生产厂家施工，因此

需熟悉原有图纸、熟悉现场安装工艺并根据新的

4结语原理接线图进行配线调试，现场空间小，同时还

要保证接线正确，逻辑控制正确，功能实现、合

同目标实现，不存在安全隐患且布置需合理美观。本次改造实施重点：二期门机控制系统优化

由于只是对部分系统、部分功能进行优化改进，

本次改造是岩滩电厂在起重设备上采用冗余

技术的首次尝试，为后续的起重设备改造提供了

因此改造前的重点工作包括：可研报告编写、现

场规划设计、新增设备布置安装等都需认真核对,

提前确认，然后根据大车8台电机的功率(8x11

参考，使改造设备的可靠性得到了大幅提高。kW)、主小车4台电机的功率(4X3.0kW)重新进

行变频器选型，所选大车行走变频器能满足1拖8

参考文献：的控制方式要求，主小车变频器能满足1拖4的控

[1] 周东华,Ding.X.容错控制理论及其应用[J].自幼化学

报,2000,26(6):788-797.[2] 张新家，戴冠中.容错控制系统综述[J].信息与控制，

制方式要求，两台变频器之间还要有电路闭锁功

1999,20(1):28-38.(上接第72页)点，减少了碳排量。开发了水、火、风互济及发

电权交易模糊智能决策模块，根据季节、天气和

系统的感知功能，大数据和云平台技术的发展将

不断为智能故障预警和发电经济运行提供可靠的

电力市场交易情况进行水、火、风电的发电权置换,

突出了清洁能源的作用，合理利用资源，节能减排。智慧集控系统的建设，将流域水电运行由人工

技术支持。随着新一代信息技术的发展，智慧集

控的功能将日益提升，持续生产力。参考文献：模式逐步转变为“智能”模式，无人值班、科学调度、 经济运行将减少企业的生产成本，提高经济效益,

[1] 余平，流域水电站群经济运行和优化调度系统设计研

究[J].工业控制与应用.2012(1)： 9.增强企业的竞争力和应对电力市场变化的能力。4结语本文以现有广西分公司(红水河)集控中心

[2] 华涛，芮钧，刘观标，徐洁，郑健兵，流域智能集控体系

架构研究[J].水电厂自动化.2018(1):22.⑶乔军.智能水电厂经济运行系统及其关键技术[J].电力

设备,2018 年(26):33.为基础，在智慧集控方面概要阐述了流域梯级水

[4]陈勇.岩泊渡智能化水电站建设的方案设计[J].湖南水

利水电,2018 年(4):29-31.电站智能集控体系架构的设计和组成，可为今后

智慧集控的规划、设计和监视提供技术参考。目

⑸张少男.智慧电厂与智能发电研究方向及关键技术[J].

创新与实践,2019年(7):55.前物联网技术的兴起和5G技术的应用，使得三维

可视化系统逐步建设起来，极大提升了智能巡检

762019.9 （总第 233 期）