Abstract: According to the present watershed situation of Gutian River cascade hydropower plant，based on the existing  monitoring system and  hydrologic data and reservoir dispatching  system，to research the objectives and tasks, and design the overall structure, network，software and hardware configuration of Gutian River intelligent cascade hydropower plant the watershed.

Key words: Gutian River watershed    Cascade hydropower plant    Intelligent hydropower plant   Design scheme

【中图分类号】U652.7+2 【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2017）11-0000-00

1 引言

古田溪为闽江下游北岸支流之一，全流域东西宽约40公里，南北长约70公里，总流域面积1799平方公里。流域的地质属火成岩，石质坚硬，气候属亚热带型，雨量充沛。古田溪属山溪性雨洪河流，洪水由暴雨形成，溪流源短流急，洪水来时，势凶时短，集流时间一般为6～12小时。由于地形复杂，降雨分布不均，故多为复式洪峰，丰枯交替，一般丰水期始于5月终于9月，而10月至次年4月为枯水季节。

古田溪水电厂是一个一厂多站集中管理的国有中型发电企业。全厂由4个梯级电站、8台机组组成，总装机容量为32.4万千瓦，多年平均发电量8亿多千瓦时，在福建电网中担负着调峰、调频、调压和事故备用任务。厂部设在距古田县城东郊5公里的半坑亭，其所属场、站分布在古田、闽清两县，绵延30余公里。

4个梯级电站计算机监控系统均按“无人值班､少人值守”要求设计和施工｡水电厂设有梯级电站调度中心，统一负责4个水电站的运行调度工作，并设有水情班，负责4个水库统一调度。梯级电站已经建成了以计算机监控系统为核心、以安全稳定运行为目标的现地数据采集、调度控制、水情水调、状态监测、生产管理等自动化系统。

2015年，国家发改委、国家能源局发布了《关于促进智能电网发电的指导意见》，积极推进能源生产智能化建设，成为能源企业实施提质增效的重大创新举措。国内三峡、葛洲坝、丰满等一大批水电企业，均大力开展了智能水电厂关键技术研究及工程示范应用。目前古田溪电厂的自动化系统仅能满足日常运行的基本需求，缺乏优化调度和运行控制的有效支撑技术体系，梯级电站发电调度和防洪调度主要依靠调度人员经验完成，梯级电站间水位调节和负荷调整主要依靠运行人员实时进行干预调节，从而导致水能资源利用率不足、人员工作强度大、风险预警能力不足、应急响应支撑不足等问题，与智能水力发电系统建设要求存在明显差距，梯级电站的智能化建设成为古田溪电厂的迫切需求。

2 目标与任务

通过对古田溪梯级电站智能化研究和改造，提出适用于古田溪梯级电站的新型流域经济运行技术体系和智能安全防护管理技术体系，通过科研成果的工程化试点应用，切实提高古田溪梯级电站调控过程的自动化和智能化程度，实现对梯级各电站一体化集中控制和优化协调调度，提高水能资源利用效率，实现集约化生产管理，提高水能利用效率和流域年发电效益，提高古田溪流域发电过程的安全性和稳定性，以及古田溪梯级电站电力生产管理技术水平。主要任务详见图1所示。

3 总体架构设计

古田溪智能水电厂系统采用分层分区的体系架构，以网络化现地测控设备体系为基础，可靠的高速光纤传输网络为物理主干，水电标准通信总线和水电厂CIM模型为主要支撑，一体化管控平台为核心，智能化高级应用体系为主体。

系统纵向可划分为过程层、单元层、电站层、集控层和集团层，横向可划分为生产控制大区(包括安全I区、安全II区)和管理信息大区，系统总体框架如图2所示。

不同的现地控制子系统均可以全部接入或部分接入MMS网、GOOSE网、SV网。各层间以DL/T 860为标准、以统一现地数据总线为基础，无缝集成智能组件，实现监控及各种智能化的高级应用功能。

3.1 过程层

过程层由电子式互感器、合并单元、智能终端、变送器等构成，完成与一次设备或其它设备相关的功能，包括实时运行电气量和非电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。过程层 SV网络、过程层 GOOSE网络、电站层MMS 网络完全独立配置，均配置双网结构。

3.2 单元层

单元层由若干个子系统组成，如继电保护系统、安稳系统、励磁系统、调速系统等，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。

3.3 电站层

电站层由监控系统主机(或上位机系统)和智能设备接口机等构成，智能设备接口机可将状态监测系统、辅助设备系统等接入电站层MMS网，监控系统能提供水电站内运行的人机界面，具备管理控制单元层、过程层设备以及其它设备功能，在电站层实现信息监视和开、停机等基本功能。

3.4 集控层

集控层由远程集控系统、经济调度控制、经济运行、大坝安全分析、状态检修评估决策支持、防汛决策支持、安全防护管理、技术监督等智能应用组件或系统构成，基于及一体化平台和通信总线实现水电站远程监测、控制、预警、诊断、维护、管理等功能，并能与调度中心、电站层和集团层通信，同时具备 IEC61850通讯代理功能，能够直接与采用 IEC61850标准规约的主站通讯。

4 网络结构

古田溪智能化采用纵向分层、横向分区的网络体系结构。总体系统结构以一体化管控系统平台为核心，安全可靠的高速光纤传输网络为主干架构，现地自动化系统为基础，一体化平台应用服务为载体的面向服务智能化分布式结构，满足电力监控系统安全防护的要求。网络结构如图3所示。

5 硬件及软件配置

5.1 硬件配置

由于古田溪梯级电站集控中心现有计算机和网络设备为近期配置，性能和功能可以满足当前的要，故本项目中各个业务尽量使用现有计算机和网络设备，可以根据调试和试验需要适当增补。

5.2 I区主要软件配置

(1)系统软件，主要是服务器、工作站和计算机支持各种操作系统(Windows系列、Linux、Unix、Solaris等)。

(2)业务应用软件，主要包含一体化管控平台软件(平台应用模型建立与管理软件模块，组件服务模型建立与管理软件模块，网络管理与服务软件模块，数据同步软件模块，系统监视与进程管理软件模块，数据接口软件模块，通用计算框架模块，应用接口支持模块，界面图元软件模块，多业务联动软件模块，综合报警服务软件模块，综合展示软件模块等)，计算机监控系统软件(水电厂自动发电控制(AGC)，水电厂自动电压控制(AVC)，梯级电站经济调度控制(EDC))等。

(3)软件调试与接入，包括计算机监控系统接入与数据整合调试，电站LCU接入与数据整合调试，其他区域生产信息接入与数据整合调试等。

5.3 II区主要软件配置

(1)流域水调自动化系统，包括水文拍报软件，GFS气象信息采集软件等。

(2)流域经济运行系统，包括洪水预报，日径流预报，长期径流预报，洪水调度，发电计划(长期、中期、短期)，实时调度，节能考核计算，预报精度评定，洪水分析等。

(3)主设备状态监测分析系统，包括电站侧机组状态监测数据接入通信软件，集控侧主设备状态监测分析系统应用软件(数据采集及处理模块，机组状态监测与分析模块，性能评估与试验分析展示模块，历史趋势分析模块，报警与预警模块，一体化平台状态监测数据集中模块，系统对时模块，系统自诊断模块，系统维护模块等)，集控侧数据存储管理软件等。

6 结束语

本文根据古田溪梯级电站的实际情况，结合智能水电厂“精确预报、精益运行、精心维护”电力生产管理的理念，从总体架构、网络结构、软硬件配置等方面探讨和研究适合古田溪梯级电站的智能水电站建设的总体方案。具体实施时，仍然有许多智能化应用和技术需要深入研究和开发。

参考文献

[1]国家能源局.DL/T 1547-2016智能水电厂技术导则[Z]. 2016-01-07.

[2]高磊,李永红.郑健兵.智能水电厂一体化数据平台设计.水电自动化与大坝监测,2012,36(1):11-14.

作者简介

耿志平 （1982-） 男 工学学士 研究方向：水电厂计算机监控系统设计