论水电站集控中心通信系统的构建

论水电站集控中心通信系统的构建

陆冬妹

百色学院   广西壮族自治区百色市  533000

摘 要：水电站的组装、管理和建设是一项大型复杂的系统工程。一方面，小型水电站的自动化程度较低，同时考虑到成本效益，管理难度大，在短时间内投入巨资提高设备的自动化水平，会给生产带来一定的困难，传统的单机规划模式、经验丰富的水电站规划方法已不能满足国家节能减排和优化管理的需要。为了进一步集中资源，促进技术进步，最大限度地提高水电流域的整体经济效益，减少值班（下班），改善工人的工作和生活条件，降低运营成本，发电企业加大了水电远程控制的研究和建设。本文针对水电站采集器控制中心对语音、数据和图像传输的要求，着重讨论了通信系统的建设。

关键词：水电站；集控建设；光纤传输；程控数字交换；卫星通讯

长期以来，我国大部分水电站都是采用计算机进行现场集中管理的一体化自动化系统。“十一五”期间，水电工程的迅速发展，越来越多的电厂由一个业主同时运营和经营，或者在一个流域内联合运营多个电站，加强多元水电的综合利用，降低运营成本，提高发电效率。每个水电企业都建立了远程集中控制中心，过渡到紧凑型控制，实现多元素分层遥控模式，综合控制中心是控制中心的重要组成部分，是中心集中控制和管理的基础，是保证控制中心安全稳定运行的重要技术工具。

一、光纤数字传输系统

数字光纤传输系统是整个通信工作的核心。其主要功能是完成控制中心操作系统与控制站之间的语音和数据通信。集控中心和发电站的通信骨干网络是星形链路。例如：某集中控制是一个核心，每个发电站使用两对不同的路由，按照“1+1”的冗余度用于连接。中央节点是SDH 10 G的一组，其核心部件如交叉连接单元、时钟单元和电源单元也是“1+1”的冗余保护，此外，还有12个STM-4光学接口、28个以太网网络和63个E1接口连接到不同的电厂，用于消防、设备控制、MIS、IEC 104监控和通信计算机系统、调度语音系统和PCM数据系统。控制中心有一组网络终端、中央控制系统和光纤数字通信系统供维护。每个站配备一组SDH 2.5G设备，每个单元配备两个STM-4单元和一个STM-1光学接口，提供从电厂到控制单元和电厂到网关的光学连接，以及四个以太网和21个E1接口的数据传输。针对闸首的数据传送要求，每一闸的闸头都配备了SDH 155 M的装置，以供站级电脑监听。控制系统与闸头LCU、门头工业影像监测及PCM装置之间的通讯。集控中心还配备了一组具有智能互联的 PCM，利用SDH平台上的E1电路，与各个电站和闸头PCM装置组成辐射状的星形连接[1]。PCM网络主要是实现集控设备与各个电厂（包括闸头）之间的语音通信以及IEC8705-101通信协议的数据传送。为了保证中央数据中心与楚龙河站之间的可靠数据交换，采用三层网络交换机在CPU与电厂控制系统之间建立独立的电子光纤数字数据传输系统。根据IEC 8705-104协议，在中央数据中心和IEC站之间建立通信。104声道由SDH装置和101声道通过PCM传送。在各个站点和控制中心之间，按照二次安全保护的需要，设置了一个纵向加密的验证设备。

二、程控数字交换系统

在生产调度中，语音通信它是生产管理和协调的重要保证。例如：某中央配电中心采用数字开关软件控制技术，建立了由900个可编程数字开关和5128个远程模块组成的独立生产调度系统。主开关位于通信室的控制中心。与各个电厂远端模块之间通过E1线路相连，此外，作为区域化的一部分，数据中继连接到本地通信、连接和通信信号。该系统具有多种业务功能，如分组、优先级排序、强度插入、会议、服务等，远程终端配置模块是主交换机的扩展形式，它完全由主交换机控制，可以实现主交换机的用户功能、路由等没有干扰。特别是，远程模块具有自动切换能力。当E1信道连接到集中控制中心时，中心可以自动切换并为用户提供最基本的呼叫服务。保证了用户的内部通信。每一站的闸头在远端模块上发出后，用PCM作为传送信道，为闸口提供语音通信。录音机是开关必备的设备，是生产、操作人员发布指令、处理分析事故所必需的辅助工具。集控中心配备的16路数码录音系统，可实现对振铃电压、摘挂机等信号的自动启动和停止，并可同时记录16个频道的录音和录音，并根据录音时间、座位等多种方式进行检索、输出。为了防止站内远程模块失效而造成通信中断，集控中心的开关将4个小号分别装在PCM上，并将4个小号送到各个电厂的主控室和闸头作为语音通信的后备通道。

三、图像数据传输系统 

集中控制后，电厂设施将处于“无人值守”模式。为了保证远程设备和环境的实时控制，迫切需要在中央控制中心安装工业电视。中央配电中心采用ZXR系列三层交换机作为工业电视专用图像传输系统，它是以 ZXR三层开关为核心，采用1000个光电转换模块和ZXR主开关（ZXR）构成的星形网络。为了进一步集中资源，促进技术进步，最大限度地提高水电流域的整体经济效益，减少值班（下班），改善工人的工作和生活条件，降低运营成本，发电企业加大了水电远程控制的研究和建设。电视信号在车站端集中处理后，通过车站服务器传输至控制中心。控制中心与站端通信后，工业电视监控系统仍能在站端正常运行。

四、卫星数据通信系统 

必须建立自动流域水文监测系统，实时收集流域和降雨信息，及时可靠地提供水文信息，为各控制中心安全合理的洪水管理奠定科学依据。某流域水文报告系统由2个水文站和12个雨水站组成，分布广泛，地理位置复杂，传统的有线、无线通讯手段难以适应。在遥测数据发生变化的时候，通讯终端会将遥测数据发送给北斗星，然后北斗星发送给地面网络管理中心，然后北斗星发送给控制中心的卫星接收终端，然后通过网络传输给卫星接收终端，然后通过北斗星发送到控制中心的卫星接收终端，然后通过网络进行远程数据的收集和处理。北斗星通讯具有长距离、灵活的组网、无地域限制、无地域限制等优点，为水情信息采集提供了可靠保障。针对有部分无线网络覆盖的远程测控站，可以采用GSM技术作为远程通信的后备信道，保证了该系统的正常工作。 

综上所述，在水电站集控中心通信系统的构建过程中，通信通道是控制中心和水电站之间交换信息的桥梁，其安全性和稳定性直接影响电站远程控制系统的运行。在生产安全I区和Ⅱ区，特别注重通信安全，一般都是使用两个备用电源，在没有输电线路的情况下，当有必要控制成本时，可以选择最近的变电站作为接入点，从公共网络运营商那里建造电缆或租用光纤（纤芯），将其接入到变电站。在电网控制中心和网络中，各站建立专用调度通信，采用备用调度通信方式，以保证调度通信的正常运转。

参考文献

[1]刘鹤,杨朝政.瀑布沟电站综合数据平台设计[J].四川水力发电.2018,(1).

[2]解勒,靳帅.枕头坝电站综合数据平台系统建设实践与思考[J].河南科技.2020,(31).

[3]李黎,靳帅.电力监控机房安全监测系统在枕头坝水电站的建设与应用[J].现代工业经济和信息化.2021,11(11).

[4]黄威.多河流流域水电集控中心综合自动化系统平台设计与实现研究[J].广西大学.2017.

[5]李欣.水电厂集控监控系统及其应用研究[J].通信电源技术.2022,39(6).

[6]王家陈,杨四红,张孝武.梯级集控中心建设探讨[J].云南电力技术.2015,(z2).