基于水电站集控平台的运行监视自动化软件设计

基于水电站集控平台的运行监视自动化
软件设计
摘要：某流域内水电站集控平台采用南京南瑞集团IMC软件搭建，本文介绍了在该软件平台基础上，进行数据监视、设备状态分析、运行自动化相关应用功能的二次开发。

挖掘远程集控平台在水利发电运行生产的智能化、自动化应用深度，为安全生产提供技术保障，为运行人员提供更优质的应用服务。

关键词：软件平台；功能脚本；运行自动化
1引言
远程集控平台将分布于各流域内的水利工程，统一集群运行管理。

有效地提高水资源利用的经济性、科学性，为防洪、灌溉、发电等水利工程的安全运行，奠定了技术基础。

某流域内集控中心采用南京南瑞集团IMC一体化平台，搭建以水情信息自动预报、水利闸门远程控制、水力发电集控运行、视频信息集中监视等一体化智能应用系统。

应用初期，一体化平台能较好满足水力发电生产运行要求。

该平台内接入的水电站数量由3座增加至6座后，其应用功能的滞后性逐渐突显。

例如，2座省调直调水电站自动电压调节(AVC)功能异常退出后，无自动语音报警功能；各水电站内辅机设备启停，无运行时间监视，当超时运行或未启动时无报警监视；各模拟量报警阀值修改不便，某模拟量测点低限或高限变动时，需多次修改相应服务器数据库，并同步至相关通讯结点。

结合集控运行特点，便于集控运行人员及时发现设备异常状态，进行基于IMC平台的二次应用开发，完善其相关功能拓展性的不足，对实现集控运行自动化，具有深远的意义。

2功能需求分析
依据集控中心生产业务标准、各水电站设备实际情况、运行自动化应用等方面，着力进行自动监视、智能预警、辅助决策应用等层面进行二次开发。

2.1设备运行情况自动检测功能
集控平台设备运行状态自动检测，包括各水电站数据库组态内所有模拟量、
开关量、时标量、温度量以及集控与各水电站通讯状态，将实时运行数据与标准
定值进行比较，在保存测值数据的同时进行异常数据判断，将自检结果以报文形
式展现给运行人员。

2.2水电站辅机设备运行监视功能
针对各水电站油、水、气系统设备运行参数、状态，以所选定目标进行自动
监视。

实现油泵的运行状态监视、水泵的运行状态监视、空气压缩机的运行状态
监视，有异常运行状态发生时，自动发出语音报警、产生事件简报。

2.3自定义设备运行检测功能
运行人员能结合现场设备运行工况、内外干扰因素、运行方式等，按需选择
监测的数据、自由设定报警阀值。

用于满足各种生产模式下，对设备运行方式的
特定要求。

例如，水轮发电机组振动摆度测值异常，需继续运行发电。

可根据安
全定值设定报警阀值，使其在非正常运行方式下进行特殊监视，确保其在有限的
安全范围内持续运行。

2.4集控平台内部程序的监测功能
对于按省调要求投入自动电压调节（AVC）的机组，当AVC投入状态退出未
及时投入时；进行一次调频功能调节的机组，有功调节未及时退出时。

电网调度OMS系统将依据“两个细则”相关标准，进行AVC、一次调调频考核。

目前，IMC一体化平台无法实现对AVC、一次调频功能运行状态的运行监测。

运行监视自动化软件将进行集控平台内部功能程序的监测，当AVC投入状态非正
常退出、一次调频功能异常时，实现自动检测、语音报警功能。

2.5辅助运行生产的决策功能
流域性水电站集控运行，具有远程控制设备多、水库调度目标策略复杂、径
流水情多变等特点。

需要正确地制定调度方案，合理地组织发电计划，并根据水
库来水变化、发电负荷情况以及水库水位变化不断进行动态分析、调整模式，使
水电站运行始终处于最优或较优状态。

辅助运行生产决策功能，包括但不限于：水轮发电机组轮换启停报警（目前
以停机7天为1个周期），220kV、110kV输电线路三相电压、电流状态监视，负荷、来水流量、水位三者动态分析，水电站设备定值参数显示等。

3软件框架概述
运行监视自动化软件主要由人机交互程序和后台背景程序两部分组成。

人机
交互程序主要提供交互式图形显示和功能设定操作；背景程序则提供运行监视自
动化软件与集控平台通讯、数据交互、所需功能实现等各种后台处理过程。

两部
分程序通过直接读取文件方式交互数据。

3.1人机交互程序
人机交互程序选择Java语言与Python语言混合开发，可以部署在各类装有Java虚拟机及Python的操作系统之上。

调用各相关类、功能脚本实现人机交互
功能。

3.2后台功能程序
后台功能程序为Shell脚本开发的基于Unix或Linux操作系统之上的一组
互相配合完成特定功能的可执行脚本文件。

适用后台程序的软件平台为RedHat Linux操作系统。

3.3数据读取方式
后台Shell脚本，将集控平台中各水电站相关测点数据保存至对应文本文件，人机交互程序按需读取相关文件。

当人机交互程序启动某项功能时，相应修改该
项功能的配置文件，后台Shell脚本根据配置文件，执行对应功能。

4核心实现
运行监视自动化软件其核心实现，是基于集控平台NC2000软件中C语言开
发的各种后台程序完成。

通过Shell脚本调用NC2000的可执行程序，采集运行
监视自动化软件所需的各种数据、参数，并完成特定的功能应用。

4.1监控厂站数据读取
集控平台中各水电站的数据读取，通过Shell脚本调用NC2000后台sh_data
程序实现。

sh_data命令用来查看或设置NC2000系统实时数据库测点参数状态。

用法格
式为：sh_data xxxxx.xx(测点点号.参数代号)。

例如，要查询测点1号机有功
测值（点号为1.1.2.1.6,测值参数代号为59），示例为sh_data 1.1.2.1.6.59 ；若要手动设定某测点参数，在满足设值要求的前提下（测点参数可写且无其他背
景进程对此参数进行数据刷新），采用如下格式设定：sh_data xxxxx.xx xxx。

如前 sh_data 1.1.2.1.6.59 60.0表示设定1号机有功测值为60.0。

4.2程序内部数据预处理
Shell脚本调用NC2000后台程序采集的数据，不满足运行监视自动化软件所
需数据要求时，应进行数据预处理。

各功能Shell脚本中引用Linux操作系统命令，实现测点数据的切割(awk、sed)，浮点型数据长度的限定（printf），程序调试过程中数据的显示（echo）等。

5功能的完善
运行监视自动化软件功能的实现，高度依赖于南京南瑞NC2000监控软件的
相关应用。

后续功能的完善，主要方向为人机交互软件应用功能的拓展。

根据集
控平台生产运行需求，不断优化数据分析功能、智能预警功能、辅助监视功能等，逐步提升水电站集控运行自动化水平。

5.1跨平台中后台程序的改写
目前，集控平台部署于RedHat Enterprise Linux Server release
6.2(Santiago)操作系统。

运行监视自动化软件后台程序运用Shell脚本开发，其所需NC2000后台程序也为基于Linux平台下的GNU C编译器（GCC）生成。

当集控平台布署于Windows 操作系统时，需改写并编译运行监视自动化软件与NC2000后台背景程序，以实现用Java语言与Python语言开发的人机交互程序跨平台后的相关功能。

5.2数据库功能引入
运行监视自动化软件数据的读取与保存，采取文本文件的数据操作方式。

数据运用的安全性、灵活性较差。

后续完善时，可基于NC2000布署的(Mysql或Oracle)数据库软件开发，编写后台程序实现数据库的操作功能。

6结语
运行监视自动化软件的设计，是在集控平台应用功能未优化、升级时的过渡措施，弥补其在水电生产运行自动化方面的不足。

流域性水电站远程集控平台，应持续改进、优化应用功能。

现地监控系统接入集控数据网络，不应简单的
“1+1”（水电站+水电站）的数据接入方式，应力求实现“N*1”(集控平台*水电站)的运行模式。

集控平台数据互联共享的优越性，应在运行生产中得到充分运用。

作者简介：
邱志英，女，（1987-），工程师，从事水电站运行管理工作。