1 引言
近年来，随着水电厂运行和管理水平的不断提高，计算机技术和通信技术的迅猛发展，水电站集控中心远程监控系统在现代化水电厂中得到了大力发展，受控电站真正实现了“无人值班、少人值守”运行管理模式。集控中心控制模式采用集控中心远程监控、电站值守人员巡视方式，有效地节约了下属每个电站的运行人员数量，改善了电厂运行人员的工作和生活条件，为减员增效和人力资源优化调配提供了支撑。集控中心还实现了流域水能资源优化利用，通过水电站群上下游信息共享，有效协调优化各级水电站调度过程，充分挖掘水电站发电能力，提高水能资源利用率和水资源综合利用水平，通过降低发电耗水率和洪水资源化利用，提高水电站发电量和发电效益。此外，集控中心实现了流域水电站集约化生产管理，通过全流域各水电站各类自动化系统的信息共享和协调机制，形成生产调度信息中心和生产业务调度中心，成为流域梯级电站发电计划、防洪度汛、生产营销和机组检修的决策中心。
2 项目概况
大唐四川雅安集控中心位于四川省雅安市天全县。集控中心所辖电站包括汇溪 (75 MW)、锅浪跷 (210MW)、城东 (84MW)和大兴 (75MW)四个省调直调电站，以及切山(22.5MW)、新中(21MW)、下村(22.5MW)和川王宫(20MW)四个雅安地调调度电站。上述八个电站加上正在实施的天全河支流项目和乐山马边阳坝电站，总装机容量为610.9MW。已投运电站计算机监控系统情况主要如下：城东电站采用北京中水科H9000系统；大兴、川王宫采用南瑞集团有限公司的EC2000系统，汇溪、切山、新中采用国电南自公司SD8000系统，下村、阳坝采用武汉华工的HG3000系统。天全河支流项目采用的南瑞继保监控系统。修建中的锅浪跷电站计划采用南瑞集团有限公司的NC2000系统。
集控中心监控系统采用南瑞集团有限公司的NC2000 V3.0监控系统。该系统选用全开放、分层分布式及面向对象的系统架构，能远程、实时、准确、有效地完成各个电站各被控对象的安全监视与控制，具有先进性和向上兼容性。同时具有响应速度快、实时性好、抗干扰能力强、安全可靠性高、可维护性好等要求，满足国内所有水电厂对监控系统的技术要求。
3 集控中心监控系统的结构设计
雅安集控中心监控系统结构分为集控中心层、各电站监控系统层（OPC服务器采集端）及二次安防和通信网络设备等。集控中心计算机监控系统与各接入电站均采用双通道配置，主、备通道的通信接口规约均采用国际标准规约IEC 60870-5-104，省调及地调电站采用OPC技术。天全河支流小水电站则依据其实际情况，集控中心采用IEC 60870-5-104协议直接与现地测控装置进行通信，完成小水电数据的采集处理，并在集控中心监视控制。具体通信接线见“图1: 集控与电站通信拓扑示意图”。
图1 集控与电站通信拓扑示意图
3.1 集控中心层
集控中心层服务器主要包含集控主机、历史服务器、集控通信机、调度通信机、站内通信机、操作员站、语音报表机、工程师站等，每台服务器各具有独立的功能。
（1）集控主机: 采用两台服务器在应用层上进行了主从冗余结构配置，提高了应用服务的安全稳定性。对数据进行综合运算并转发给其他监控服务器节点。
（2）历史服务器:采用单独两台服务器的硬件冗余结构。高效记录存储实时数据，并提供历史数据检索和查询手段，为各电站设备运行工况的分析提供有效的数据支撑。
（3）集控通信机: 通过IEC 60870-5-104通信协议完成各电站的通信，采集各电站的遥信及遥测信号，并完成对各电站设备的远方控制及负荷调节功能。
（4）调度通信机: 调度通信服务器负责实现与省调及地调的通信功能，上送遥信遥测数据，并接收调度下发遥控遥调指令。
（5）站内通信机: 站内通信服务器实现与五防、电能采集、水情监测、管理信息系统（MIS）及其它相关系统的数据采集。
（6）操作员站: 每台操作员站配置两套显示器，方便运行人员分屏监视不同电站。操作员工作站是实时过程监视及控制交互的人机接口，提供操作员授权、图表生成和调用功能。完成控制调节命令校核及下发，实现远程监视与操作功能。
（7）语音报表机:提供各电站上送信号的语音报警及报表查询打印功能。
（8）工程师站: 工程师站用于整个监控系统的维护和管理，可完成数据库、系统参数的定义和修改，报表的制作和修改，以及网络维护、系统诊断等工作。
3.2 电站监控系统层
接入集控中心的下属各电站计算机监控系统型号各异，若采用常规接入集控中心的方式，需要在每个电站监控系统层均单独配置与集控通信的服务器及相应的通信软件，并需要厂商工程师进行调试，工作量及成本会大大增加，且不利于后期维护。另外一种方式为采用直采模式（即扩大厂站模式），扩大式厂站的优势在于其数据刷新更快，下发命令时效性最高，但缺点在于需要对PLC开发驱动。若各子站PLC类型不同，则需开发多套PLC驱动，工作量将十分巨大。
OPC全称是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，是直采PLC数据模式的一种方式。OPC技术目前应用广泛，市面上大部分PLC都已支持OPC协议。只需要使用OPC软件即可采集PLC的上行数据，同时接收下发遥控遥调指令。采用OPC直采的方式，只需要编写一套OPC与集控通信程序接口程序，即可完成所有电站与集控的通信。雅安集控中心项目采用了南瑞水利水电分公司开发的IEC 60870-5-104 Slave程序。该程序采集OPC软件从PLC读取的数据，并接收和转发集控下发的遥控遥调指令，完成电站与集控的数据交互。
结合雅安集控中心实际情况，在每个电站部署两台OPC通信数据服务器，各安装一套OPC数据采集软件，通过该服务器完成该电站所有LCU数据（包括GE系列、施耐德系列、AB系列、南瑞MB系列PLC）的采集任务。根据电站的实际需求，电站上位机通信的数据及其它综合计算量，也可以先采用UDP通信协议将数据汇集到OPC采集服务器上，并通过IEC 60870-5-104 Slave软件把数据上送到集控系统。
3.3 二次安防及网络设备
集控中心与各电站通信需要使用自建光纤网络或者租用电力调度专用网和电信网络。根据《电力监控系统安全防护规定》，需要在通信网络中配置相应的网络安全设备。因此，雅安集控中心网络设备包括两部分，一部分为电站与集控通信通道设备，满足通信网络的要求；另一部分为电力监控系统安防设备，满足电力安防要求需要。
（1）电站与集控通信设备
电站与集控通信设备主要包括集控侧路由器、交换机、纵向加密装置、协议转换器及光电转换器等。电站设备主要包括三层交换机和纵向加密装置等。
（2）电力监控系统安防设备
按照规定，在集控中心配置了I/II区入侵检测装置、硬件防火墙、横向隔离装置、漏洞扫描系统、安全审计系统及主机加固等装置或软件。
4 结语
随着通信技术的不断发展，集控中心远程控制模式将越来越普遍。而OPC技术在NC2000 V3.0集控系统与各电站子站PLC通信中得到推广应用，为集控系统与电站监控系统通信提供了一种新的模式。该模式使得各厂商只需要开发一套OPC与集控主站通信的接口程序，即可适用于不同的远控水电厂，大大节约了通信程序的开发成本和系统的整体运维成本。