金沙江下游梯级水电站“调控一体化”控制系统研究及工程应用.docx

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1、一、项目名称金沙江下游梯级水电站“调控一体化”控制系统研究及工程应用二、推荐单位意见“调控一体化”是实现梯级水电站防洪、发电、航运综合优化调度，提高水电站安全运行管理水平和综合效益的重要举措，其控制系统是实现“调控一体化”的重要技术手段。该项目深入研究了巨型梯级水电站“调控一体化”远程控制运行出现的高可靠、高实时、海量数据的采集、传输与处理以及复杂防洪、航运、发电约束条件下梯级水电站运行与控制等问题。以安全、可靠、高效为目标，采用理论分析、模拟测试和真机验证相结合的方法，提出了梯级水电站“调控一体化”运行模式、控制系统架构及控制方法，首创了无主从、广域分层分布、多重不对称冗余等高可靠性控制系统

2、架构；实现了基于集群的远程数据通信系统架构，成功解决了巨型梯级水电站海量小包数据高速竞争传输的可靠性及实时性问题；创建了面向对象智能报警的模型和方法，显著提升海量数据环境下的报警效率；提出了复杂运行边界条件下梯级水电站远程安全运行与控制的理论和方法，有效解决了水电站发电运行工况剧烈变化对下游航运安全影响的难题。成果在梯级水电站控制系统理论与方法取得重要突破，获省部级科技进步一等奖4项，二等奖2项，出版专著3部，发表论文168篇，获专利授权2项，软件著作权20项。研究成果已在金沙江下游、吉林白山、黄河上游、五凌跨流域等梯级水电站得到应用，为我国梯级水电站安全、稳定、高效运行和“调控一体化”提供技

3、术支撑，取得了巨大的社会效益和经济效益。推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介为了水能的高效利用，我国建设了一系列大型水电基地，实现了流域梯级滚动开发，并实现了梯级水电站远程集中控制、现地无人值班、少人值守。梯级水电站工程具有电站装机容量大、机组台数多、广域分布、时空关联等特点，属于典型的高可靠性、高实时性、复杂边界条件、广域时空分布耦合的复杂系统控制问题，安全控制难度和复杂性前所未有，极易出现因数据采集或控制策略偏差而导致盲控、误控、失控等安全事故。开展梯级水电站“调控一体化”控制系统研究，对于保障流域梯级水电站的安全和高效运行具有重要的现实意义和科学价值。本项目以现代自动控制、

4、网络通信、集散控制、可靠性设计、运筹学为理论基础，以保障梯级水电站安全、高效运行及“调控一体化”为目标，取得了一系列创新性成果。(I)提出了梯级水电站“调控一体化”运行模式、控制系统架构及控制方法。深入研究了“调控一体化”运行模式下梯级水电站的控制规律和关键技术，创建了无主从、广域分层分布、多重不对称冗余等高可靠性控制系统的软件、硬件及功能设计新架构，首创研制了无主从、开放控制系统软件平台，奠定了“调控一体化”梯级水电站现代控制系统的理论基础。(2)提出了基于集群的高可靠性、高性能远程数据通信系统架构和设计方法。创建的四重冗余服务器多通道非对称集群通信架构、通道间互检互校、多规约冗余、通信双缓

5、存、单边通信点表、通信包标识与事件补传等技术，完善了梯级水电站远程控制通信系统可靠性设计的理论和方法，显著提高了系统可靠性和通信效率，开发了远程数据通信软件包，通信能力提升约10倍，成功解决了远程控制系统中海量小包数据高速竞争传输的可靠性及实时性问题，传输数据完整率和正确率达100%,为梯级水电站远程控制及安全运行奠定了坚实的基础。(3)创建了海量数据处理与面向对象智能报警的模型和方法。系统研究了梯级水电站海量报警信息的规律和内在特性，创建了面向对象智能报警数学模型，结合相关量分析、逻辑闭锁和组报警等技术，提出了有效甄别机组开机、停机等过程信号的方法，自动识别事故源信号，开发了面向对象的智能报

6、警平台软件，提高报警效率90%以上,显著提高了海量数据环境下电站事故处理能力。(4)提出了复杂运行边界条件下梯级水电站远程安全运行与控制的理论和方法。深入研究梯级水电站多重上级调度、防洪发电航运耦合、水与电时空耦合等复杂边界条件及运行规律，提出了复杂上级调度环境下梯级水电站远程自动发电控制模型和自适应调节算法，实现了远程自动发电控制及梯级联合优化控制；首创发电-航运安全实时联合控制方法与策略，开发实时联合控制软件，解决了水电站发电运行工况剧烈变化对下游航运安全影响的难题。成果获省部级科技进步一等奖4项，二等奖2项，出版专著3部,发表论文168篇，获专利授权2项，软件著作权20项。已在金沙江下游

7、、吉林白山、黄河上游、五凌跨流域等梯级水电站得到应用，直接经济效益10.23亿元，具有广阔的推广和应用前景。四、客观评价1 .鉴定情况由张勇传院士为组长的专家委员会鉴定认为：本项目实现了世界上巨型机组台数最多的远程一体化调控，取得了巨大的经济效益和社会效益。该成果在水电控制集群通信、海量实时数据传输与处理、闸门与发电协同远控、智能报警等方面拥有自主知识产权，具有推广价值，总体达到国际领先水平。同时专家评价认为是输水工程的重大标志性成果。2 .主要知识产权本成果发表论文168篇；出版专著3部；获专利授权2项，软件著作权20项。3 .主要科技奖励成果获省部级一等奖4项、二等奖2项。(1) “金沙江

8、下游巨型电站群“调控一体化”控制系统研究及工程应用”获2016年度水力发电科学技术奖一等奖；(2) “长江三峡工程右岸电站计算机监控系统”获2010年度大禹水利科学技术奖一等奖；(3) “长江三峡水利枢纽二期工程机电工程设计”获2008年度湖北省优秀工程设计一等奖；(4) “金沙江下游巨型机组电站群远方“调控一体化”控制系统建设获2016年度中国电力创新奖一等奖；(5) “黄河上游梯级电站调度自动化系统研发”获2009年度青海省科学技术进步奖二等奖；(6) “白山大型梯级水电厂远方集中控制计算机监控系统”获2000年度国家电力公司科学技术奖二等奖。五、推广应用情况主要成果已在金沙江下游、吉林白

9、山、黄河上游、湖南五凌跨流域等20多个梯级水电站得到应用，运行状况良好，安全高效，对于发挥我国梯级水电站防洪、发电及航运综合效益的实施起到了关键作用，社会、经济、生态效益巨大，研究成果亦可推广应用于其他流域梯级水电站、调水工程和灌区集中控制与调度自动化系统等建设和运行调度中。六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称登记号授权日期权利人有效状态软件著作权H9000Base1ine计算机监控系统2013SR106124201破16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000现地单元控制系统2013SR100411201收16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000104规约通信

10、软件2013SR081337201W27中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000人机交互图形制作系统2013SR079619201W16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000数据库文本文件维护工具软件2013SR106547201W16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000电话及短消息查询智能报警系统2013SR080398201%16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000人机联系系统2013SR080181201破16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000自动电压控制系统软件2011SR0329852011/9/28中国水利水电科学研究院有效软件著作权H

11、9000自动发电控制系统2013SR080723201%16中国水利水电科学研究院有效软件著作权Hreport交互式报表生成软件2005SRBJ17332011/0中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000-Woi实时数据发布系统2009SRBJ0846201W12中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000基于实时数据库的WEB发布系统软件2011SR028613201g28中国水利水电科学研究院有效软件著作权SMA2000水电站状态监测分析系统2009SRBJ0864201W12中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000历史数据采集系统2013SR080331201叫16中国水利

12、水电科学研究院有效软件著作权H9000配置助手软件2013SR105832201%16中国水利水电科学研究院有效软件著作权智能设备管理平台2013SR105992201饮/16中国水利水电科学研究院有效软件著作权计算机安全防护系统2013SR106001201叫16中国水利水电科学研究院有效软件著作权H9000闸门联合控制软件2014SR086651201W27中国水利水电科学研究院有效知识产权类别知识产权具体名称登记号授权日期权利人有效状态软件著作权H9000智能报警软件2014SR086652201W27中国水利水电科学研究院有效软件著作权监控报警自动生成M1S缺陷工单系统2014SR08

13、7440201年0中国水利水电科学研究院有效外观设计专利卫星同步时钟Z1201330102882.9201W7中国水利水电科学研究院有效实用新型专利一种基于卫星同步时钟信号的DCF77码发生装置Z1201320145433.72013/9/4中国水利水电科学研究院有效七、主要完成人情况姓名王德宽排名1技术职称教授级高级工程师行政职务所长工作单位中国水利水电科学研究院完成单位中国水利水电科学研究院对本项目技术创造性贡献：项目负责人，负责控制系统总体方案设计、组织管理和协调，负责“调控一体化”控制原理和方法研究，提出了梯级水电站防洪、发电、航运综合优化调度控制理论，“调控一体化”控制系统架构及控制

14、方法。负责无主从分布控制系统的总体设计，负责研制了无主从、全开放控制系统软件平台。姓名毕亚雄排名2技术职称教授级高级工程师行政职务副总经理工作单位中国长江三峡集团公司完成单位中国长江三峡集团公司对本项目技术创造性贡献：项目负责人，负责项目总体需求规划、组织协调工作，完成金沙江下游梯级水电站控制系统总体规划，提出了“调控一体化”控制系统的总体需求，以及控制系统总体方案审定。姓名程永权排名3技术职称教授级高级工程师行政职务机电总工工作单位中国长江三峡集团公司完成单位中国长江三峡集团公司对本项目技术创造性贡献：项目技术总负责，完成巨型梯级水电站“调控一体化”总体规划，完成项目管理及关键技术方案论证，负责发电-航运联合优化控制、自动发电控制等高级应用功能的需求分析及设计，负责科技成果提炼及总结工作。姓名宋远超排名4技术职称教授级高级工程师行政职务室主任工作单位长江勘测规划设计研究有限责任公司完成单位长江勘测规划设计研究有限责任公司对本项目技术创造性贡献：项目设计负责人，主持完成了巨型梯级水站群”调控一体化”控制系统的总体设计工作，总体技术方案主要设计者制定了本项目的总体技术路线、负责关键技术决策和技术指导工作，负责前期调研、设计报告编制、项目招标及实施的全部过程姓名毛江排名5技术职称教授级高级工程师行政职务无工作单位中国长江三峡集团公司完成单位中国长江三峡集团公司对本