水電廠自動化系統(tǒng)智能化改造分析

江小波

摘? ?要：為了滿足日益增長的電力能源需求，我國電力領(lǐng)域近年加快了智能電網(wǎng)的建設(shè)步伐，電力系統(tǒng)智能化程度不斷提升，這種發(fā)展變化在電力領(lǐng)域的輸電、配電方面體現(xiàn)最為明顯，但是在水電廠自動化系統(tǒng)方面，智能化技術(shù)發(fā)展還處于探索階段?；诖?，文章從水電廠自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀開始分析，探討水電廠自動化系統(tǒng)智能化改造的策略。

關(guān)鍵詞：水電廠 ;自動化系統(tǒng);智能化改造

近年來，我國已經(jīng)加快智能化電網(wǎng)的建設(shè)，并且在輸、變、配電環(huán)節(jié)有了較大的發(fā)展。但是對發(fā)電環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)還處于研究和發(fā)展階段，目前許多大、中型水電廠都應用了生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，對智能化系統(tǒng)的建設(shè)仍然不深入。為了進一步促進我國電力領(lǐng)域尤其是發(fā)電環(huán)節(jié)智能化的發(fā)展，有必要對水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造進行分析和研究。

1? ? 水電廠智能化改造現(xiàn)狀分析

1.1? 站控層

在原有的自動化系統(tǒng)站控層設(shè)備的基礎(chǔ)上，建立相對獨立化的一體化數(shù)據(jù)平臺，發(fā)揮對水電廠數(shù)據(jù)信息集中處理和保護的功能，除此之外，平臺中還有一些高級處理功能，如系統(tǒng)聯(lián)動、防洪防汛和綜合報表等。

1.2? 間隔層

在單獨的網(wǎng)絡設(shè)置下，水電廠中的各種自動化子系統(tǒng)需要協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及單獨通信通道的支持，間隔層發(fā)揮的作用在于將現(xiàn)地單元匯集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳送到一體化平臺中，同時也將平臺中的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)地單元[1]。

1.3? 過程層

目前來說，在水電廠自動化系統(tǒng)中，仍然以傳統(tǒng)的通信方式為主，即利用硬接線和串口通信完成所有信息數(shù)據(jù)的采集，無法完全實現(xiàn)與調(diào)速、水情和狀態(tài)監(jiān)測、監(jiān)控以及勵磁等現(xiàn)地系統(tǒng)的通信功能。要想實現(xiàn)水電廠自動化系統(tǒng)智能化改造，需要對現(xiàn)有的儀表、傳感器、輔控單元等進行全面的更換，耗費成本較大、難度較高。目前我國缺乏對水電廠自動化系統(tǒng)過程全面改造成功的案例，大多數(shù)水電廠的智能化發(fā)展只停留在開關(guān)站二次設(shè)備改造的層面上。

2? ? 水電站自動化、系統(tǒng)智能化改造策略研究

2.1? 設(shè)計數(shù)據(jù)對象

如果缺乏集成數(shù)據(jù)模型的支持，水電廠各個自動化系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，所以必須設(shè)計和建立一個特殊的傳輸協(xié)議。當采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，并以對象為主體實現(xiàn)信息共享時，系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)不需要在不同實體設(shè)備之間進行轉(zhuǎn)換就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的維護與管理，達到有效的通信效果，從而實現(xiàn)更快捷可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在這種要求下，水電廠自動化系統(tǒng)智能化建模應以IEC 61850為標準，結(jié)合新數(shù)據(jù)的具體規(guī)則以及相關(guān)的邏輯節(jié)點，進行綜合信息建模，這是對水電站綜合信息模型的擴展與完善，滿足水電站自動化、系統(tǒng)智能化發(fā)展的需求[2]。

2.2? 整合數(shù)據(jù)交換接口

不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的傳輸應在一個統(tǒng)一的通信協(xié)議支持下進行，這種通信協(xié)議以IEC 61850為基礎(chǔ)，通過IEC 61850通信協(xié)議可以縮小不同系統(tǒng)之間的差異，實現(xiàn)集成數(shù)據(jù)模型的建立。受水電廠當前設(shè)備狀態(tài)的影響，一些設(shè)備不支持IEC 61850協(xié)議，所以對這些設(shè)備使用其他通信協(xié)議或者采用協(xié)議轉(zhuǎn)換器來滿足設(shè)備間通信需求。現(xiàn)地設(shè)備的智能化發(fā)展應以數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、數(shù)字化、基于網(wǎng)絡的控制與測量為基礎(chǔ)，并逐步推廣智能網(wǎng)絡接口，實現(xiàn)控制網(wǎng)絡和采集網(wǎng)絡的數(shù)字化，將水電廠智能化發(fā)展深入到設(shè)備之上，從而最終實現(xiàn)通信標準化[3]。

2.3? 加強對自動控制應用的管理

自動化系統(tǒng)的智能化發(fā)展，需要實現(xiàn)各個分子自動化系統(tǒng)的集成與維護，最終產(chǎn)生一個綜合管理控制平臺，平臺內(nèi)需要包含消息總線、內(nèi)置數(shù)據(jù)總線和服務總線，以滿足各個系統(tǒng)運行要求為基本目標，為水電站自動化系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供基礎(chǔ)環(huán)境支持。綜合管理控制平臺利用橫向物理隔離、防火墻隔離等技術(shù)手段，實現(xiàn)水電廠不同區(qū)域之間的安全防護要求[4]。

2.4? 高級智能的應用

綜合管理控制平臺的建立為各種高級智能的應用創(chuàng)造了條件。在水電廠自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以建立一個數(shù)據(jù)支撐平臺系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)廣泛數(shù)據(jù)服務以及支持服務，從全面的角度實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、挖掘與優(yōu)化，從水電廠的生產(chǎn)過程出發(fā)，建立有智能分析和預警功能的專業(yè)系統(tǒng)庫。在智能化處理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)將分析結(jié)果傳輸?shù)焦芾砜刂破脚_，對相關(guān)的操作、預防處理措施以及任務進行指導[5]。

3? ? 水電廠智能化改造的具體實施策略分析

采用具有監(jiān)控功能的綜合管理控制平臺代替原有常規(guī)控制系統(tǒng)的站控層，這一平臺需要支持混合型通信介入，以滿足系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享的要求。借鑒智能化變電站的改造模式，進行水電廠開關(guān)站的智能化改造，以實現(xiàn)對IEC 61850的支持，由綜合管理控制平臺實現(xiàn)對開關(guān)站的直接管理和控制。結(jié)合水電廠設(shè)備與生產(chǎn)運行的實際需求，對各種輔助設(shè)備、公用系統(tǒng)進行逐步改造，減少電纜的使用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的完成，增加系統(tǒng)功能。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，為了滿足社會對電力領(lǐng)域的發(fā)展要求，水電廠自動化系統(tǒng)應朝著更加智能的方向發(fā)展，通過建立綜合管理控制平臺，基于IEC 61850標準提高智能化改造的規(guī)范性，逐步實現(xiàn)對水電廠設(shè)備和系統(tǒng)的智能化改造，促進水電廠的智能化發(fā)展。

[參考文獻]

[1]邱小波，于亞雄，嚴漢秋.水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造研究[J].通信電源技術(shù)，2019（8）：52-53.

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[3]苗超.基于IEC 61850標準的水電站智能化改造方案設(shè)計[D].北京：華北電力大學，2015.

[4]付險峰.黃龍灘水電站智能化改造設(shè)計與實現(xiàn)[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2014（3）：1-2，10.

[5]文正國，姜相東，張毅.淺談水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造[J].水電站機電技術(shù)，2014（3）：7-8，17.