基于智能水電廠的水調自動化系統及其應用研究

汪洋

摘 要：文章對水調自動化系統的整體架構進行介紹，分析水調自動化系統業務實施流程，并對水調自動化系統的具體應用情況進行研究，以供參考。

關鍵詞：智能水電廠 水調自動化系統 應用

1引言

在目前基于集成、統一以及可靠的軟硬件平臺基礎上進行智能水電廠建設的過程中，需要通過可靠的控制方法以及數據收集和分析技術、智能化的決策支持技術來對水電廠運行和設備的狀態信息進行收集和分析，然后是實現對水電廠安全經濟運行的控制以及生產效率和經濟效益的提高。在目前的智能水電廠建設和技改過程中，水調自動化系統可以對實時的雨水情和電力數據進行獲取，并且能夠實現對水電廠水庫發電以及防洪等調度和管理，需要從系統對象建模和數據交互、水調系統信息集成以及系統平臺研究等幾個方面進行智能水電廠水調自動化系統的建設和完善。

2水調自動化系統的整體架構

2.1系統構成

目前智能水電廠中應用的水調自動化系統主要由水庫調度專業應用、水情信息采集系統能夠以及水庫調度系統組成。其中水庫調度專業應用中的模塊主要有基礎數據管理、中長期水文預報、發電調度、節水增發、資料整編、實時調度、防洪調度、洪水預防和模塊。而水庫調度系統中的模塊則主要有畫面編輯、查詢平臺、調度值班、Web應用、第三方接口、數據處理、對外通信、信息采集與交換、數據庫以及系統服務和后臺管理等模塊組成。水情信息采集系統則主要有數據采集和遙測接收等模塊組成。上述三個主要部分主要是在智能水電廠一體化管控平臺上建立起來的，在此基礎上不僅可以實現標準化的信息收集和交換，通過不同的前臺界面以及后臺服務來向不同的用戶提供相應的業務應用、信息檢索以及圖形交互等需求。而且可以在專業系統智能化發展的推動下來實現對水庫優化運行措施的制定來實現對水能利用效率的提高。也就說在進行水調自動化系統的建設時，需要在智能水電廠一體化管控平臺上對智能應用功能組件進行解決，而且要對此管控平臺之間的協調機制進行充分考慮，并且需要完成以下幾個方面的內容：首先就是對水調自動化系統的數據交換和信息模型進行分析以及進行水調應用統一系統模型的設計，滿足水電廠智能化設施之間在一定的標準之下進行信息數據交換的目的。其次就是通過對此管控平臺中間件的合理選擇來確保服務發布管理的規范性和統一性，并且滿足進行業務模塊以及分層設計高效共享的要求。最后就是對水調信息資料的高度集成以及分析和應用功能進行研發。

2.2信息流程處理

水調自動化系統運行中主要的數據來源就是水情測報信息數據，然后將此數據通過通信網絡向數據中心庫進行傳輸和在數據庫中進行實時儲存，在數據中心中進行歷史信息數據的匯總，滿足信息數據實時性的要求。然后就可以采用各種功能模塊來對這些信息數據進行分析并得出平臺所需要的各種信息結果。為了滿足不同客戶的需求則需要通過不同的客戶端來進行展示，實現通過服務平臺以及外聯機構進行信息的交流和溝通。

3水調自動化系統業務實施流程

水調自動化系統的業務實施流程最開始從氣象預報開始，這就需要氣象臺對短期以及中期的天氣情況進行預報，然后在此基礎上就會通過水調自動化系統中的集成能量管理系統以及水情自動預報系統來對氣象、水情以及雨情等數據進行自動收集和分析，然后根據對數據進行分析的結果來對水庫調度、水務綜合管理以及水文預報進行優化，并將此數據作為發電、防洪等水庫調度、以及向單個水電站或水電站群進行經濟調度，還有上下級之間的調度系統通信提供數據支持。

在根據上述數據進行發電調度優化的過程中，就是在一定的調度時間內對水庫庫容初期或者末期的對應狀態進行分析以及對具體的來說情況和其他的約束因素進行分析，通過具體決策的實施確保調度期間的合理用水，確保發電運行始終處于最佳狀態。在上述過程中需要按照以下步驟來進行優化：首先就需要對水情系統中特定的用水量來進行讀取，而且要結合近期的實際發電曲線和電網符合曲線進行分析，制定目標函數的最優目標來確保滿足所有的約束因素，然后通過相應的數學模式來進行優化，實現對水電站群發電生產過程線的獲取。最后在通過計算人員對其進行修正和上報。其次就是受到網調下達的發電調度計劃之后，在滿足上述約束條件的情況下執行“以電定水”的原則來實現對負荷曲線的分析。最后就是在滿足安全約束條件下，按照盡量降低耗煤量、耗水量或者耗能量的要求來進行優化分配，對發電調度計劃進行分解并向各個部門進行下發和執行。這樣在分析下一輪的優化發電計劃的同時，就會實現上述控制系統的閉環運行，而且在運行中要不斷進行修正和優化，實現水能利用效率的提升以及對此流域中各個水電站發電機組進行聯合經濟運行目標的實現。

4水調自動化系統的應用

4.1數據收集和通信

水調自動化系統中的數據收集和通信主要是通過水情遙測站以及此系統中的相關設施以及軟件來實現的，而且在此過程中要基于TCP/IP協議以及IEC61850標準來實現通信并確保通信的有效性。其中需要通過智能電子設施來進行溫度、雨水情以及電壓等信息的收集，并通過水調數據平臺嚴格執行上述標準來進行信息的傳輸，以及在相應的輸出系統平臺上使用。

4.2數據交換

在IEC61970標準的基礎上進行面向水調應用的相關標準的構建，對各方進行通信的服務智能化管理與虛擬化交互進行支持。基于水調自動化系統來對水調自動化CIS進行定義，規定組件信息交換或者訪問公開數據而應該實現的各類接口，通過CIS建立的高效的總線結構以及通信模型來對各個組件進行連接，在此模式的支持下實現通信連接數量的增加以及組件之間互操作性的提升。

5結語

在目前智能水電廠的建設和技改過程中，水調自動化系統是其中比較重要的建設內容，可以在報表、人機界面、模型管理以及數據庫管理中提供高效、準確且統一的解決措施，滿足不同領域的不同需求，而且通過可視化的應用平臺以及標準的規范來滿足廣大用戶對業務應用、信息檢索以及圖形交互的需求，實現水調系統地理信息系統、報表統計、數據圖表、數據報警以及實時監視等方面的應用目標，促進智能水電廠的建設和完善。

參考文獻

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