對智能化水電廠的認識與實踐

【摘要】目前，包括發輸供用電各個環節都在進行深入的智能化研究，已有很多的數字化變電站投入運行，這些都意味著作為智能電網的關鍵節點—智能變電站的進展迅速，為日后在發電環節智能水電廠的建設方面提供了很多參考經驗。智能水電廠的標準以及相關建設標準目前正在制定中，國內各大水電科學研究院、水電廠、電網科研院所、自動化廠商等都在積極進行智能水電廠課題的相關研究。本文以實例分析了智能化水電廠相關內容。

【關鍵詞】智能化水電廠；認識；實踐

某廠由于控制對象多，種類復雜，各類信號各自為政等因素，存在信息孤島、應用孤島、資源孤島問題，維護管理和協調工作量大，智能化程度不高。智能水電廠建設是一個長期而復雜的工程。下面就水電廠現地智能化建設、智能一體化管控平臺、在線監測和狀態檢修三個方面結合我廠實際情況，淺談一下智能化水電廠建設的實際效果。

一、水電廠現地智能化建設

當前我廠現地自動化系統的模式是采集現地大量的電量、非電量數據并經過初步處理后通過硬接線、串口、網線由監控LCU傳輸至監控系統上位機。這種模式自動化水平總體較高，能實現自動開停機控制、自動負荷調節、故障自動保護、事故追憶、歷史數據查詢等功能，但也存在著設備狀態自診斷及自愈能力較弱、可靠性較低，抗干擾能力較弱、連接電纜多，施工、維護、檢修復雜，設備互換性差、運行維護復雜及“同源不同值”等諸多問題。智能化水電廠采用先進的智能化一次及二次設備進行數據的采集及傳輸，如傳感器集成入一次設備之中，直接提供數字接口，減少了電纜的鋪設且抗干擾能力較強。而我廠的傳感器只是簡單的采集數據，需要通過數模轉換等處理后通過電纜傳輸，兩者的可靠性顯而易見。整個智能水電廠現地自動化系統中有一套GPS對時裝置，我廠許多現地控制、保護裝置的時間都不統一，差距大者達到十幾分鐘，這對數據后期的處理、分析都帶來了不便，如采用這套裝置呢，將各個現地單元與監控上位機的時間都進行同步，使時間更精確。

二、水電廠智能一體化管控平臺

智能水電廠一體化管控平臺是整個智能水電廠的核心，有些類似與我廠的上位機監控系統，但功能卻比監控系統強大許多，它利用各類專家知識庫與分析模型算法，建設智能化的生產運行輔助決策系統，實現了一次設備智能化、二次設備網絡化、高級應用互動化、運行管理一體化以及輔助決策智能化，基于該平臺還能實現水電廠的經濟調度與控制、設備狀態檢修、大壩安全分析與評估以及防汛決策的支持。智能水電廠一體化管控平臺與我廠監控系統一樣采取目前主流的可視化技術，但更為先進，它采用了二維、三維GIS（地理信息系統）技術，能通過圖形化的形式展現各種水電廠監控信息與調度方案等水電廠生產運行信息。一體化管控平臺通過人機界面除了能提供與我廠監控系統類似的設備實時運行狀態、過程曲線、歷史數據查詢、監控報表、語音報警等功能外，還能提供多種方式的數據展現、報表、分析和維護功能，以及進一步的數據挖掘，最終簡化日常海量數據處理工作，為生產運行各個環節以及決策制定提供可靠的支持。特別的是它的報警功能除了屏幕顯示，語音報警外，還能通過電話、手機短信等方式輸出報警事件。以便相關人員能在第一時間掌握重大設備故障信息，盡快做出處理，避免了一一通知的繁瑣也便于信息的準確傳達。特別是本廠的五防系統及巡檢系統，五防系統為獨立主機運行，與設備實際狀態并不同步，全靠人為的設置設備狀態，使得防誤閉鎖的功能有所缺失；巡檢系統是運行值班人員人工現地采集設備運行數據的重要方式，如能與監控系統采集的數據進行有機的結合，對設備運行工況分析也是很有幫助的。

三、智能水電廠在線監測及狀態檢修

狀態檢修由狀態監測與趨勢分析系統、機組振擺保護系統、狀態檢修決策支持系統、計算機監控系統（一體化管控平臺）、生產信息管理系統（狀態檢修管理系統）組成。目前設備檢修方式正在由計劃檢修向狀態檢修進行過渡，智能一體化管控平臺通過設備狀態監測系統的信息交互接口以及專家知識庫的支持，實現了智能水電廠發電機、水輪機、變壓器等主設備狀態數據的采集、特征計算、實時監測、故障錄波、性能試驗記錄及技術診斷，為不同設備提供統一數據接入模型和分析診斷模型，大大提高了工作效率，為智能水電廠計劃檢修向狀態檢修的過渡提供了有力的技術保證。在線監測與本廠設備狀態監測類似，都是采集設備運行實時數據，不過智能水電廠的在線監測采集的數據量更多，它從發電機組水力特性、機械特性、設備結構特點及電氣特性等各個方面全方位立體采集機組運行狀態數據。例如通過超聲傳感器采集導水葉轉輪的空化空蝕數據，進而分析出導水葉片汽蝕、裂紋的情況。對于定子測溫方面，智能水電廠采用的是光纖光柵傳感器，它的特點是本身不帶電、本質防爆、抗強電磁干擾、防雷擊、體積小、重量輕，不但能應用于發電機定子測溫，還能用于高壓開關柜的溫度監測，電纜接頭及GIS開關接頭溫度監測，變壓器繞組溫度監測等等。水電廠發電機組定子測溫由于安裝空間很小，運行環境惡劣等原因造成實際運行情況普遍較不理想，如采用這種傳感器將可以大大提高機組定子測溫的可靠性。機組振擺保護系統在我廠尚未配備，一些擺度數據是通過運行值班人員手工采集，由于使用的是機械擺度表以及人工讀數的原因，使得實際測量時會產生一些偏差，精度不夠準確。而振擺保護系統是通過加速度/速度傳感器（振動）、位移傳感器（擺度）采集數據，數據采集比較準確，并能實現超標報警和保護出口功能，能有效防止重大事故的發生，對發電機組的穩定運行是很有幫助的。

根據電力系統智能化發展趨勢，智能化是未來水電廠自動化、信息化技術的發展方向，希望我們共同努力，為我國智能化水電廠技術進步做出應有的貢獻。

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