芻議水電廠智能化技術發展趨勢與應用

韓兵

摘要：水電廠的發展與人們的日常生活和社會發展都有著緊密的聯系，對社會經濟的發展也發揮著重要的作用。隨著智能化技術的發展，在水電廠中也加大了對智能化建設，其中主要包括一次設備的智能化、一體化的數據支撐平臺、數字化等，促進了水電廠的健康發展。因此本文就對水電廠智能化技術的發展趨勢和應用展開探討和分析。

關鍵詞：水電廠；智能化技術；發展趨勢；應用

水電廠的智能化技術是當前我國研究的熱點話題之一，隨著智能化技術在水電廠中越來越多的應用，開啟了水電廠的智能化建設。但總體來看，我國的水電廠智能化建設仍然處于初步發展階段，相關技術規范和技術標準并不十分完善，對智能水電廠的發展目標和定義還不明確[1]。而我國的智能變電站技術的發展已經基本成熟，因此在建設智能水電廠時可以借鑒其相關經驗和成果。為了對水電廠的智能化建設產生正確的認識，本文就參照智能變電站的建設，對水電廠的智能化建設的相關問題展開探究。

一、水電廠智能化建設的發展趨勢

（一）數字化和智能化

數字化是指在信息采集、處理、傳輸過程中實現模擬數字化，其中一次設備在信息采集后將信息直接轉換成數字，并通過過程層和光纜實現對網絡傳輸采樣值的獲取，而保護測控系統和監控系統也是通過光纜傳輸控制報文來對一次設備進行控制。在水電廠的數字化發展中將二次自動化系統的數字化眼神到現場的設備終端，將通信光纜代替二次光纜，實現信息共享，減少現場采集設備，降低一次設備的運行成本和維護成本[2]。水電廠的數字化建設實現了對現場設備在數據采集過程中進行統一的控制，并減少了作業現場的一次設備使用，關鍵是通過智能組件和電子式互感器來實現數字化，其主要特點是這些智能組件都具有符合標準的光纖接口，并采用標準建模的方式來實現信息共享。

此外，水電廠的智能化建設主要體現在智能二字上，智能化也是對數字化的一種高級應用，其中包括一次設備的智能化和高級智能應用，其中智能變電站則是建立在數字化變電站的基礎上，通過一次設備實現對設備運行狀態的實時監測與評估，并通過相關標準來建立統一的信息模型，建立一體化的平臺對設備的狀態進行檢測、計量和監控，并對高級應用功能提供支撐。

（二）電子式互感器

由于電子式互感器的重量輕、體積較小，可以很好的解決傳統互感器的飽和、絕緣等問題，在智能化變電站中也得到了廣泛的應用。隨著目前我國水電廠的自動化系統在不斷增加，變送器的設置重復，對信號進行重復采集，且信號源較多，信息結構復雜，在信息傳輸過程中容易受到電磁干擾[3]。為了減少現場采集裝置的重復設置，消除電纜接線的復雜性，并從根本上來解決電站的干擾問題，可以采用合并單元和電子式互感器來實現數字化的信息采集和傳輸，提高系統運行的可靠性。但由于當前電子式互感器還存在一定的不足，如性能并不十分穩定，精度容易受到外部環境的影響等，在水電廠中的應用還需要不斷發展。

二、水電廠智能化技術的應用探索

水電廠的智能化建設主要涉及到運行、維護與生產管理等諸多方面，由于我國當前的數字傳感器和智能開關組件的發展并不十分成熟，且缺乏完善的技術標準，因此對智能化技術在水電廠建設中的應用也是分階段進行，和未來技術發展水平相統一。目前對水電廠智能化技術的應用主要經歷兩個階段，其中第一階段是按照相關行業標準來建設一體化的數據支撐平臺，并將其接入到全廠的計量、監控、測量、保護與設備狀態的在線監測等諸多應用系統中，為各個應用系統的建設提供依據[4]。在這一階段中，電廠的計算機監控系統中現有的分層分布式系統結構并不發生改變，仍然采用兩層結構式，并在監控系統中增加網關設備，對系統信息建模和接口軟件開發進行監控，在一體化的數據支撐平臺中接入監控系統，網關服務器主要是在監控系統的實時庫中接入設備所接受到的實時數據，通過網關來對相關設備進行監控。而站控層則是采用PLC廠家網絡規約，并不更換機組和開關站的ICU，在數據采集和控制中仍以硬接線為主，在條件具備的情況下，可以在PLC中配置相應的通信模塊，實現接口設備輸入。因此總體來看，第一個智能化建設階段主要是對系統軟件和少量硬件進行升級，并在間隔層和站控層增加通信接口，與一體化的數據支撐平臺相連接，并保留常規的通訊接口，主要是對計算機設備和PLC的通信接口進行保留，提高系統智能化水平，對系統性能進行優化升級。

第二個智能化建設階段是通過計算機的監控系統來實現對相關行業標準進行全面支持，系統采用三層結構形式，即過程層、站控層和間隔層，其中間隔層與站控層之間采用IEC通信，一次設備可以采用傳統PT，當條件具備的情況下降PLC轉換為支持IEC61850的PLC，站控層的通信主要是通過IEC61850的通信規約來實現的，并具備智能一次設備和合并單元的能力，通過間隔層、過程層數據進行單元合并，間隔層主要是對開關量進行控制，通過開關控制器來發送報文[5]。當前已經采用PLC控制器的廠家較多，如西門子等，都具備了IEC61850接口，并通過通信規約來實現和站控層的通信。在第二個智能化建設階段的目標實現還主要是依靠設備廠家和技術水平的進步，在計算機監控系統中接入智能組件和合并單元，為未來的技術發展提供充足的準備。

結語：

水電廠智能化建設的未來主要發展方向是建立在IEC標準上的，這一標注上實現水電廠的信息建模技術，也是實現對水電廠進行智能化建設的關鍵，目前我國一些較大的電力廠商已經在加大對IEC產品的研發力度，并與國外電力巨頭企業相競爭，為我國的水電廠智能化建設提供充足的工程經驗和實踐依據。

參考文獻：

[1]李文丹.芻議建筑智能化技術在物聯網時代的發展和應用[J].2015，（04）

[2]沈玉磊.芻議我國電力系統自動化發展趨勢和新技術應用[J].信息與電腦（理論版），2015，（11）

[3]朱家輝.電氣工程自動化發展趨勢及智能化技術的應用[J].科技風，2017，（01）

[4]安平.芻議建筑智能化技術在物聯網時代的發展和應用[J].門窗，2016，（11）

[5]周葉飛.芻議路橋檢測技術的應用現狀和發展趨勢[J].城市道橋與防洪，2014，（08）