水電廠自動化系統智能化改造分析

江小波

摘? ?要：為了滿足日益增長的電力能源需求，我國電力領域近年加快了智能電網的建設步伐，電力系統智能化程度不斷提升，這種發展變化在電力領域的輸電、配電方面體現最為明顯，但是在水電廠自動化系統方面，智能化技術發展還處于探索階段。基于此，文章從水電廠自動化系統的現狀開始分析，探討水電廠自動化系統智能化改造的策略。

關鍵詞：水電廠 ;自動化系統;智能化改造

近年來，我國已經加快智能化電網的建設，并且在輸、變、配電環節有了較大的發展。但是對發電環節的智能化建設還處于研究和發展階段，目前許多大、中型水電廠都應用了生產自動化系統，對智能化系統的建設仍然不深入。為了進一步促進我國電力領域尤其是發電環節智能化的發展，有必要對水電廠自動化系統的智能化改造進行分析和研究。

1? ? 水電廠智能化改造現狀分析

1.1? 站控層

在原有的自動化系統站控層設備的基礎上，建立相對獨立化的一體化數據平臺，發揮對水電廠數據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，如系統聯動、防洪防汛和綜合報表等。

1.2? 間隔層

在單獨的網絡設置下，水電廠中的各種自動化子系統需要協議轉換器以及單獨通信通道的支持，間隔層發揮的作用在于將現地單元匯集現場的數據傳送到一體化平臺中，同時也將平臺中的控制命令轉發到現地單元[1]。

1.3? 過程層

目前來說，在水電廠自動化系統中，仍然以傳統的通信方式為主，即利用硬接線和串口通信完成所有信息數據的采集，無法完全實現與調速、水情和狀態監測、監控以及勵磁等現地系統的通信功能。要想實現水電廠自動化系統智能化改造，需要對現有的儀表、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過程全面改造成功的案例，大多數水電廠的智能化發展只停留在開關站二次設備改造的層面上。

2? ? 水電站自動化、系統智能化改造策略研究

2.1? 設計數據對象

如果缺乏集成數據模型的支持，水電廠各個自動化系統之間無法實現數據信息的共享，所以必須設計和建立一個特殊的傳輸協議。當采用面向對象的建模技術，并以對象為主體實現信息共享時，系統通信數據不需要在不同實體設備之間進行轉換就可以實現對數據的維護與管理，達到有效的通信效果，從而實現更快捷可靠的數據傳輸。在這種要求下，水電廠自動化系統智能化建模應以IEC 61850為標準，結合新數據的具體規則以及相關的邏輯節點，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、系統智能化發展的需求[2]。

2.2? 整合數據交換接口

不同系統之間數據的傳輸應在一個統一的通信協議支持下進行，這種通信協議以IEC 61850為基礎，通過IEC 61850通信協議可以縮小不同系統之間的差異，實現集成數據模型的建立。受水電廠當前設備狀態的影響，一些設備不支持IEC 61850協議，所以對這些設備使用其他通信協議或者采用協議轉換器來滿足設備間通信需求。現地設備的智能化發展應以數據網絡、數字化、基于網絡的控制與測量為基礎，并逐步推廣智能網絡接口，實現控制網絡和采集網絡的數字化，將水電廠智能化發展深入到設備之上，從而最終實現通信標準化[3]。

2.3? 加強對自動控制應用的管理

自動化系統的智能化發展，需要實現各個分子自動化系統的集成與維護，最終產生一個綜合管理控制平臺，平臺內需要包含消息總線、內置數據總線和服務總線，以滿足各個系統運行要求為基本目標，為水電站自動化系統的智能化發展提供基礎環境支持。綜合管理控制平臺利用橫向物理隔離、防火墻隔離等技術手段，實現水電廠不同區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造了條件。在水電廠自動化系統基礎上可以建立一個數據支撐平臺系統，以此來實現廣泛數據服務以及支持服務，從全面的角度實現數據的分析、挖掘與優化，從水電廠的生產過程出發，建立有智能分析和預警功能的專業系統庫。在智能化處理的基礎上，系統將分析結果傳輸到管理控制平臺，對相關的操作、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

采用具有監控功能的綜合管理控制平臺代替原有常規控制系統的站控層，這一平臺需要支持混合型通信介入，以滿足系統之間數據共享的要求。借鑒智能化變電站的改造模式，進行水電廠開關站的智能化改造，以實現對IEC 61850的支持，由綜合管理控制平臺實現對開關站的直接管理和控制。結合水電廠設備與生產運行的實際需求，對各種輔助設備、公用系統進行逐步改造，減少電纜的使用，實現數據采集的完成，增加系統功能。

4? ? 結語

綜上所述，為了滿足社會對電力領域的發展要求，水電廠自動化系統應朝著更加智能的方向發展，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范性，逐步實現對水電廠設備和系統的智能化改造，促進水電廠的智能化發展。

[參考文獻]

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

[2]周麗娜.尼爾基水電廠智能化改造技術研究[J].水利發展研究，2017（4）：59-64，74.

[3]苗超.基于IEC 61850標準的水電站智能化改造方案設計[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計與實現[J].水電自動化與大壩監測，2014（3）：1-2，10.

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