智能化水电站建设的思考

智能化水电站建设的思考

【摘要】随着智能电网的不断构建与完善，智能化水电站的研究与建设已经成为新建水电站的发展目标。本文首先分析了水电站智能化应用的优势，然后说明了智能水电站的基本结构，最后详细阐述了智能化水电站建设的技术要点。

【关键词】智能化；水电站；结构；IEC61850标准；监测

一、水电站智能化应用的优势

（一）具有较高的系统可靠性

首先通过实行水电站的智能化，可借助各种自动装置及时、准确地进行检测、报警、记录，有效防止和提前制止异常事故的发生，并且有效避免一些可能会发生的更严重的损坏和损失，全面提高供电系统的安全可靠性能。

其次，通过借助各种自动化装置完成水电站的各项控制以及操作，将工作人员的操作失误以及事故的发生率将到最低，智能化的快捷操作控制过程，特别是在发生紧急事情的情况下，对保证安全运行和正常供电，具有重大的意义。

（二）高效率，具有良好的经济性

实行水电站智能化后，可以依据具体的电站条件以及系统分配的各项负荷，合理有效的进行高度以及运行机台数的分配，使机组始终处于最高效率的运行状态，实现经济效益最大化。

（三）电能质量高

衡量电能质量好坏的最重要的两个指标：频率和电压。其中频率的正常偏移应控制在±0.2～0.5 HZ 的额定值范围内，电压正常偏移不超过额定值的±5%。频率和电压的稳定与否，取决于系统的有功功率以及无功功率的平衡水平，要想真正将频率和电压维持在规定范围之内，必须快速准确地将发动机组发出的有用功率以及无用功率进行调节。而这一过程，如果单纯依靠手动，则在精度、操作速度上都是很难实现的。只有借助自动装置来完成。所以保证电力系统电能质量，是必须以自动化为前提的。

（四）提高生产率效，有效改善工作条件

水电站往往处在一些偏远山区，远离城镇并且环境非常差，传统的水电工作模式下，一线职工必须长期处于这种恶劣环境中，然而水电站在实现自动化以后，由于水电站大多处于生活环境较差，远离城镇的偏远山区，一线职工长期处于较差的环境之中，而水电站实现自动化以后，就可以使用计算机监控代替人工操作和定时的巡回的检查，记录等。大大改善工作量和生活环境。一方面提高了工

作效率，减轻了一线工作人员的工作强度，并且还可减少一线运行人员数量，完成了“无人值班（或少人值守）”的良好运行模式，不仅提高了劳动生产率，而且从根本上降低了电能成本以及运行费用。

二、智能水电站的基本结构

智能水电站是坚强智能电网的重要基础和支撑，采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以先进的计算机技术，通信技术为基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。高速以太网、非常规互感器、智能化开关技术以及IEC61850协议的应用，对智能水电站的体系结构产生了重大的影响。常规水电站分为站控层和间隔层两层，两层之间基本实现数字化通信，但通信标准较复杂，如RS485，串口，以太网等，协议之间转换较为复杂。智能水电站的系统结构继承了分层分布式水电站结构的优点，按照DL/T860标准，水电站分为三层，即站控层、间隔层和过程层，分别通过站控层网络和过程层网络进行通信。智能水电站体系结构如下图所示。

站控层包括后台主机，图形显示终端，自动化和通信对时等系统，完成数据采集和监视控制（SCADA），站域控制、广域控制、状态监测、智能话告警等高级功能。间隔层设备包括保护测控等二次设备，光纤通信取代了传统的硬接线，实现了二次系统网络化，过程层由变压器、断路器等一次设备及其智能组件构成，包括合并单元、智能终端、电压电流互感器等，共同完成电能的分配和变换等功能。

三、智能化水电站建设的技术要点

（一）一、二次设备

智能化水电站的显著的特点是一次设备智能化和二次设备网络化。采用智能单元和合并单元等装置，自动完成采样、分合闸、告警等功能，使一次设备真正智能化。用光纤代替常规站中的电缆，采用光纤传输采样值、开关量、控制命令等信息，不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口。通过网络真正实现了数据共享，常规功能装置以逻辑功能模块的形式存在。

（二）系统建模标准化

为顺利实现一次设备智能化和二次设备网络化，国际电工委员会制定了IEC61850标准，从模型、配置、通信服务、互操作方式、数据流程和格式各方面建立了一个智能化水电站的体系，通信的可靠性和实时性，系统的自动化水平都大幅提高，统一了各类厂家智能水电站产品的标准，以实现兼容性和互操作性，不同设备厂家使用了各自扩展的信息时也能保证设备之间的互操作性，减少重复建设和投资，提高了设备的利用效率。

（三）高级功能在智能水电站中的应用

智能水电站除了能完成水电站的基本功能之外，还可根据需要完成诸多高级功能，例如设备状态可视化，智能告警及分析决策，故障信息综合分析决策，支撑经济运行与优化控制，站域控制，与外部系统交互信息等。

1.程序化操作

水电站程控操作是指站内智能设备按照操作票的执行顺序要求自动的完成操作票，并对其进行校验，无需操作人员的参与。实际操作时只需要水电站内运行人员或调度运行人员根据操作要求选择一条顺控操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由智能设备自动完成。智能化水电站内实现了顺控操作，真正达到了无人值班，无人看守，无人直接参与的要求，达到水电站“减员增效”的目的。同时通过顺控操作，操作人员无需直接参与操作过程，最大限度的保证了人员的安全。采用编程的方法，也最大限度地减少了操作失误，缩短操作时间，提高水电站的智能程度和安全运行水平。

2.设备状态监测