中小水电站智能化调研报告

中小水电站智能化调研报告

1、调研背景概述

随着技术进步和全球新能源、分布式能源的发展，智能电网已成为未来世界电力系统发展的方向，为满足未来能源发展的需要，2009 年国家电网公司专门制定了“统一坚强智能电网关键设备（系统）研制规划”，提出了智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度环节及通信信息平台的关键设备分阶段研制目标，南方电网也在制定有关智能电网的研发计划，研制智能电网关键设备已成为当前电力系统技术发展的热点和新方向。

结合所从事的水利水电自动化专业领域和当前水电厂智能化建设的实际需求，本项目将水电厂智能化技术发展动态作为跟踪调研的重点。根据电力系统智能化发展趋势，目前正在开展智能化水电厂建设方面的研究工作，着重反映研究方向、研发内容、主要观点和重点课题/项目的进展及成果等。以反映学科发展动向和新技术信息。

通过调研分析，归纳总结智能化水电厂建设方面的主要进展和成果，指出当前国际具有创新性、前沿性及前瞻性的成果和值得关注的新动向等，并分析在我国深入（推广）研究及应用的前景，同时对新技术要进行适当的市场分析。

2、调研的原因、必要性及意义

水电厂智能化建设，代表了当前国际水利水电自动化技术的发展方向。由于国内外在智能化水电厂自动化技术方面的研究刚刚起步，智能水电厂的概念、目标、功能、系统配置及系统间互动等方面均亟需进一步研究，目前开展水电厂智能化技术发展动态跟踪调研，有利于推动水电厂计算机监控系统、机组状态检修、经济运行等方面智能化研究的展开。

智能水电厂是智能电网的重要组成部分，但又与智能电网关注的重点不同，智能水电厂的总体目标应该是通过智能化建设，进一步提高水电厂生产管理和设备的安全运行水平，实现全厂各系统之间的无缝连接与互操作，进一步提高机组的可观性、可控性和可调性，提升电网与电厂之间的智能协调水平，提高全厂设备故障诊断与优化运行的智能化水平，并最终提高水电厂的经济效益。

另外，随着智能电网关键设备研制工作的展开，国内部分研究机构、设计院和水电厂已开始智能水电厂建设的前期规划设计和研究工作，但在智能化水电站建设方面还缺乏共识，因此有必要开展智能水电厂自动化技术调研，选择智能水电厂自动化技术作为重点专题进行调研主要意义包括：

（1）通过开展智能水电厂自动化技术发展中热点和重点问题的专题调研，

可以跟踪并全面、系统了解和掌握相关学科技术的国际发展态势，对我国水利水电行业未来的发展和增长点进行分析，为各级领导和相关部门提供具有前瞻性的咨询意见或技术支撑。

（2）通过对新技术的调研和市场分析，为本专业应用技术的发展和实现科研成果产业化和市场化提供技术参考。为我国水利水电行业的技术发展和建设提供技术信息和咨询意见。

（3）通过本专题的调研分析，归纳汇总编写成《国际水利水电科技发展动态调研报告（2015年度）》。为各学科的科学、健康及可持续发展，为保持在国内学科建设和发展的领先地位，并为在2020年建设成世界一流的水利水电科学研究提供技术支持。

3、发展新动向和值得关注点

3.1 国内外智能电网技术发展动态

我国是统一坚强智能电网建设的倡导者，近年来，国家电网公司一直在努力打造以信息化、自动化、互动化为特征的统一的坚强智能电网。我国坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架，采用先进的设备技术和控制方法，研制坚强智能电网关键设备（系统），实现电网的安全、高效运行，以解决我国能源主要分布地与主要消费地不一致和可再生能源发展的问题。

在智能电网建设初期，我国主要是对以电网调度系统和数字化变电站为主的二次设备进行更新。智能电网是电力工业的未来发展方向，已在国内外形成共识。目前智能电网建设已在变电环节获得较大进展，主要技术问题已基本解决，智能化数字化变电站将成为新建变电站的主流。而智能化建设在发电领域还处于刚刚起步阶段，主要是因为发电环节涉及的设备与系统更多更复杂，技术标准与规范还需完善，智能化建设遇到的问题技术难度较大。

从2004 年IEC正式发布IEC61850以来，ABB、SIEMENS、AREVA、GE 等国外主要公司都推出了支持IEC61850标准的新一代变电站自动化系统。并在2006年8月就组织了13个厂商进行IEC61850产品的互联展示。目前已经形成了一个完整的产业链。

IEC61850标准在我国等同引用为国内电力行业标准（DL/T860系列），并制定了相应的《DL/T860工程实施规范》，中国电力科学研究院、国网电力科学研究院、许继、国电南自、北京四方等均较早开展了智能电网技术的研究和设备研制工作。从2005年起，国调中心组织国内10个主要厂家和检测单位成功进行了6次IEC61850互操作实验，实现不同厂家的IED 之间的信息交换与功能互动。在数字化变电站建设上，初步统计我国已有70余座数字化变电站投

入运行，并在间隔层、变电站层等二次设备和系统上取得了较大的技术进步，在电子式互感器与智能化开关等需同时具备一、二次设备技术的过程层与国外仍有较大差距，可靠性方面等还有待进一步验证与完善。

在发电环节，随着计算机监控、保护测控、机组状态监测等自动化系统的广泛应用，为智能化建设打好了良好的基础，但有关研究工作还处于刚刚起步阶段。国内水电站计算机监控系统的主要研发企业北京中水科水电科技开发有限公司和南京南瑞集团公司均开展了相关的研究开发工作，另外成都勘测设计研究院、西北勘测设计研究院、东北勘测设计研究院等设计单位和白山电厂、葛洲坝电厂等发电企业均开展了智能化水电站的规划设计工作。由于目前水电站智能化建设技术标准与规范还不够完善，技术发展方向还缺乏共识，同时缺少适合水电厂的大量一次智能设备，这些都决定了开展发电环节智能化建设，研制关键设备和系统将需要一个相当长的时期。

综合调研情况分析，在适合水电厂的一次智能设备难以获得突破的情况下，水电厂智能化建设研究，研制发电环节智能化建设关键设备和系统，应将重点放在提升发电站的安全稳定与经济运行水平、提高机组的可观可控可调性，实现并网接入快速化、安全化、标准化和智能化方面，以强化电厂对电网的支撑能力，提升电网与发电厂智能协调水平。在智能化水电厂自动化系统建设方面，重点是进行水电厂计算机监控系统、水电机组状态检修、梯级水电站群经济运行等二次系统的智能化研究。

3.2 本项目发展的新方向和值得关注点

3.2.1 水电厂计算机监控系统智能化发展趋势及研究内容

经过20 多年的发展和技术进步，基于计算机监控系统的综合自动化系统在水电厂获得了广泛应用，显著提高了水电厂自动化水平及安全运行水平。但由于缺少统一的接口标准和数据结构模型，使得各自动化设备和系统间接口复杂，难以相互兼容与互操作，为实现系统的统一管理和数据共享带来困难。对水电厂生产管理和自动化系统技术发展产生了不利的影响。

国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57) 制定了有关自动化系统通信的国际标准IEC61850，目前新标准已改名为—电力企业自动化通信网络和系统，并将IEC 61850 标准推广应用于水电厂自动化，并正式出版发行了水电厂监控通信标准IEC61850-7-410 ：Hydroelectric power plants -- Communication for monitoring and control。智能化、数字化代表了自动化系统未来发展方向。

虽然目前还没有严格的有关智能化水电站的定义，但已有基本共识，智能