對智能化水電廠的認識與實踐

【摘要】目前，包括發(fā)輸供用電各個環(huán)節(jié)都在進行深入的智能化研究，已有很多的數(shù)字化變電站投入運行，這些都意味著作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點—智能變電站的進展迅速，為日后在發(fā)電環(huán)節(jié)智能水電廠的建設(shè)方面提供了很多參考經(jīng)驗。智能水電廠的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)目前正在制定中，國內(nèi)各大水電科學(xué)研究院、水電廠、電網(wǎng)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(guān)研究。本文以實例分析了智能化水電廠相關(guān)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】智能化水電廠；認識；實踐

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

一、水電廠現(xiàn)地智能化建設(shè)

當(dāng)前我廠現(xiàn)地自動化系統(tǒng)的模式是采集現(xiàn)地大量的電量、非電量數(shù)據(jù)并經(jīng)過初步處理后通過硬接線、串口、網(wǎng)線由監(jiān)控LCU傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)上位機。這種模式自動化水平總體較高，能實現(xiàn)自動開停機控制、自動負荷調(diào)節(jié)、故障自動保護、事故追憶、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，但也存在著設(shè)備狀態(tài)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(fù)雜，設(shè)備互換性差、運行維護復(fù)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(shè)備進行數(shù)據(jù)的采集及傳輸，如傳感器集成入一次設(shè)備之中，直接提供數(shù)字接口，減少了電纜的鋪設(shè)且抗干擾能力較強。而我廠的傳感器只是簡單的采集數(shù)據(jù)，需要通過數(shù)模轉(zhuǎn)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(xiàn)地自動化系統(tǒng)中有一套GPS對時裝置，我廠許多現(xiàn)地控制、保護裝置的時間都不統(tǒng)一，差距大者達到十幾分鐘，這對數(shù)據(jù)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(xiàn)地單元與監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)，但功能卻比監(jiān)控系統(tǒng)強大許多，它利用各類專家知識庫與分析模型算法，建設(shè)智能化的生產(chǎn)運行輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)了一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、高級應(yīng)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(xiàn)水電廠的經(jīng)濟調(diào)度與控制、設(shè)備狀態(tài)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(jiān)控系統(tǒng)一樣采取目前主流的可視化技術(shù)，但更為先進，它采用了二維、三維GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，能通過圖形化的形式展現(xiàn)各種水電廠監(jiān)控信息與調(diào)度方案等水電廠生產(chǎn)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(jiān)控系統(tǒng)類似的設(shè)備實時運行狀態(tài)、過程曲線、歷史數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)控報表、語音報警等功能外，還能提供多種方式的數(shù)據(jù)展現(xiàn)、報表、分析和維護功能，以及進一步的數(shù)據(jù)挖掘，最終簡化日常海量數(shù)據(jù)處理工作，為生產(chǎn)運行各個環(huán)節(jié)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(guān)人員能在第一時間掌握重大設(shè)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(zhǔn)確傳達。特別是本廠的五防系統(tǒng)及巡檢系統(tǒng)，五防系統(tǒng)為獨立主機運行，與設(shè)備實際狀態(tài)并不同步，全靠人為的設(shè)置設(shè)備狀態(tài)，使得防誤閉鎖的功能有所缺失；巡檢系統(tǒng)是運行值班人員人工現(xiàn)地采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)的重要方式，如能與監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行有機的結(jié)合，對設(shè)備運行工況分析也是很有幫助的。

三、智能水電廠在線監(jiān)測及狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修由狀態(tài)監(jiān)測與趨勢分析系統(tǒng)、機組振擺保護系統(tǒng)、狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)（一體化管控平臺）、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)）組成。目前設(shè)備檢修方式正在由計劃檢修向狀態(tài)檢修進行過渡，智能一體化管控平臺通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的信息交互接口以及專家知識庫的支持，實現(xiàn)了智能水電廠發(fā)電機、水輪機、變壓器等主設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、特征計算、實時監(jiān)測、故障錄波、性能試驗記錄及技術(shù)診斷，為不同設(shè)備提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)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(tài)檢修的過渡提供了有力的技術(shù)保證。在線監(jiān)測與本廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測類似，都是采集設(shè)備運行實時數(shù)據(jù)，不過智能水電廠的在線監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)量更多，它從發(fā)電機組水力特性、機械特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)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(tài)數(shù)據(jù)。例如通過超聲傳感器采集導(dǎo)水葉轉(zhuǎn)輪的空化空蝕數(shù)據(jù)，進而分析出導(dǎo)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(zhì)防爆、抗強電磁干擾、防雷擊、體積小、重量輕，不但能應(yīng)用于發(fā)電機定子測溫，還能用于高壓開關(guān)柜的溫度監(jiān)測，電纜接頭及GIS開關(guān)接頭溫度監(jiān)測，變壓器繞組溫度監(jiān)測等等。水電廠發(fā)電機組定子測溫由于安裝空間很小，運行環(huán)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(tǒng)在我廠尚未配備，一些擺度數(shù)據(jù)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(shù)的原因，使得實際測量時會產(chǎn)生一些偏差，精度不夠準(zhǔn)確。而振擺保護系統(tǒng)是通過加速度/速度傳感器（振動）、位移傳感器（擺度）采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集比較準(zhǔn)確，并能實現(xiàn)超標(biāo)報警和保護出口功能，能有效防止重大事故的發(fā)生，對發(fā)電機組的穩(wěn)定運行是很有幫助的。

根據(jù)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢，智能化是未來水電廠自動化、信息化技術(shù)的發(fā)展方向，希望我們共同努力，為我國智能化水電廠技術(shù)進步做出應(yīng)有的貢獻。

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