基于智能電網(wǎng)視角下的電站自動化探討

曾群艷

摘要：智能電網(wǎng)的概念自提出至今已經(jīng)10多年，其發(fā)展受到世人的廣泛關(guān)注。電站自動化與智能化不但要關(guān)注自身的工藝流程，還應(yīng)該延伸到與安全、發(fā)電效率、污染物排放、運(yùn)營成本相關(guān)的領(lǐng)域中。借助云計算與大數(shù)據(jù)能力，建設(shè)水電站遠(yuǎn)程集控管理系統(tǒng)，并自建水電站遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)中心，對電站提供流域智能調(diào)度、托管維護(hù)、趨勢預(yù)警、分析診斷。本文基于對智能電網(wǎng)特視角下許電站自動化系統(tǒng)作出簡單分析和展望。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電站自動化；物聯(lián)網(wǎng)

智能電網(wǎng)的概念自提出至今已經(jīng)10多年，其發(fā)展受到世人的廣泛關(guān)注。智能電網(wǎng)涵蓋了供電過程中發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度與用電各個環(huán)節(jié)，是供電企業(yè)直接面向客戶的重要供電載體。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，傳統(tǒng)水電站的運(yùn)行模式也亟待升級改造：從有人值守、少人值守，直至無人值守；從水利信息自動化到無人值守水電站，再到連接智能變電站，這將是智慧電力的重要發(fā)展方向。本文基于對智能電網(wǎng)特視角下許電站自動化系統(tǒng)作出簡單分析，以作拋磚引玉。

一、智能電網(wǎng)技術(shù)的概念與現(xiàn)狀

電力自動化是運(yùn)用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)等對發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測、控制、保護(hù)及運(yùn)行管理的行業(yè)，被稱之為電力系統(tǒng)的“大腦和神經(jīng)”。智能電網(wǎng)就是將先進(jìn)的信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施完美的結(jié)合在一起，通過先進(jìn)的傳感測量儀器實(shí)時監(jiān)測水電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，將電網(wǎng)運(yùn)行中實(shí)時測量的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了信息資源共享。所形成的新型電網(wǎng)，智能電網(wǎng)具有環(huán)保、節(jié)能、高效等特點(diǎn)，有效的提高了供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，降低了能源的消耗，智能電網(wǎng)具有較高的自動化，可以自行的做到對每一個用戶和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，該技術(shù)在分布式智能和寬帶通信中得到了廣泛的應(yīng)用。

二、智能電網(wǎng)與電站自動化的特征差異

在電力生產(chǎn)流程中，發(fā)電廠與電網(wǎng)生產(chǎn)有明顯的性質(zhì)差異，電網(wǎng)的流程地域廣、環(huán)節(jié)多、信息分散、信息傳輸距離遠(yuǎn)、運(yùn)動設(shè)備和轉(zhuǎn)動部件少，并且直接與廣大的電力用戶相關(guān)聯(lián)；而發(fā)電廠的特點(diǎn)則是生產(chǎn)設(shè)備集中、信息集中、傳輸距離短，外部生產(chǎn)信息（除調(diào)度外）交換簡單，生產(chǎn)流程中介質(zhì)多且復(fù)雜，運(yùn)動設(shè)備、旋轉(zhuǎn)機(jī)械特別是高速轉(zhuǎn)動部件較多，這種鮮明的設(shè)備特性差異預(yù)示著智能電網(wǎng)對信息的采集處理要求較高，而電廠則對實(shí)現(xiàn)設(shè)備的閉環(huán)運(yùn)行控制要求更嚴(yán)格，電網(wǎng)與電站在智能化上有著不同的側(cè)重面。電站自動化與智能化不但要關(guān)注自身的工藝流程，還應(yīng)該延伸到與安全、發(fā)電效率、污染物排放、運(yùn)營成本相關(guān)的領(lǐng)域中。水電作為可再生能源，以及清潔能源，一直被全球各國所廣泛使用。目前，水電作為成熟的能源形式，一方面在向智能方向發(fā)展，一方面在向可靠送電方向發(fā)展。成為電力系統(tǒng)可調(diào)、可控的高性價比電源，方向的引領(lǐng)變得十分重要。

三、電站自動化的發(fā)展趨勢

發(fā)電廠是電力生產(chǎn)的初始一環(huán)，是電流的源頭，因此嚴(yán)格意義上的智能電網(wǎng)應(yīng)包含電站的智能化，即整個電力系統(tǒng)的智能化。目前，國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)的 6 個環(huán)節(jié)并不包括發(fā)電廠變電站（升壓站）的智能化和發(fā)電廠內(nèi)部生產(chǎn)流程的智能化，僅將發(fā)電廠作為電力系統(tǒng)的一個元件，對其數(shù)學(xué)模型、調(diào)度性能等外特性提出要求，因此做好發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)間的銜接、實(shí)現(xiàn)全流程智能化的完整覆蓋是電力智能化建設(shè)中需要完善之處。

物聯(lián)網(wǎng)為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的騰飛插上了“信息化”和“自動化”兩翼，在該領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)電及儲能環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于抽水蓄能電站的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測、電氣參數(shù)監(jiān)測、壩體監(jiān)測、站區(qū)污染物及氣體監(jiān)測、脫硫監(jiān)測、儲能監(jiān)控等方面。在風(fēng)電場及光伏發(fā)電站等新能源接入方面，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體現(xiàn)在對分布式場站區(qū)域內(nèi)風(fēng)力、風(fēng)能、風(fēng)速、風(fēng)向的監(jiān)測，光照強(qiáng)度、光源可利用時間數(shù)的監(jiān)測，微氣象地理區(qū)域環(huán)境中溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射、覆冰等要素的實(shí)時采集，實(shí)現(xiàn)對新能源發(fā)電廠的自動監(jiān)測、功率預(yù)測和智能控制，提升機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)水平和資源優(yōu)化配置，保障能源基地安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。借助云計算與大數(shù)據(jù)能力，建設(shè)水電站遠(yuǎn)程集控管理系統(tǒng)，并自建水電站遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)中心，對電站提供流域智能調(diào)度、托管維護(hù)、趨勢預(yù)警、分析診斷。

研究先進(jìn)的控制理論與方法，解決電站控制領(lǐng)域的實(shí)際問題是自動控制理論與電站自動化研究的基本契合點(diǎn)。多年來，在電站自動化領(lǐng)域推行現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電站數(shù)字化，雖然已有局部的試點(diǎn)應(yīng)用，但總體進(jìn)展并不理想，整體工作仍有待加強(qiáng)。分析其中的原因發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)的不完全統(tǒng)一和設(shè)備規(guī)范的多樣性對信息互聯(lián)構(gòu)成了障礙，各設(shè)備制造商缺少一個有效的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制和有約束力的平臺。電站自動化的順序控制技術(shù)成熟、管理經(jīng)驗(yàn)豐富，但在智能變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)開關(guān)、刀閘及其他輔助設(shè)備按照操作票程序一次完成多步驟操作的順序控制卻是一個新課題，也要加強(qiáng)研究。由于中國電網(wǎng)屬于主干型電網(wǎng)，水力發(fā)電的不穩(wěn)定性，會影響主干網(wǎng)的電力輸送，因此，國家正在推進(jìn)抽水蓄能電站，保證水電的使用率；另一方面，智能電網(wǎng)的興起，對于電站的智能化也提出了要求，比如IEC61850規(guī)約的使用，只有提供符合IEC61850規(guī)約的控制器與IO產(chǎn)品與技術(shù)，才能滿足智能電站的需求。隨著科技的進(jìn)步以及發(fā)展，使得在線維護(hù)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，監(jiān)控一體化技術(shù)的廣泛使用一定會成為未來趨勢。在功能上，新監(jiān)控一體化技術(shù)是根據(jù)單元集中的，這樣在采集數(shù)據(jù)以及監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)下都會比較穩(wěn)定。

四、結(jié)語

對于智能電網(wǎng)而言，智能電站是其一個基本的支撐節(jié)點(diǎn)，其不但是電網(wǎng)重要數(shù)據(jù)采集的源頭，同時還是其命令執(zhí)行的模塊，建立好智能電站，在智能電網(wǎng)中充分的發(fā)揮出其基本應(yīng)用功能意義重大，對其應(yīng)用功能進(jìn)行全面的探究以及開發(fā)，這不但能對技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的革新，還能夠更好的提高技術(shù)。大量的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等得到了很好的應(yīng)用，先進(jìn)的信息技術(shù)被融入到自動化系統(tǒng)的建設(shè)中。這些新的理論和技術(shù)為電站自動化發(fā)展的數(shù)字化和集成化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在今后一個時期內(nèi)，它們?nèi)詫⑹请娬咀詣踊闹饕芯糠较颉?/p>

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（作者單位：廣西桂水電力股份有限公司天湖發(fā)電分公司）