基于用電信息采集系統的分布式小水電能源管理平臺應用研究

亢 凱，林泓生，高 琛，王 遲，林 新

（1.國網福建省電力有限公司龍巖供電公司，福建龍巖 364000；2.國網福建省電力有限公司營銷服務中心，福建龍巖 364000；3.國網信通億力科技有限責任公司，福建龍巖 364000）

為了徹底提高福建省水資源的利用率，對水電站設備進行針對性的改造，以智能化的方式管理水電站，并用電采集系統為基礎建設分布式小水電能源管理平臺，以自動化的方式采集數據信息，對信息進行深入的分析和研究。一方面以智能化的方式分析和預算清潔能源發電，為水電站業務效益提供幫助；另一方面進一步拓展電力業務渠道，全面整合社會資源，使互聯網技術能夠應用于能源服務中，提高公司盈利能力。

1 應用角色和應用平臺

1.1 應用角色

結合具體的應用場景和功能，以運維人員、業主和系統管理員作為主要的參與者。

系統管理員：系統管理員所具有的權利最大，直接決定用戶的使用權限，并為用戶授予針對性的權限。

業主：擁有水電站所有權，可以更改水電站檔案信息，審批相關流程，并對水電站運行情況進行實時的監測。

運維人員：水電站運行故障人員負責水電站故障處理，并全面監測系統。負責日志填報的用戶。

1.2 應用平臺

1.2.1 平臺版

平臺版可以分為內網平臺與外網平臺。針對于內網平臺版來說，其可以通過信息采集系統實現解析規約、采集設備，同時內網主站可以統一分析采集數據，并對數據進行深度的挖掘。該版本主要管理員進行管理，面向所有用戶。

針對于外網平臺版來說，其與內網平臺版在功能方面基本相同，主要以系統管理員、業主和運維人員作為主要的使用者，為開展工作提供便利，使其可以更加方便操作。

1.2.2 移動版

用戶通過手機移動端就可以對水電站工況信息有及時的了解，并進行關機、調節功率等相關操作。系統管理員、業主、運維人員均具有操作權限。

2 分布式小水電能源管理平臺的具體應用

基于用電信息采集系統的分布式小水電能源管理平臺，可以增加改造小水電的設備感知規約，具有更加豐富的功能，并在綜合展示、監控管理等方面得到廣泛的應用。

2.1 綜合展示

2.1.1 主界面

主界面分為多個不同的區，其中電站運行信息、異常統計等是其最為主要的區，具有不同的功能。

在機組信息總覽及天氣平臺展示區域，相關人員可以通過該區域對電站和機組數量有清晰的了解，并確定當前的天氣情況。

通過電站運行信息，可以通過直觀性的方式了解電站運行的詳細信息，包括控制方式等。

電站GIS 信息可以直觀展示電站的地理位置信息，還可以對電站的控制模式和功率信息進行查詢。如果想要了解電站信息，可以直接點擊該名稱的按鈕，就可以了解到更加詳細的信息。

針對于電站在運行過程中出現的各類故障，全面匯總。

2.1.2 電站信息界面

電站信息界面分為多個不同的區，可以預測降雨情況，統計每天最大負荷等。

（1）預測雨情

通過衛星雷達氣象云圖，監控系統可以對某一段時間內的天氣情況有及時的了解，確定降雨的時間，為水電站管理和運維人員了解天氣和降雨情況提供方便，提前做好降雨準備，在保證汛期安全的基礎上，使發電效益可以得到進一步的增強。

（2）終端告警信息

電站各個發電機組的運行情況都可以在主頁面上方統一顯示，同時也可以了解機組發電功率。機組上報的報警信息可以在下半部分顯示，點擊即可看到詳細的信息。

2.2 監測管理

2.2.1 檔案管理

用戶可以對水電站相關的信息進行查詢和刪除等操作，也可以查詢客戶信息、電站信息、機組信息。

2.2.2 運行監測

通過運行監測可以及時了解水電站的運行情況，保證水電站的安全。采集重要設備運行信息，并針對性的檢測，監視設備的實時狀態，對運行狀態有明確的了解，及時發現存在的故障，并在不影響設備運行的情況下檢修或更換，使設備可以在安全、穩定的環境中運行。

2.2.3 運維管理

系統可以匯總所有采集到的信息，進行全面的分析，篩選出有價值的部分，重點監控異常信息。系統在設備上報告預警數據后，可以對設備監控數據進行實時的展示，為電站運維人員作出正確的決策提供準確的依據，使電站管理更加優化。

電站獲取到集中器發送的信息后，可以使現場運維人員對故障狀態有明確的了解，以遠程的方式對機組運行狀況進行監測；同時可以在移動端獲取告警數據。

在第一時間將異常信息傳輸給設備維護人員，使其可以加強巡視力度，并將巡視情況在臺賬中記錄，對異常處理結果進行及時的反饋，避免事故的產生，使設備安全得到良好的保證，系統可以對工單派單情況進行密切的跟蹤。

2.3 控制管理

以用電信息采集系統為基礎，通過下放控制命令，對集中器的各類水電設備信息進行遠程控制，使工作效率可以得到進一步的提升。在切換智能控制方案時，針對實際的需求，具有多種不同的智能功能。也可以遠程控制設備，使設備可以及時關閉，并控制主閥。機組功率參數也可以遠程設置。

2.4 能源管理控制策略

2.4.1 數據分析

針對分布式小水電的特性，可以建立針對性的模式，將自動生成與手工調整相結合，以智能化的方式完成調度。分析數據報表是能源管理控制策略的基礎，主要在流域協同控制和機組協同控制兩方面進行應用。

可定時生成發電信息等統計分析報表，為業務管理人員挖掘數據提供支撐。

匯總統計發電機電壓電流數據，并分析。

2.4.2 機組協同控制

針對具體的水情，可以充分發揮物聯網技術的優勢，合理引入機組競爭機制，適時切換主機和從機，從而合理選擇，保證主機可以始終處于良好的運行狀態；在計算最佳效能時，需要對摩擦力因子等有清晰的了解，進而實時調度不同機組的功率，以智能化的方式調度，保證機組可以在合理的狀態下運行，從而促進整體發電效益的提高。

智能調度方案具有2種運行模式，提供多級保護，保證設備可以在安全的環境中運行；整個發電過程不需要依賴任何的工作人員，有效避免發生故障所引起的風險，以智能化的方式排除設備故障，并對機組開關機次數進行合理的控制，避免超過額定功率發電，全面保證機組的運行安全，為水電站安全運行提供保障。

結合用電信息采集系統，采集現場各類設備信息，并進行現場設備規約適配改造。

為分布式小水電現場設備解析提供支持，支持的設備比較多元，包括水位傳感器和溫度傳感器等。

當設備信息采集完成后，可以統一在數據庫中錄入，為系統展示功能提供支撐。

在配置任務時可以根據任務的時間和設備類型進行針對性的配置，定時采集設備數據，并自動匯總，統一上傳。

3 平臺應用價值

3.1 減少人工成本投入

水電站一般建設在偏遠山區，與城鎮距離較遠，電站值班人員普遍年齡較大，同時因為水電站設備運行和維護有著非常高的要求，沒有及時處理故障，會對電站管理和安全生產產生負面影響。將水電站全面實行智能化后，可以充分利用分布式小水電能源管理平臺，實時監控水電站，并準確記錄故障，為相關人員處理故障提供準確的依據，保證故障可以得到快速的處理，避免產生更大范圍的影響。同時，該平臺具有一定的便利性，可以遠程診斷故障，為電站安全生產提供保證。通過該平臺，可以全自動化控制，使值守人員逐漸減少，促進勞動生產率的提高，使人工成本不斷降低。

3.2 保障機組運行安全，延長機組設備使用壽命

該平臺具有多種不同的模式，可以根據實際需要進行合理的選擇，其中“全站集控”和“現地LCU 控”兩種運行模式最為常用。另外，工程師通過遠程診斷功能，可以對絕大多數的故障有及時的了解，明確故障類型，準確分析故障產生的主要原因；為了讓設備可以在安全的環境中穩定運行，能夠提供多級保護；通過智能化的方式排查絕大多數的設備問題，為機組運行創造安全的環境，為水電站安全運行提供重要的保障。

4 小水電運行數據用電信息采集系統特點

（1）采集工作站在工作的時候需要將網絡和服務器連接起來。服務器通過連接接口和調度自動化主站前置系統連接起來。服務器可以把數據進行規約化處理，然后再通過接口將處理過后的數據轉發到調度自動化主站前置系統當中，系統會把整個用電信息采集起來。通過服務器就可以對整個系統的運行進行監測。

（2）無線通訊模塊能夠通過GPRS 跟前置的服務器相連。小水電站對于功率數據的采集以及存儲，主要是通過GPRS技術、移動數據業務共同完成。GPRS 技術能夠有效地幫助小水電站實現數據的存儲和傳送，可靠性強，成本也較低，而且采樣的時間要求是可以完全得到保證的。

（3）在系統運行的過程當中，不需要特別去架設電力載波通信或者是電力光纜，這樣能夠有效地降低成本，并且也可以及時完成工作，并且響應的時間是完全符合要求的。除此之外，通過采集站可以對小水電運行的數據進行獨立的采集，并對其進行分時的采集，有效地提高數據的安全性。即便是采集工作站出現了故障，那么也不會對小水電的數據產生影響，不會影響到數據的完整性。

（4）小水電運行數據的用電信息采集系統能夠有效地記錄小水電站的工作情況以及傳輸電表的數據信息和用于信息傳輸的前置服務器。

5 結論

基于用電信息采集系統的分布式小水電能源管理平臺，具有多種不同的功能，可以在監測、控制等不同方面進行應用，以自動化、智能化的方式實時監測和控制設備，使相關人員可以隨時了解設備的運行情況，并作出正確的決策，保證設備安全的基礎上，提高了經濟效益。