智能化水電站技術應用

馬月姣 劉永珺 胡 豐 楊 藝 汪 偉

（1、華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明650214 2、江蘇理工學院，江蘇 常州213001）

1 概述

“十三五”規劃中明確提出，要加速對水電科技、裝備的研發進程，在電子計算機日新月異的大背景下，把“互聯網+”和水電站相結合，構建智能化水電站，使我國水電工程走向信息化、自動化、智能化[1]。本文結合智能化水電站發展必要性、發展現狀、發展體系等問題進行論述對智能化水電站的發展有著積極的推動作用。

2 智能化水電站結構體系分析

通常智能化水電站結構體系采用分層結構式，主要包括設備層、業務系統層、數據中心層和綜合調度層[2]（見表1）。

表1 水電站結構信息說明

智能化水電站結構體系的信息來源于設備層，設備層主要是各種類型的數字化設備，例如自動化性質的水輪機組、信息數字化的控制柜和測控儀表裝置等，解決水電站各種裝備的數字化管理問題是該層的主要功用。

通過業務層所包含的各類調度自動化系統的業務流程進行分析和建模，梳理出關鍵業務流程，構建由實時監測、業務分析、流程計劃和自動執行組成的自主計算智能控制環。合理定義調度自動化程序，完成由程序驅動的水電站調度自動化和智能化運行，實現自主調度水電站相關業務所需工作流程。

數據中心層主要負責完成各類水電站運行信息數據的自動化收集、標準化存儲和發布[3]。通過建立數據標準，以數據映射模型為主要方法把各類水電站運行信息轉化為標準格式的數據存儲到數據中心。

綜合調度層主要負責為用戶提供一體化的水電站綜合調度門戶，以三維虛擬現實技術為根基，完成水電站全維數據信息的整體監測，提供三維大壩和相關設備的展示、自動化水文預報、自動化發電優化調度智能決策支持，使水電站調度人員能夠全面掌握系統運況，便于實現智能決策。

3 智能化水電站實施策略

為了實現水電站在較理想的效率下運轉，我們需要逐步實現水電站監測體系的視頻化、智能化。通過智能計算機控制系統和智能化水電站系統相結合，利用視頻監測體系[4]、與自動化檢測體系所得到的有關設備的數字化信息、水電站運行狀態及時反饋給計算機分析系統，計算機利用智能模式可以處理得到數字化信息，從而判斷整個系統是否都正常工作，然后把相應的指令傳輸到指令執行系統。

圖2 是上述運轉流程圖。

圖1 智能化水電站監測分析控制

下載應用程序軟件（APP），可以把水電站設備的瞬態運轉情況以視頻自主截屏的方式傳輸給工作人員。隨著水電站網絡系統、數字平臺持續完善，將水電站主流設備與外部智能化儀器連接可以幫助工人在任意時刻都能完成對水電站運行情況的查看。

相關人員可以通過手機或者計算機軟件和水電站外部儀器連接，這樣水電站信息就可以通過手機應用軟件直接傳輸給相關員工，工作人員接收到信息之后可以盡快調整、修正，以確保水電站正常運轉。

4 水電站智能化的實現效果

本文提出的基于多維信息的水電站智能化系統能夠有效提升水電站的自動化水平，同時也能夠保障水電站的正常運行和生產安全，智能水電站運行控制總體框架如圖2 所示。

圖2 水電站運行控制流程圖

數據標準化處理和應用使得水電站基礎數據高度共享、合理存儲。數據標準化是智能化系統實現的核心基礎[5]，目前很多單位已經建立數據中心，統一設計數據結構和開放接口，在數據標準化方面前進了一大步。而整合各業務系統的數據工作量很大，任務難度也很大，因此推進數據標準化是一個長期的工作。

各類業務流程自動化運轉使得電站基本實現無人值守。水電站的水文預報、優化調度等業務流程可以在各類氣象、水文、電力數據發生更新時自動化運行，自動獲取格式化的數據生成預報方案和優化調度結果供用戶決策，實現無人值守，提高電站自動化水平。

自適應優化調度手段促使電站運行更加經濟。水電站智能化系統能夠根據優化任務、優化問題的規模、約束條件自適應選擇相應的算法，并根據計算結果自動調整優化方向，最大限度提供智能化的決策支持，提高水電站經濟運行的水平。目前水電站優化調度模型已經比較完備，實際工作中一般通過調度員經驗來設定模型參數，制定調度方案。應用本文所提出的基于多維信息的水電站智能化系統架構構建的水電站智能化系統業務流程示意圖如圖3 所示。

圖3 智能化水電站的業務流程

一體化電站運行監視管理需要進一步提高電站運行的安全性。通過水電站一體化三維監控和信息展示，能夠使用戶直觀掌握電站當前的運行各個環節的實際狀態，提高系統人機交互能力。此外，一旦有安全隱患，將實時產生報警信息，并通過多種方式為用戶提供報警服務，進一步提高電站的安全運行水平。

5 結論

隨著時代發展、科技進步，智能化水電站建設工作的推進勢在必行、符合潮流、不可阻擋。

目前這個階段5G 技術的成功應用，推動AI 技術向前邁進一大步，人工智能化將會普遍應用，電力設施各方面的需求也會與日俱增，為了更好的做好電力設施服務，智能電網、智能化水電站的發展是不可缺少的。同時水電站智能化發展將自動化監測、智能分析決策與操作人員應用軟件相連接，減少人工投入、降低事故率、提高生產效率、實現人機交互，推動智能電網為我們提供更好的服務。