智能水电厂现地自动化系统技术分析

湖南省东江水力发电厂 湖南省郴州市 423403

摘要：水电厂是我国传统电力生产模式，也是主要发电生产方式之一。基于科学技术快速发展趋势下，水电厂建设开始走向智能化方向，以自动化技术为中心展开控制，实现了区域发电系统的一体化控制。结合智能水电厂发展趋势，本文从继电保护、生产调度、现场控制等方面，介绍了自动化系统技术在水电厂建设中的应用，为水力发电模式改造提供科学的指导依据。

关键词：水电厂；自动化；系统技术；应用

智能水电厂是行业变革的新方向，利用人机设备构建自动化控制空间，满足了人对厂内设备控制的操作要求。另一方面，智能技术实现了多样式操控平台，从水能调度、厂内运行、系统控制等多个方面，推动着水电厂控制系统结构改造控制。综合这些先进的发展趋势，水电厂要及时调整原有控制方案，促进厂内水能、热能、电能等之间的自由化调度。

一、智能水电厂发展趋势

水电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂，引入智能化技术是水电厂建设的新方向。智能化技术在其应用中主要体现在计算机技术、精密传感技术、GPS定位技术的综合应用。随着水电厂节能改造趋势，产品智能化优势在智能水电厂建设中得到普及应用。其主要表现在：大大改善操作者作业环境，减轻了工作强度；提高了作业质量和工作效率；一些危险场合或重点施工应用得到解决；环保、节能；提高了机器的自动化程度及智能化水平；提高了设备的可靠性，降低了维护成本；故障诊断实现了智能化等。

二、继电保护系统智能化应用

社会用电需求量持续增多，水电厂承载负荷大幅度增加，导致设备结构出现了不同程度耗损。继电保护装置作为水电厂防护平台，运行期间可向水电厂提供安全防护功能，避免各种因素对电力元件造成破坏作用。未来，智能化是继电保护装置改造方向，利用智能技术实现电力优化调配，体现了智能技术的应用优势。

1、故障控制。电力元件故障损坏了系统的稳定性，特定环境下会导致设备结构耗损，不利于整个保护器功能的一体化控制。基于智能技术平台下，继电保护设定故障控制方案，借助保护器在故障设备或线路中的保护作用，短时间内自动切除故障。当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障，把保护装置系统风险控制在最小范围内。

2、抗损控制。“损耗”过高是决定系统运行效率的根本，在有效元件控制下，继电保护不会启动防护功能，而一旦水电厂出现异常情况，智能感应器会启动自保护程序，按照保护器结构实现安全化控制。例如，保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围；根据保护器损耗特点进行调速控制，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

3、安全控制。随着水电厂改造术不断发展，智能技术在电力元件控制中得到普及应用，成为新時期电网运行的安全保障平台。智能保护器具有多种自主化控制能力，从人机一体化角度拟定操控方案，以免人为操作性失误引起的异常耗损。同时，对于继电保护器的操控性能，智能系统也具有自主调控模块，可根据电力元件状态执行调度方案，体现了智能技术功能多样特点。

4、线路控制。线路是传递电能的主载体，线路结构状态对电网效率有直接性作用，也是智能继电保护控制对象之一。基于智能技术辅助下，电力线路层次具有多变性特点，可按照线路布局进行多点式调配，满足了智能控制器结构改造特性。一般来说，任何电力设备都不允许在无继电保护的状态下运行，如：线路、母线、变压器等，智能化是对继电保护装置性能的最根本的要求。

三、生产调度系统智能化应用

“自动化控制”是现代信息社会的风向标，任何产业发展与互联网形成了紧密关系，为了体现计算机设备在新网络格局中的应用价值，必须对计算机系统进行优化升级。面对早期计算机设备结构的功能缺失，水电厂办公自动化系统（OA）必须要重新建立更具稳定性的功能作业平台，为智能水电厂控制提供技术指导。

1、管理认证。面对水电厂日趋增多的数据量，自动化系统关系模型可以进行优化处理，通过筛选、优化等方式，对数据资源进行筛分，最后根据用户所要求的东西筛出可用的信息。计算机自动化系统必须进一步升级改造，才能体现出“自动化控制”结构的优势，功能升级中可用于user进行身份验证，通过系统设计，建立准确的用户身份验证模块，为单板公司内部事务处理提供虚拟化平台。

2、信息分配。“自动化控制”改革背景下，自动化系统成为营运方案的先进方式，借助计算机处理平台完成各类数据操作，减小了经营公司各项事务处理难度。例如，可用于对职工的基本信息进行有效的管理，日益增多的注册员工的大量信息需要精简，系统管理员可以利用自动化系统的这个功能有效地进行员工的基本信息的保留以及及时更新，保证信息的安全性及时效性。

3、工作安排。可提示user每日的工作安排，User只需要简单的登陆QA系统就可以立马知道自己当日的工作安排如随身记事本一样可提供 具体时间，工作内容等。此外，User只需要简单的登陆QA系统进入该模块就可编辑自己的工作日志，如可以编辑时间，工作目的，工作内容等。此外，User只需要简单的登陆QA系统进入该模块，借助“自动化控制”之间可以实现短消息交流。

4、调度监测。互联网是基于计算机设备的操控模式，其在推广自动化控制模式过程中，也要重视计算机功能升级与改造，才能体现出新时代与新设备的联合应用特点。自动化系统是水电厂发电自动化核心部分，基于自动化控制时代可对自动化系统功能进行升级改造，共同构建先进自动化系统，体现自动化控制时代的技术特点。针对智能水电厂运行中的问题，自动化系统可通过系统建立相对统一的操控模式。因水情、水文数据的高度集中和快速处理，在梯级开发的流域中多个水电站可以实现水能的最高利用率，并未下游电站优化发电计划和泄洪、蓄水计划的制定提供辅助决策。

5、集中监控。随着网络通信技术的发展，实时性、可靠性有良好保障的前提下，多个水电厂集中监控已是发电企业的发展趋势。既能实现各项设备、环境数据的实施集中处理，又能实现多设备的远程集中控制。为降低企业生产成本，提高发电效益，方便、快捷的事故处理等方面提供良好的集中处理平台。

四、现场控制系统智能化应用

智能化是水力发电行业发展趋势，利用数字控制器可实现水电厂内外一体化控制，减小了人工控制机电设备的难度。未来，智能水电厂将成为水力发电行业的变革趋势，近年来，以PLC为技术中心，可构建更多种不同的智能操控模式，其数字化应用领域更加广泛。因此，不能单一地认为PLC具有工业化性能，也要看到PLC在其它领域控制中的性能特点。

1、空调系统。基于智能水电厂科技指导下，机械设备面临的生产任务更多，现有水电厂控制功能达不到预定标准，不利于水电厂一体化发展。我国水电厂科技步入自动化时代，PLC各种虚拟模型在智能水电厂中得到广泛应用，提升了水电厂智能化水平。基于PLC平台，智能水电厂空调控制包括：温度控制、湿度控制、新风、回风、排风的控制状态及故障报警 冷冻站监控系统。

2、变电系统。随着科学技术快速发展，PLC在水电厂控制中得到普及应用，体现了自动化控制技术的应用优势。为了改变传统工程模式不足，水电厂各个区域执行任务时均采用自动化平台，利用数字控制器构建新型操控平臺，满足了水电厂智能操作作业要求。变配电控制中，PLC控制对象包括低压配电系统、计算机不间断UPS电源系统、冷冻站配电、变压器、高压系统和高压二次线中的各个点进行监测控制。

3、照明系统。照明系统中由中央监控系统按每天预定的时间顺序进行开关控制，监视其开关状态，工作状态可用文字、图形显示，并经打印机打印。与相同功能的控制器系统相比，PLC实现了水电厂照明智能化。

4、安保系统。为了适应信息化发展趋势，智能水电厂可应用数字化技术完成区域图像控制的相关任务，从数据收集、地图建模、动态展示等方面进行表达。安全监视系统采用微机控制矩阵系统，集中完成视频切换控制、水平/俯仰/变焦控制及自备检测功能。结合电子围栏、门禁系统等智能设备的应用，实现立体的安全保卫功能。

5、安全系统。利用中央处理主机作为操控平台，选用虚拟技术辅助工业控制系统，可在PLC平台上预先演练水电厂操作流程，及时发现问题后进行改良处理，避免误操作导致智能水电厂控制失效。通过远程采集设备实时状态，提前对操作票的操作程序进行审查的防误操作闭锁系统能有效消除和防止发生恶性误操作事故的发生。由带电显示、电磁闭锁、电子门禁等组成的防止误触电系统，能在人员接近高压带电设备时提前发出警告并闭锁通行通道或屏柜等方式彻底防止人员触电伤害事故。

6、大坝和水工设施实时监测系统。数字控制器用于智能水电厂具有先进性，能够为水电厂控制作业提供精准化定位服务，保持水电厂项目执行中获取准确的地质信息，实时监测大坝和水工建筑的位移、变形、渗漏等信息，提升了智能水电厂自动化控制水平。

结论

总之，智能水电厂是各项先进技术的综合应用，体现了当代科技对水电厂建设的技术指导作用。为了改变早期水电厂建设模式的不足，要积极采用新技术参与控制运行，以自动化为中心构建智能平台。本次通过继电保护、生产调度、现场控制等，灵活应用计算机系统、PLC控制器、传感器等结构模块，加快了水电厂自动化系统技术应用建设。

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作者简介：

黄湘（出生于1971年9月-），男，汉族，湖南资兴人，大学本科，电气工程师，主要从事水电厂运行、维护及其管理工作。