水电厂自动化系统智能化改造分析

江小波

摘   要：为了满足日益增长的电力能源需求，我国电力领域近年加快了智能电网的建设步伐，电力系统智能化程度不断提升，这种发展变化在电力领域的输电、配电方面体现最为明显，但是在水电厂自动化系统方面，智能化技术发展还处于探索阶段。基于此，文章从水电厂自动化系统的现状开始分析，探讨水电厂自动化系统智能化改造的策略。

关键词：水电厂 ;自动化系统;智能化改造

近年来，我国已经加快智能化电网的建设，并且在输、变、配电环节有了较大的发展。但是对发电环节的智能化建设还處于研究和发展阶段，目前许多大、中型水电厂都应用了生产自动化系统，对智能化系统的建设仍然不深入。为了进一步促进我国电力领域尤其是发电环节智能化的发展，有必要对水电厂自动化系统的智能化改造进行分析和研究。

1    水电厂智能化改造现状分析

1.1  站控层

在原有的自动化系统站控层设备的基础上，建立相对独立化的一体化数据平台，发挥对水电厂数据信息集中处理和保护的功能，除此之外，平台中还有一些高级处理功能，如系统联动、防洪防汛和综合报表等。

1.2  间隔层

在单独的网络设置下，水电厂中的各种自动化子系统需要协议转换器以及单独通信通道的支持，间隔层发挥的作用在于将现地单元汇集现场的数据传送到一体化平台中，同时也将平台中的控制命令转发到现地单元[1]。

1.3  过程层

目前来说，在水电厂自动化系统中，仍然以传统的通信方式为主，即利用硬接线和串口通信完成所有信息数据的采集，无法完全实现与调速、水情和状态监测、监控以及励磁等现地系统的通信功能。要想实现水电厂自动化系统智能化改造，需要对现有的仪表、传感器、辅控单元等进行全面的更换，耗费成本较大、难度较高。目前我国缺乏对水电厂自动化系统过程全面改造成功的案例，大多数水电厂的智能化发展只停留在开关站二次设备改造的层面上。

2    水电站自动化、系统智能化改造策略研究

2.1  设计数据对象

如果缺乏集成数据模型的支持，水电厂各个自动化系统之间无法实现数据信息的共享，所以必须设计和建立一个特殊的传输协议。当采用面向对象的建模技术，并以对象为主体实现信息共享时，系统通信数据不需要在不同实体设备之间进行转换就可以实现对数据的维护与管理，达到有效的通信效果，从而实现更快捷可靠的数据传输。在这种要求下，水电厂自动化系统智能化建模应以IEC 61850为标准，结合新数据的具体规则以及相关的逻辑节点，进行综合信息建模，这是对水电站综合信息模型的扩展与完善，满足水电站自动化、系统智能化发展的需求[2]。

2.2  整合数据交换接口

不同系统之间数据的传输应在一个统一的通信协议支持下进行，这种通信协议以IEC 61850为基础，通过IEC 61850通信协议可以缩小不同系统之间的差异，实现集成数据模型的建立。受水电厂当前设备状态的影响，一些设备不支持IEC 61850协议，所以对这些设备使用其他通信协议或者采用协议转换器来满足设备间通信需求。现地设备的智能化发展应以数据网络、数字化、基于网络的控制与测量为基础，并逐步推广智能网络接口，实现控制网络和采集网络的数字化，将水电厂智能化发展深入到设备之上，从而最终实现通信标准化[3]。

2.3  加强对自动控制应用的管理

自动化系统的智能化发展，需要实现各个分子自动化系统的集成与维护，最终产生一个综合管理控制平台，平台内需要包含消息总线、内置数据总线和服务总线，以满足各个系统运行要求为基本目标，为水电站自动化系统的智能化发展提供基础环境支持。综合管理控制平台利用横向物理隔离、防火墙隔离等技术手段，实现水电厂不同区域之间的安全防护要求[4]。

2.4  高级智能的应用

综合管理控制平台的建立为各种高级智能的应用创造了条件。在水电厂自动化系统基础上可以建立一个数据支撑平台系统，以此来实现广泛数据服务以及支持服务，从全面的角度实现数据的分析、挖掘与优化，从水电厂的生产过程出发，建立有智能分析和预警功能的专业系统库。在智能化处理的基础上，系统将分析结果传输到管理控制平台，对相关的操作、预防处理措施以及任务进行指导[5]。

3    水电厂智能化改造的具体实施策略分析

采用具有监控功能的综合管理控制平台代替原有常规控制系统的站控层，这一平台需要支持混合型通信介入，以满足系统之间数据共享的要求。借鉴智能化变电站的改造模式，进行水电厂开关站的智能化改造，以实现对IEC 61850的支持，由综合管理控制平台实现对开关站的直接管理和控制。结合水电厂设备与生产运行的实际需求，对各种辅助设备、公用系统进行逐步改造，减少电缆的使用，实现数据采集的完成，增加系统功能。

4    结语

综上所述，为了满足社会对电力领域的发展要求，水电厂自动化系统应朝着更加智能的方向发展，通过建立综合管理控制平台，基于IEC 61850标准提高智能化改造的规范性，逐步实现对水电厂设备和系统的智能化改造，促进水电厂的智能化发展。

[参考文献]

[1]邱小波，于亚雄，严汉秋.水电厂自动化系统的智能化改造研究[J].通信电源技术，2019（8）：52-53.

[2]周丽娜.尼尔基水电厂智能化改造技术研究[J].水利发展研究，2017（4）：59-64，74.

[3]苗超.基于IEC 61850标准的水电站智能化改造方案设计[D].北京：华北电力大学，2015.

[4]付险峰.黄龙滩水电站智能化改造设计与实现[J].水电自动化与大坝监测，2014（3）：1-2，10.

[5]文正国，姜相东，张毅.浅谈水电厂自动化系统的智能化改造[J].水电站机电技术，2014（3）：7-8，17.