智能化水电站技术应用

马月姣 刘永珺 胡 丰 杨 艺 汪 伟

（1、华能澜沧江水电股份有限公司，云南 昆明650214 2、江苏理工学院，江苏 常州213001）

1 概述

“十三五”规划中明确提出，要加速对水电科技、装备的研发进程，在电子计算机日新月异的大背景下，把“互联网+”和水电站相结合，构建智能化水电站，使我国水电工程走向信息化、自动化、智能化[1]。本文结合智能化水电站发展必要性、发展现状、发展体系等问题进行论述对智能化水电站的发展有着积极的推动作用。

2 智能化水电站结构体系分析

通常智能化水电站结构体系采用分层结构式，主要包括设备层、业务系统层、数据中心层和综合调度层[2]（见表1）。

表1 水电站结构信息说明

智能化水电站结构体系的信息来源于设备层，设备层主要是各种类型的数字化设备，例如自动化性质的水轮机组、信息数字化的控制柜和测控仪表装置等，解决水电站各种装备的数字化管理问题是该层的主要功用。

通过业务层所包含的各类调度自动化系统的业务流程进行分析和建模，梳理出关键业务流程，构建由实时监测、业务分析、流程计划和自动执行组成的自主计算智能控制环。合理定义调度自动化程序，完成由程序驱动的水电站调度自动化和智能化运行，实现自主调度水电站相关业务所需工作流程。

数据中心层主要负责完成各类水电站运行信息数据的自动化收集、标准化存储和发布[3]。通过建立数据标准，以数据映射模型为主要方法把各类水电站运行信息转化为标准格式的数据存储到数据中心。

综合调度层主要负责为用户提供一体化的水电站综合调度门户，以三维虚拟现实技术为根基，完成水电站全维数据信息的整体监测，提供三维大坝和相关设备的展示、自动化水文预报、自动化发电优化调度智能决策支持，使水电站调度人员能够全面掌握系统运况，便于实现智能决策。

3 智能化水电站实施策略

为了实现水电站在较理想的效率下运转，我们需要逐步实现水电站监测体系的视频化、智能化。通过智能计算机控制系统和智能化水电站系统相结合，利用视频监测体系[4]、与自动化检测体系所得到的有关设备的数字化信息、水电站运行状态及时反馈给计算机分析系统，计算机利用智能模式可以处理得到数字化信息，从而判断整个系统是否都正常工作，然后把相应的指令传输到指令执行系统。

图2 是上述运转流程图。

图1 智能化水电站监测分析控制

下载应用程序软件（APP），可以把水电站设备的瞬态运转情况以视频自主截屏的方式传输给工作人员。随着水电站网络系统、数字平台持续完善，将水电站主流设备与外部智能化仪器连接可以帮助工人在任意时刻都能完成对水电站运行情况的查看。

相关人员可以通过手机或者计算机软件和水电站外部仪器连接，这样水电站信息就可以通过手机应用软件直接传输给相关员工，工作人员接收到信息之后可以尽快调整、修正，以确保水电站正常运转。

4 水电站智能化的实现效果

本文提出的基于多维信息的水电站智能化系统能够有效提升水电站的自动化水平，同时也能够保障水电站的正常运行和生产安全，智能水电站运行控制总体框架如图2 所示。

图2 水电站运行控制流程图

数据标准化处理和应用使得水电站基础数据高度共享、合理存储。数据标准化是智能化系统实现的核心基础[5]，目前很多单位已经建立数据中心，统一设计数据结构和开放接口，在数据标准化方面前进了一大步。而整合各业务系统的数据工作量很大，任务难度也很大，因此推进数据标准化是一个长期的工作。

各类业务流程自动化运转使得电站基本实现无人值守。水电站的水文预报、优化调度等业务流程可以在各类气象、水文、电力数据发生更新时自动化运行，自动获取格式化的数据生成预报方案和优化调度结果供用户决策，实现无人值守，提高电站自动化水平。

自适应优化调度手段促使电站运行更加经济。水电站智能化系统能够根据优化任务、优化问题的规模、约束条件自适应选择相应的算法，并根据计算结果自动调整优化方向，最大限度提供智能化的决策支持，提高水电站经济运行的水平。目前水电站优化调度模型已经比较完备，实际工作中一般通过调度员经验来设定模型参数，制定调度方案。应用本文所提出的基于多维信息的水电站智能化系统架构构建的水电站智能化系统业务流程示意图如图3 所示。

图3 智能化水电站的业务流程

一体化电站运行监视管理需要进一步提高电站运行的安全性。通过水电站一体化三维监控和信息展示，能够使用户直观掌握电站当前的运行各个环节的实际状态，提高系统人机交互能力。此外，一旦有安全隐患，将实时产生报警信息，并通过多种方式为用户提供报警服务，进一步提高电站的安全运行水平。

5 结论

随着时代发展、科技进步，智能化水电站建设工作的推进势在必行、符合潮流、不可阻挡。

目前这个阶段5G 技术的成功应用，推动AI 技术向前迈进一大步，人工智能化将会普遍应用，电力设施各方面的需求也会与日俱增，为了更好的做好电力设施服务，智能电网、智能化水电站的发展是不可缺少的。同时水电站智能化发展将自动化监测、智能分析决策与操作人员应用软件相连接，减少人工投入、降低事故率、提高生产效率、实现人机交互，推动智能电网为我们提供更好的服务。