关键词：抽水蓄能电站；自动化系统；智能化发展
引言
随着“互联网+”时代的到来，在当前我国电网建设阶段中，提出以构建智能电网为未来发展方向的战略目标，在高度集成化双向通信网络的基础上，对各项信息化技术加以综合运用，以构建起安全、稳定、自动化运行的优质电网。而高度智能化、自动化的抽水蓄能电站则是其中的重要构成部分之一，发挥着容纳发电与能量存储、提高电网运行稳定性、缓解调峰矛盾等应用效用。
1智能抽水蓄能电站系统结构
1.1电站层
将发电厂实时监控中心部署在控制区(安全I区)发电厂层，实现自动发电控制、自动电压控制、抽运条件控制、发电条件控制、经济运行等。将发电站数据前端区放置在非控制区(安全ⅱ区)发电站层，安装的系统包括发电计划报告系统、电能计量系统、故障记录信息子站系统和水文预报系统。管理信息领域主要包括电站数据中心、电站生产管理系统、集成的安全管理系统、设备健康评估系统和设备生命周期系统、大坝自动监控系统、防洪信息系统以及值守辅助决策系统。执行电站级别的操作监控、自动发电控制、智能操作、系统关联、智能控制、集成安全管理、设备设施健康评估、运行虚拟模拟等功能。
1.2单元层
此层控制区(安全I区)根据设备单元、交换机工作站和通用系统分别放置智能电子设备(IED)。单元装置包括单元控制装置IED、水泵水轮机IED、发电电动机IED、调速器器系统IED、励磁系统IED、发电机电压装置IED、主进水阀系统IED、中压气系统IED、静态变频装置(sfc)IED、主变压器IED、变压器组继电保护IED、发电电量测量(PMU)。交换机工作站单元层包括GIS设备、GIS继电保护和交换机工作站呼机测量(PMU)。通用系统单位层包括水系统集成、金属结构设备集成、火灾报警和火灾控制系统集成、直流电源系统集成、照明系统。非控制区(安全ⅱ区)单位层包括故障记录系统IED、电能收集系统IED、状态监控IED、水文预报系统、通风和空调系统。管理信息区单元层包括液压安全监控自动化系统、工业电视和安全系统。现场集成评估，包括在主机设备旁边部署、生产数据收集、状态信息监控和评估、智能控制等，以及实时状态预测功能，可满足设备状态可视化要求。
2抽水蓄能电站系统智能化发展现状
目前，电网的要求不断增加，包括大功率长距离传输、微电网迅速发展、新能源访问的爆炸式增长特性、电网对泵存储设备的响应速度、功率调节、多种工作方式、安全等级等，并且基于泵站的调峰、调频和事故备用提出了更高的期望和要求，在抽水蓄能电站中设备必须不断提高自身智能建设和运营水平传统机电设备的二级系统设计可解决有关设备控制过程、控制逻辑和故障反馈的信息。实时数据反映了电站的工作状态，无法准确判断设备的工作趋势和状态，而且由于检测技术的限制，无法临时实时监控设备结构的磨损、疲劳、部件松动等机械状态。目前，在信息技术和开发下，智能泵存储电站的实现必须从机电设备本体基础开始，设备智能必须提供发电站自己运行的所有数据，应用大型数据挖掘技术，具有自我监控、自我诊断和预警功能，以满足新形势下智能电网的发电站开发需求。抽水蓄能电站的智能设备开发仅限于与民用设备相比的安全需求，还处于初级阶段，主要机电设备是实现功能的主要目标，更依赖于边缘计算、诊断和预警等集成故障诊断中心，单个设备的智能性还不高。
3智能化建设途径
3.1抽水蓄能电站中电力一次设备的建设
电力一次设备主要指直接用于生产、使用电能、保护电器、接通及断开电路的电气设备，例如负荷开关、电抗器、发电机、变压器等均属于电力一次设备。与上述不同，在抽水蓄能电站中所配置电力一次设备开展智能化建设工作时，则需要优先对自动化系统中的过程层结构开展智能化建设工作，具体建设方法如下：（1）在开展电力二次设备智能化建设工作、优化抽水蓄能电站自动化系统中的系统层、现地层基础上，逐渐将上述系统分布结构过渡建设为原有的系统层-现地层-过程层三层结构框架体系；（2）从优化电力一次设备、电力二次设备方向加以着手，确保所构建的智能化、自动化抽水蓄能电站运行系统完全支持电力系统自动化领域中全球通用标准的设备。以实现抽水蓄能电站自动化系统的实时监测、智能控制。
3.2抽水蓄能电站自动化系统中励磁系统的建设
首先，在抽水蓄能电站自动化系统及电网中，励磁系统的主要职能、应用效用为，供给同步发电机励磁电流的电源，与其各类配套设备，从而提高电网与抽水蓄能电站中并联机组的运行稳定性、将发电机端电压稳定在给定值、并对并结机组之间的无功功率加以合理分配。简而言之，励磁系统的运行情况，在直接程度上影响到抽水蓄能电站各蓄能电力机组的运行情况，以及整体点网的运行稳定性。而对于励磁系统的智能化建设，则需要在传统的蓄能并联电力机组以SFC变频器运行启动模式的基础上，引入比例-积分-微积分控制器及其控制模式，从而根据电网及抽水蓄能电站实时运行情况，将励磁系统运行模式调节为闭环控制状态。在这一智能化建设途径下，既实现了对蓄能电力并联机组运行及启停稳定性、可靠性的优化提升，也大幅提高了静止变频器的单次启动成功率，其智能化结构模型如图1所示。
图1
3.3抽水蓄能电站中电力二次设备的优化
在抽水蓄能电站中，大部分发发电电动机位于大轴的顶部，水泵水轮机位于大轴的底部，在发电运行的实际运行过程中充分发挥水轮机-发电机的作用，在抽水运行过程中充当水泵-电动机，根据运行条件将设备向相反方向转动。抽水蓄能电站自动化系统运行过程中，二次设备安装标准化，有效提高系统智能水平，在二次设备优化过程中实施继电保护，与抽水蓄能电站运行过程中的复杂条件相结合，合理配置继电保护，确保跳闸输出和设置值的合理性。抽水蓄能电站在实际运行中继电器保护100%可靠的行为与监控系统分离，必须有效地防止事故发生。在实际优化过程中，必须严格遵守电网的重大反射高度措施相关规定，使辅助设备保持等电位状态，有效消除电位差引起的反击。大多数情况下，以“目”字体连接的辅助设备可以有效支持控制设备的多点接地实施。
结束语
综上所述，在智能电网战略形势下，要积极转变观念，开拓思路，科学应用可再生能源，对智能抽水蓄能电站技术进行深度研究，并应用于实践中，为抽水蓄能事业的现代化发展做出贡献。
参考文献
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论文作者:詹云龙,
论文发表刊物:《中国电业》2019年14期
论文发表时间:2019/11/15
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