摘要：现如今，国家对电能的需求量越来越大，水电站的规模逐渐扩大。随着智能变电站的推广和普及，智能化水电站的建设也在逐步发展。文章对智能化水电站建设中的关键技术进行分析和讨论，包括智能化水电站的纵向架构和具体实施中亟待解决的问题。
关键词：智能化；水电站；发展；建设
引言
随着技术进步和全球新能源、分布式能源的发展，智能电网已成为未来世界电力系统发展的方向,水电站作为智能电网电源布点的重要成员，以其高效灵活的调频、调峰和事故备用能力以及绿色能源的显著优势，将成为智能电网建设中不可忽视的环节。
相对于已趋于成熟的智能化变电站的推广发展，智能化水电站的发展刚刚起步，水电站的智能化相关研究还处于初级阶段，有关智能水电站的定义、目标及框架还十分模糊，国家相关标准规范尚处于空白阶段，这是现阶段智能化水电站建设最大的现实困难。本文在分析了现阶段的智能化水电站发展现状的基础上，提出智能化水电站的建设目标和整体设计方案，对于我国全面推进水电站智能化建设进入工程实践阶段具有较大的实际意义和科技进步意义。
1常规水电站存在的问题
1.1电站中配套设备较差
先期建设的水电站机电设备标准各异，站内主机、励磁、调速、保护、监控等关键设备通信一般采用低速串口方式，各设备通信协议不统一，互操作性差。随后建设的水电站采用了现场总线技术，但大量的现场总线导致基础信息交换效率低下，兼容性差，互操作性仍较差，阻碍了全站信息共享和网络化。随着网络通信的发展，近十几年建设的电站站级通信采用了以太网，但由于通信规约不统一，站内须配设专门的规约转换器以衔接不同规约的设备以及远方调度，导致数据、信息的采集与传输迟滞、低效。
1.2管理的水平和能力落后
私人经营的水电站在管理的技术和方法缺乏认识，平时对电站的监控和操作记录规范未能严格遵守，同时相关的智能化监控设备大都未能安装到位，所以整个水电站系统的管理水平较低。当水电站运行出现故障时，无法实现自动的报警，平时对故障的预计和防范性较差。
1.3高级应用功能的综合分析和智能决策水平低
水电站中存在AGC/AVC控制、安全运行管理、设备在线诊断和监测、事故分析和处理专家策略等多种高级应用功能，它们在常规水电站中以计算机监控系统为核心并协调其他二次装置实现控制、调度、管理。这些高级应用功能常受制于微机监控系统的局限性和不同系统之间信息共享和互动化方面的障碍，其分析、诊断、决策智能化水平不很理想。
2智能化水电站建设的主要方面
作为智能电网的组成部分，智能水电站的建设目标为：在安全性和可靠性得到充分保证的情况下，优化水电站的运行和管理方式，建设基于智能化系统的经济和高效运行的水电站。智能化水电站的主要特征是信息化、数字化、互动化、自动化。就建设智能化水电站而言需要如下建议：①智能化的信息采集网络。该网络依靠各种类型的传感器将水电站运行的状态信息比如：电压、电流、频率等基础信息或发电量、水流量等信息全面的采集到位，向管理系统提供全面的、标准化的信息数据，实现数据采集的全面化、数字化和网络化；②高速标准的通信网络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通信网络是连接智能电网的重要媒介，标准化可以降低各个模块之间的通信成本，提高通信效率，实现信息数据的完全共享和深层次的互动，为综合分析水电站的运行状态和相关决策以及统一的调度管理提供硬件基础；③智能化的控制中心。传统水电站的控制模式是基于计算机监控系统上位机的中控室集控模式。智能化的控制中心是将数据共享平台和综合智能决策管理系统集成在一起，实现对水电站的状态和故障处理的统一管理。
3智能化改造方案
3.1先对一次设备进行更新的智能化改造
对于一次设备使用寿命届满的水电站，互感器可换用电子或光学式互感器，断路器、隔离开关等全部更新为智能设备，从而完成过程层的智能化改造。互感器需选用可提供数字和模拟两种信号接口的型号以便先期通过模拟接口与原常规二次系统通信，待后期二次设备智能化改造后通过数字接口与智能化的二次系统通信，全面实现全站智能化改造。
在对过程层进行智能化改造的同时，可同步对主控层进行智能化改造。
3.2实现工控机对IEC61850标准的全面支持
整个系统仍采用两层结构，一次设备仍采用传统的CT和PT，现地控制单元和站控层和间隔层之间采用IEC61850-8-1通信，PLC必须更换为可以支持IEC61850通讯的PLC、可以接入非标准的PT和CT以及开关控制器。合并单元的数据传输到间隔层设备的机组、开关站、公用LCU，合并单元可以通过IEC61850-9-1和IEC61850-9-2协议发送采样值，间隔层通过向开关控制器发送GOOSE报文实现对开关量的控制。
3.3机组LCU配置方案
常规水电站通过现地LCU(PLC)统一采集数据并向主控层设备上传信息，现地PLC的I/O量大。而智能化水电站的主控层网络采用开放协议，各厂家产品在对外通信上均采用同一个协议，在单元层上的控制保护设备可直接上传信息到主控层的设备，大大减少了现地LCU的数据采集量(PLC的I/O量)。由于常规水电站主要采用PLC，且PLC种类多、可靠性高，因此虽然当前还没有基于IEC61850标准的产品，但对机组启/停控制，水轮发电机组的油温、瓦温、绕组温度、油位、水位、压力和流量采集仍利用PLC实现，智能化采用智能装置+PLC方式来实现。
3.4公用及厂用单元
公用及厂用电单元采用完全遵照智能化体系全智能化结构，将过程层现地设备的信号采集和操控功能完全本体化和近过程化，即在过程层完成数字化、网络化功能任务。公用及厂用电单元配置新型水电站测控单元，过程层主要使用智能终端实现信号采集任务。
结语
随着信息技术不断的进步，水电站智能化将逐渐成为继变电站智能化后又一发展趋势。拥有一次设备智能化、二次设备网络化、信息管理标准化、运行效率最优化等优点的智能化电站的推广建设将促成水电站设计、建设的全面升级。不仅提升了电站整体的运行效益和社会效益，也为进一步发展建设智能电网，打下了强有力的支撑基础。
参考文献
[1]蔡卫江，等.数字化水电站中智能水轮机调速器的设计思路[J].电气技术，2010，（8）：43-46.
[2]冯汗夫，等.智能水电站建设的思考[J].计算机监控技术，2010，34(6)：1-5.
作者简介：柴艺博，职称：学生，安徽省亳州市谯城区人，单位：华北水利水电大学，专业：水利水电工程。
论文作者:柴艺博
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月51期
论文发表时间:2019/12/6
标签：水电站论文; 智能论文; 设备论文; 现地论文; 电网论文; 信息论文; 通信论文; 《知识-力量》2019年11月51期论文;