摘要：目前，水电站中经常会使用到电气自动化技术，而且有关电气自动化技术的运用也是一种新型项目，能够进一步推动水电站现代化发展，并且焕发出全新的活力。总的来看，水电站中自动化技术的使用与不同系统的智能监控有关，本文重点分析并阐述了自动化设计原则，并且对水电站中电气智能化自动技术加以分析和研究，之后重点探究了水电中电气一次设备智能化技术，希望能够给水电站工作人员开展相关工作带来一些有效建议，从而更好地推动水电站建设和完善。
关键词：水电站 电气 一次设备 智能化技术 研究
引言
智能化技术通过高科技计算机技术来模拟人的行为，但是当下我们国家不断地发展和完善人工智能技术，而人工智能技术主要是爸智能化技术和人的主观能动性联系起来，从而具备了模拟人行为的能力。常规型人工智能技术研究主要围绕语言与防生机器人以及图像识别等方面，这些年来，智能化技术逐步运用于水电站当中，智能水电站需要使用到先进的数字化信息技术、计算机技术与网络信息技术，从而更好地监督和管理好整个水电站的生产程序及工作，从而更好地提升水电站信息收集、测量、监测、调节、计量与维护等工作，并且形成统一自动化的系统和程序。水电站的智能化程度与水电站规模以及机电设备性能有着密切关系，当下，我们国家已经加强对智能化技术的研究和分析，并且将智能化系统有效地运用于大中型水电站和变电站综合智能化系统当中，进一步推动了我们国家变电站智能化技术的有效发展，也给智能化电力网络的建设打下了良好的基础。
1智能化水电站的特征
1.1二次设备的网络化特点
水电站中经常出现的二次设备指运动装置、防误闭锁装置、测量控制装置、电压无功控制、同期操作装置和故障录波装置及其继电保护装置或者在线状态监测装置，这些年来，智能化技术越来越成熟，很多二次设备越来越标准和和模块化，这就更好地帮助智能水电站系统建立计算机系统间的高速网络通信连接，从而有助于数据信息共享的有效实现，并且也使常规型二次设备中I/O现场接口的处理程序更加简便。
1.2自动化运行管理系统与程序
智能化水电站运行管理系统能够自动地处理相关的电力生产运行数据，并且有效地记录下水电站运行状态信息和数据，如果水电站在运行过程中出现问题，那么水电站运行管理系统可以尽快地发现并找到故障所在，并且形成一份完整的分析报告，还可以借助实时监控系统来快速找到故障地和原因，还要借助中央处理器来处理相关的故障问题，这样能够更好地提升水电站运行系统的安全性和可靠性，也就有效地减轻了定期检修工作压力。
1.3一次设备智能化技术的特点
高压一次设备作为水电站系统中的关键部分，高压一次设备运用到水电站系统当中起到了重要作用，引入了智能化技术之后可以通过传感器来监控和把握关键设备的运行情况，并且运用微处理器来检测一次设备的信号回路以及驱动回路，这样一来可以更好地监控和管理好电网一次设备运行情况。从而促进一次设备与二次设备的有机结合，并且大大优化了传统一次设备中监控系统的连接方式和结构，并且促进传感器、变压器与断路器等高压一次设备形成有机的统一体。
2智能化水电站系统的构成情况
从物理结构上可以把智能化水电站系统分成智能化一次设备与网络化二次设备，由于智能化技术不断发展和完善，许多高压一次设备都使用了一体化结构设计方法，并且加入了二次设备的相关功能，这样便有效地简化了一次设备的规模，优化了一次设备的功能，有助于一次设备更加紧凑和密集化，这样就能够更好地提升安装的高效性。从逻辑结构上还可以将智能化水电站系统分成过程层、中间层与站控层这三个方面。
2.1过程层
过程层是智能一次设备与网络二次设备间的有机结合，过程层的作用是管理并监测水电站中不同运行设备及自身的运行管理模式，第二需要按照站控层的相关指令执行并且驱动相应的机器设备。另外，过程层还要配置好交直流双供电源，这样如果中间层与站控层发生故障问题，致使系统强制退出的话，过程才就能够具备独立运行的能力。
2.2中间层
中间层的作用是连接好过程层和站控层，并且促进过程层与站控层的沟通与交流，还要有效地控制和管理好相关的数据收集、统计运算和控制命令的通信优先顺序，所以中间层必须具备全双工的通信功能，还要具备强大的通信渠道，这样可以更好地提升中间层与过程层以及站控层之间的高速网络通信能力，从而形成更加强大和迅速的中间层。
2.3站控层
站控层作用是用来协调和管理过程层工作，并且建立好实时有效的数据信息库，充分地收集好不同过程层中的实时数据与信息，并且把它存入到实时数据信息库里面，然后按照相关的规定把信息和数据上传到指挥中心，这样一来可以大大方便操作员和调控中心开展人机交互与沟通工作，还要设置好监控状态与模式，并且设置好阀值与故障处理数量等，之后根据调控中心发出的信号和控制命令，途经中间层和过程层来传递信息和指令，并且执行好相关指令。其中，站控层更应该具备水电站内人机交互的能力、还要监督好中间层与过程层中不同设备使用情况，并且对不同设备进行维护。另外，如果出现故障问题，站控层还需要及时向过程层发出相关的信号，并且具备独立运行的切换信号能力，这样可以更好地避免水电站中不同运行设备出现监控中断的现象。
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3一次设备的智能化技术方案
一次设备的智能化主要是为了更好地开展水电站智能化建设，其中智能组件主要是为了更好地促进一次设备智能化，智能组件一般由很多智能电子装置组合而成，它的功能是有效地监测、控制、测量和保护一次设备，通过对智能组件的设计可以更好地提升设备的抗干扰能力、可靠性以及寿命周期，从而更好地完善设备的监测灵敏度。所以要使智能组件使用起来更加方便高效，就需要使用模块化方式来设计智能组件。其中，投入实用的智能组件主要有合并单元、智能终端和状态监测IED等模块，接下来将对这些智能组件进行具体阐述。
3.1智能终端
智能终端分别使用的是电缆和光缆来连接一次设备或二次设备，它的功能是接收隔离开关与断路器等一次设备中的位置信息与状态信号，并且还要给一次设备发出相应的跳闸指令，还要支持并鼓励指令联锁操作，支持保护的分相、三相跳闸与重合闸等GOOSE命令；还要支持遥控分、合等GOOSE命令。
3.2合并单元
合并单元主要由合并集成电路芯片和多个互感器构成，它的作用是使用互感器来接收电力系统中电压瞬时值与电流值，之后还要有效地处理好相关数据，确保所获得的电流信息及电压信息的准确性，然后转送给对应的保护测控装置，这样一来能够更好地监测和保护电力系统。另外，合并单元还需要留下充足数量的数据输出接口，这样方便用来同电力系统中其他智能组件建立联系，还要在必要的时候接入自动化设备与计量装置，这样就可以更好地实现合并单元中的其他功能。
3.3状态监测IED
状态监测IED是一种由处理器芯片和不同传感器共同构成的集成电路监测设备，它具备采集数据、处理数据、发送数据与控制指令以及执行相关指令的功能。状态监测IED监测的是机构状态、局部放电、SF6气体状态以及避雷器状态。其中，机构状态监测主要是监测断路器中的分合闸时间、电流波形以及速度参数；对SF6气体状态进行监测需要监测好SF6气体的水分与密度大小。状态监测IED中不同传感器可以内置或者外置安装在一次设备上，但是这些传感器的设计寿命都应该比被检测设备寿命更长，并且为了更好地减少体积需要确保传感器检测的灵敏度较好，覆盖面较为广泛，然后尽可能地减少传感器的配置数量，从而真正地提升状态监测IED的功能和作用。
4优化和完善水电站一次设备智能化的对策和方法
水电站智能化的前提是对电气一次设备进行全面智能化升级，要进一步提升电气一次设备的智能化水平，就要不断地提升智能组件的运用效率和融合工作能力。通常来说，智能组件的组成部分有智能终端、合并单元和状态检测三部分。
智能终端主要是运用光缆、电缆或者电气一次设备进行连接，这样可以更好地接受断路器、SF6气体传感器、电流或者电压互感器等电气一次设备的状态和位置信息。一旦设备出现故障或问题，智能终端可以及时地传递给电气一次设备关于跳闸的指令信号，这样就可以有效地避免和阻止故障设备进一步破损，还可以更好地接受相关的维系讯息，并且有效地调整与维修好一次设备。所以智能终端一般具备三相跳闸、指令连锁和遥控分合等作用，智能终端和合并单元一样，它们都可以把电气一次设备中获得的信息转交给保护装置，这样一来就可以更好地保护电器一次设备。合并单元要有效地分析并处理好电力系统中的电压和电流瞬时值，保证电压和电流数值都是正常的，然后把电压电流信息转送到保护装置中去，这样可以更好地保护与处理好电力系统。另外，还要对电力系统采取全面有效的监控和保护措施，合并单元要建立充足的数据接口，这样就可以更好地取得与电力系统中智能组件间的通信联系。第二，要使智能组件的功能和效果得到有效发挥，并且有效地发挥其保护机制功能，合并单元可以借助流程层中的交换机来连接，这样就能够更好地把信息转交给测控装置中，进而让站控层接受电压或电流信息与数据，从而实现对装置的保护。
状态检测，状态检测装置具有接收数据和发送数据的能力，它还可以有效地处理相关信息指令，并且有效地控制好相关信息指令。状态检测在电气一次性设备是用来监测避雷器状态或者局部放电情况与机构状态等部件仪器。而机构状态的监测指针会监测断路器分合闸的电流波形、时间和速度等信息。水电站工程人员在安装监测设备的时候，可以将状态监测设置为外置或内置，但是还要注意有效地选择传感器或安装传感器的时候，必须确保传感器体积、寿命周期和灵敏度，最好是选择体积较小和灵敏度较高的传感器设备。
5结束语
水电站等发电装置与人们生活息息相关，水电站建设质量与居民生活质量也有着较大的联系，水电站等发电装置对于居民日常生活有着重要的保障作用，它也是开展网络信息建设的重要设备基础。推进水电站电气一次设备智能化能够更好地提升一次设备的监控效率和检测效率，这样一来就可以及时地发现故障问题，并且找到有效的措施和方法进行解决和处理，从而确保水电站电气一次设备的正常使用，这样还可以更好地提升水电站生产效率与质量，并且有效地降低人力成本，从而真正地保障了水电站运行安全性和可靠，对于水电站未来的发展和建设起到了重要作用。
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论文作者:孟令佳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
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