摘要：在国家电网公司智能电网建设的统一要求及规划下，传统水电站向智能化水电站方向发展将逐渐成为继变电站智能化后又一发展趋势。本文通过分析传统水电站面对的问题和不足，智能水电站对解决这些问题和不足的帮助，介绍了智能水电站的概念，并总结了智能水电站的作用，最后重点介绍了现阶段智能水电站的发展在数据采集与应用、智能工业电视、智能机器人等方面的发展趋势。
关键词：智能电网；智能水电站；本质安全；发展趋势
国家电网公司提出“发展以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征，自主创新、国际领先的坚强智能电网”。整个智能电网是包括了发电、变电、输电、配电等的完整体系。水电站作为发电环节的重要组成部分，在智能电网规划和发展的统一要求下，智能水电站的建设将是今后的水电发展的主要方向和目标[1]。
一、传统水电站的主要问题
（一）水电站技术方面的不足
现阶段水电厂整个系统的数据和应用上还不能满足智能水电厂的高要求，微机监控、调速器、继保、励磁等系统大多数情况下是独立完成各自的工作。各个自动化系统在进行采集、处理、存储数据等工作时大多是独立进行的，缺乏设计上的统一，相互集成和贯通困难。在设备进行改造升级的时候，如果厂家若只满足自身功能的需求，不能对水电厂各系统之间的关系进行一个全局角度的梳理，就很难确保数据和业务处理的延续性和一致性，如果在数据应用、业务功能、管理流程等各方面存在很大的差异，就很难实现数据层和应用功能模块的智能化。现阶段各自动化系统的功能还是着重于进行数据采集、处理和人机展示等基础阶段，对于数据的分析、挖掘少，辅助决策能力和智能化水平较低。
（二）水电站设备老化和人才储备的不足
我国建设水电站的历史悠久，有些水电站运行时间长，设备呈现出很多老化问题；同时根据水电站建设的特点，电站地点通常会选择有充足水源的地区，很多地区位置偏远，对人才吸引力不足，缺乏有经验和专业能力的人才会对水电站的正常运行埋下安全隐患。
（三）水电站管理层面上的不足
现阶段我国各水电厂都在摸索基于设备诊断的状态检修方法，传统的基于时间周期的预防检修策略，随着水电站设备的可靠性和自动化水平的提高已经不合时宜。在智能化水电站的趋势之下，工作人员对设备的分析能力、控制能力、处理能力会进一步得到加强，特别是未来智能水电站的一些高级功能的应用，如辅助决策的应用，对实现真正意义的状态检修提供了强有力的支撑，也将推动管理模式的继续发展[2]。
二、智能水电站的概念
针对上述问题，随着智能化设备在水电站的发展和应用，特别是计算机监控、工业电视系统、微机保护、状态监测等高可靠性自动化技术的广泛应用，我国水电站现在普遍实现了“无人值班”或者“少人值守”的模式，对于很多流域性电站群或者一个公司有多个电站分布的情况，集中控制模式正在成为主流，在较发达方便地区设立集控中心，增加人才吸引力。同时数字通信技术成为电站信息传递的主要手段，也让电站的数字化得到了基本实现，这样的电站已经具备了“智能化”的基本特征。
智能化水电站通过对设备管理、信息共享、数据应用等方面的改进，使水电站在电力生产的安全可靠和经济高效方面得到明显的提升，针对现阶段大多数水电站各系统建设和管理相对独立、通信标准协议不统一、通信和管理顶层设计不合理的典型问题。在设备管理方面依靠智能仪表和智能电力设备、先进的传感技术、现场总线技术等，从而实现设备信息数字化，依此实现设备数字化管理。在信息共享方面，依靠统一标准的数据信息网络平台的建设，实现管理信息化系统、自动化系统等应用系统的互联和数据的统一存储、共享和交换，最终做到“系统分散，数据集中”。在数据应用方面，通过辅助专家智能系统和设备信息数据、智能趋势报警、远方监视管控、在线仿真等的综合应用，智能应用各类可以应用的数据，达到“风险可预测、状态可控制”的目的[3]。
三、智能化电站的作用
在智能电网规划和发展的统一要求下，作为电网发电环节的一个重要部分，水电站的智能化建设将是今后的主要发展方向。智能水电站是水电站实现本质安全、提高生产效率、适应国民经济发展方面有重要作用。
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（一）实现本质安全的需要
实现本质安全是电力企业的核心，本质安全的实质是队伍建设、电网结构、设备质量、管理制度等核心要素的统一，设备的本质安全是保障本质安全的物质基础。要提高设备的本质安全，就要求设备有高可靠性，能够具备“自愈能力”，让设备可观性、可控性和可调性得到提升，通过智能管理平台掌握设备最新的运行情况，将各类生产管理要素纳入智能水电站的要求，提升安全管理水平，让安全真正实现可控、能控、在控。在电站“无人值班、少人值守、流域集控”的大趋势之下，更加体现设备重要性，设备的整个生命周期始终贯穿着可靠性。设备的运行状况对整个水电站的安全起着决定性的作用，充分发挥智能电站的作用，实时监控设备的状态，保证电站的安全稳定运行。
（二）节省人力，提高效益的需要
水电站的智能化能够实时对设备进行监控，通过辅助决策的帮助，以及电站历史和实时数据进监测、分析和挖掘，能够发现和消除设备隐患，减少事故发生，维护水电站正常运行。这样也可以减少人员的安排，从而减少日常开支和工资支出，进一步带来经济效益，提高工作效率。
（三）适应国民经济发展的需要
科技的不断发展对电力行业提出了更高的要求，智能化水电站成为了电网发展的必然趋势。水电站运行不仅受电网负荷、送电线路容量的的限制，基于其水电的特殊性，往往还受防洪、水情预测及航运要求等制约，分析各类实时条件的制约因素，形成一套完整的智能分析决策系统，从而提高水电站的效益，适应经济发展的需要[4]。
四、智能水电站的趋势
智能电网要求下的智能水电站，相对于传统的水电站来看，在以下几个方面会正在或者将会出现在一定的变革。
（一）数据的采集及其应用
传统的水电站通常直接从现地采集电磁互感器变换后的电气量，然后利用二次电缆进行传输，而智能水电站是进行全面化、数字化、网络化的数据采集，将详细、全面、标准化的数据传输给水电站管理系统。在高速标准的网络建设基础上，各个系统之间的数据可以根据需要进行共享、通信和深层次的互动，为电站实现综合分析、调度管理、智能决策等高级功能提供基础条件。这样就形成了一个全厂“智能控制中心”，该中心高度集成了全厂数据，以智能决策系统为核心，为电站的安全生产、经济运行提供强有力的支撑和保障。这是智能水电站建设的核心内容和发展趋势。
（二）智能化工业电视系统的建设
现阶段很多水电站已经进行了工业电视系统的智能化改造。智能化工业电视系统能够实现在对水电站工作进行视频实时监控和自动跟踪，具备自动巡检功能，为工作人员了解水电站的工作状态提供帮助。同时为运行人员进行事故处理和设备操作提供清晰的视频，提高工作的准确率和工作效率，在某些极端情况下，通过视频可以及时了解设备的事故情况，做出准确的应对措施，保障工作人员的安全。
（三）智能机器人的应用
智能机器人在不少变电站已经较为常见，在东南某省的水电站中也配置了智能机器人。机器人可以实现对水电站设备的智能巡检功能，对设备进行智能日常巡检，当遇到台风、雷雨、大雪等极端天气，或者特殊时期如重要节假日时可以进行特巡。同时智能机器人应该具备基本的信息发布及各方面的监控功能，保证运行人员可以在第一时间了解系统的工作情况以及突发情况，以保障水电站的工作安全[1、4]。
智能化水电站带来了不同于传统电站的创新，但现在还缺乏相应的标准，智能化水电站建设是一个不断探索、创新的过程，需要建设 、设计、生产 、运行等多方的紧密配合。在实际的发展中不断探索和完善，对技术不断进行改进和突破，以达到形成一个安全、经济、高效的智能水电站体系的目的。
参考文献
[1]冯汉夫等.智能化水电站建设的思考[J].水电自动化与大坝监测.2010年.36卷.第六期.
[2]潘家才，纪浩.智能水电站建设思路[J].水电自动化与大坝监测.第36卷第1期.
[3]彭放等.流域型梯级智能水电站及其构架建设探讨[J].水电站机电技术.第40卷第7期.
[4]张勇等.智能技术在水电站的应用[J].电工文摘DGWZ/2016.6/30.
论文作者:刘龙辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
标签：水电站论文; 智能论文; 设备论文; 电网论文; 电站论文; 数据论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第6期论文;