摘要：现阶段我国水电事业发展迅速，在十三五期间建成并投运大批水电站，目前我国新建或改造的水电站普遍实现“无人值班，少人值守” 模式。大部分电站设备已经基本实现数字化，在线监测系统已经可以通过网络实现远程监测、分析，甚至是云端分析。某些电厂在已经实现智能巡检，这些电站已经具备智能化的部分特征和特点，各生产运行环节积累了大量的知识储备和经验。这些技术的发展和积累，是进行智能化建设的优势基础。很多水电站也在不断利用新技术、利用互联网技术等努力向智能化水电站方向发展，智能化水电站是当今水电站发展的一个趋势，本文就智能化电站的认识、需具备的技术条件、及应用作一个简单的概述。
关键词：水电站；智能；IEC61850；发展
随着水电站自动化系统的提高，在推动水电厂计算机监控系统、机组状态检修、经济运行等方面智能化研究的同时，各种新设备、新技术、新思路的应用，以及涉及到生产管理全过程的“风险识别自动化、管理决策智能化，纠偏升级自动化”的应用，必将成为下一阶段电厂的主要研究和发展方向。
1智能化水电站的概念
智能化水电是站在整个电厂的角度，通过智能硬件、物联网、定位技术、大数据分析、人工智能应用等技术手段，以设备泛在感知、系统协调联动、数据驱动决策、整体智能形态等为目标，将工业技术、信息技术、定位技术与电池经营管理深度融合，重构人员、设备、环境、管理要素，打造云端电厂，实现具备运行自主可靠、风险自动管控、管理决策智慧、能力可持续演进的新型电厂形态。分析在生产各环节的应用以及面向对象的电厂建模和通讯，侧重于调节控制、防洪、状态监测等应用领域，同时具备可以利用定位技术实现人员和设备、物资的定位及安全管理，利用三维技术、AR、VR等技术，实现三维厂房、设备的动态模拟和可是化管理。
2智能水电站建设的必要性
2.1本质安全的需要
将全部生产管理要素纳入智能电厂的要求，通过统一的管理平台了解所用设备的运行状况、每个工作人员的任务和所处位置，提示修正不规范行为，客观上强制落实责任，规范人的行为和设备状态，是提升安全管理水平的重要保障
2.2经济运行的的需要
通过高精度气象和水情测报，合理调配流域水资源，提高流域水资源利用率，实现最优经济运行，充分提升节能、增效、减排等社会效益，实现企业防洪、发电、节能减排等效益的有机统一，有利于提高经济运行能力
2.3智能管理的需要
将信息化建设作为贯彻执行管理思想的有效工具，通过有效变革和优化现有体系、流程、人、技术等企业要素，自动判别生产和管理各环节风险，全面提升管理者智慧能力，从而驱动管理组织变革。
2.4员工美好生活的诉求
通过建设云端电厂+无人电站，将大部分员工从地处偏远的水电站现场解放出来，实现员工对舒适工作环境、美好生活的诉求。
3智能化水电站的建设
3.1智能化水电站的智能硬件配置
3.1.1智能化的一次设备
对一次设备被检测的信号和被控制的操作驱动回路利用采样微处理器和光电技术进行处理，使互感器原本需要通过二次采样电缆传输的电压电流信号转换成光纤传输的数字量信号，使开关位置、闭锁信号和保护、测控的跳合闸命令等原本需要二次电缆传输的信号量，都通过集成智能化一次设备实现，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，使用数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。简而言之，水电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程器件代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电式数字量和光纤网络代替。
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3.1.2网络化的二次设备
水电站内常规的二次设备，如继电保护装置、调速装置、励磁装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期装置等全部基于标准化、模块化的微处理器设计制造，设备之间的连接可全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
3.1.3自动化的运行管理系统
水电站运行管理自动化系统得以进一步发展和完善：电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；水电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出水电站设备检修报告，即把常规的水电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
3.2智能化水电站的通讯方式
当前水电站中不同厂家对同一总线协议经常存在不同的理解，这样就造成在同一工程上即使规定各种设备均采用同一总线协议，但到工程调试时经常不能成功通信，最终必须采用协议转换器或者交换机来进行通信，这为工程实施带来了难度，同时也影响了通信可靠性。如果通信协议采用了IEC61850标准体系，传输介质大量采用了光纤，监控系统可以很好地与电子式互感器、智能一次设备、网络化二次设备进行通讯，而且通讯速度快，传输量大，实现了从现地设备到保护测控装置、励磁系统、调速器系统再到站控层自下而上完整的数字化解决方案。IEC61850作为电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，自其诞生后在数字化水电站大量的工程实践证实不同厂家的产品均采用IEC61850之后能保持很好的一致性和互操作性，能很好的解决这一难题。
智能化字化水电站未来需要完全融入到智能电网中， IEC61850标准体系的通讯方式在智能电网中已应用多年，并在经过数年的工程应用后被证实较为成熟可靠，智能化水电站通讯应以IEC61850标准为核心这一方向来建设更为合理，这一模式也更加适应行业技术发展潮流和智能电网发展需要。
3.3智能化水电站的定位技术
目前应用比较成熟的定位技术有FID 定位技术、WiFi 定位技术、蓝牙定位技术、ZigBee 定位技术、计算机视觉定位技术、红外线定位技术：惯性定位技术、超声波定位技术。根据水电站的复杂环境，采用蓝牙定位技术既可行且较经济。乌弄龙电站的蓝牙定位系统由定位节点、定位标签、定位基站、定位与地图服务器等组成。通过定位平台管理功能有效管理生产区域人员，全时段、全覆盖高精度采集人员位置信息，实时跟踪获取人员准确位置、查询轨迹、在岗情况等，以及紧急情况下准确获取人员位置，同时方便人员巡检设备，比如在巡检工作管理方面，可以随时查看人员的巡检路线、巡检时长等数据，将异常情况形成数据报表，使监督巡检工作科学化与数字化，便于及时掌握设备运行信息，实现设备故障报警信息的实时接收等。
结论
综上所述，科技日益发达的今天，水电站的自动化与智能化程度越来越高，从技术角度来说智能化水电站的建设是可行的，从本质安全、经济运行、智能管理以及员工的诉求方面看智能化水电站的建设是必要的。国内很多水电站在也在积极利用新技术、结合大数据、云计算等技术进行大胆尝试向着智能化水电站方向进行推进，但目前我国的水电站智能化建设处在发展初期，部分功能的实现还需经过实际运用不断积累经验。特别是基于IEC61850标准的通信在水电站中的应用是智能水电站智能化发展的基础和重要手段，IEC6185标准通讯与水电站各系统的接口兼容，配合大数据、云计算、定位技术、AR、VR技术的应用，将是新一代智能水电站的发展趋势和美好愿景。相信随着国家经济和技术的进步与不断创新，智能化水电站的发展在不久的将来会在中国电力行取得具有重大意义的成果。
参考文献
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作者简介
程坤(1989—）,男，湖北武汉，大学本科，助理工程师，从事水电站二次设备维护、检修及运行工作。华能澜沧江水电股份有限公司。
陈圣锦（1988—），男，广西桂平，大学本科，助理工程师，从事水电站机械设备运行、检修工作。华能澜沧江水电股份有限公司。
论文作者:程坤,陈圣锦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：水电站论文; 技术论文; 设备论文; 智能论文; 装置论文; 电厂论文; 澜沧江论文; 《电力设备》2018年第19期论文;