关键词：水电厂；自动化系统；智能化改造
引言
智能水电厂的建设涉及水电厂的基础设施和整个运行过程，是一个全面、全球、长期和系统的项目，智能水电厂建设计划应将实效性与前瞻性、安全性、开放性、新技术应用和管理创新相结合，以提高水电厂可靠性、经济性、负载平衡性能和环境保护运营水平，从而确保建设的长期效果。
一、什么智能化水电厂及要求
??智能化电简单地说，就是运用先进的科学技术和高精测控设备，例如自动控制技术、传感量测技术、信息通信技术、模拟数据传感器、红外测量、工业监控摄像头等等，将水电厂的电气、机械、水力等信息高度集成，从而在数字化和信息化的智能化管理水电厂。智能化水电厂要结合基础研究和电厂企业实际情况，运用计算机技术、网络软件技术、现场总线技术等智能化的信息处理技术，建立覆盖水电厂生产经营以及管理等各个环节的系统平台，以此对水电厂的经营维护和日常运行管理的信息化数据进行采集处理、分析控制和反馈决策，实现水电厂运行管理的智能化和自动化，并且通过数据智能计算和多媒体技术实现资源在可控范围内的有效共享，不断提升智能化管理水平。
一、智能化电厂的体系构架
1.1现场设备监测层
该层采用现场总线技术、物联网技术和先进的测量技术，对实时数字信息中的水电厂设备、人员、环境状态和位置等信息进行采集，从而改进通用识别能力是智能控制和智能管理的基础，通过数据总线技术实现智能管理测控水电厂相关设备。设备监测主要通过3D可视化、RFID和光纤通讯设备等，运用Internet技术的集成应用以及由数字相关层控制和优化的图层提供全面的空间感知技术应用，实现设备实时监控到位。
1.2实时控制与优化层
该层以 DCS/FCS 和 SIS 为分线，确保设备运行过程中的实时数据的集中处理、实时控制和在线优化数据。数据传输和优化，可以通过现场自动数据设备先行逻辑运算，判断设备状态和设备真实有效数据，主要智能化控制元件有效运算达到控制和优化。通过定制预测和模糊控制等先进控制技术，提高多进给、多输出、大延迟和时间波动控制目标的控制精度，确保水轮发电机功率等精确控制同，并将自动优化技术应用于工器具准备、设备材料调控、在线优化、在线模拟器等，自动响应外部环境、工作条件等的变化，确保设备经济运行和人性化智能化的良好操作环境。
1.3生产运营管理层
??该层以SIS、ERP、MIS等作为主要依托，汇集、融合水电厂的生产与管理数据，以安全生产、水能高效利用为目标，通过采用数据分析处理、流程优化等技术对全厂生产和经营进行智能管理。在现有技术条件下，主要指通过KKS码的深化应用和三维可视技术的实践，建立设备三维综合管理系统；通过工业Wi-Fi、RFDI、手持设备、可穿戴设备等物联网技术与监控、门禁、管理HPMS系统等应用，建立智能安全防护系统，实现实时员工地图、任务地图、智能两票、电气防误等功能；通过对SIS、MIS、EPR等各信息系统整合融合和移动终端的结合，建立员工和管理平行线网络一体化工作平台，消除信息隔离，优化工作组织、强化安全管控，实现管理的便捷高效；通过数据仓库技术和生产经营指标的梳理，建立基于多源数据库的自动报表系统，便于设备维护和检修的备品备件数据化管理，减轻人员工作量，提高工作效率，提高管理层对水电厂设备运行管理可控、能控。
1.4远程管理和服务层
该层使用 Internet 并操作大型数据分析技术来打破地理界限，为集团或企业构建远程数据中心，利用单元群集分析和专家技能的优势，并执行数据深度挖掘数据实现价值创造，主要实现设备预警报警、设备事故自动处理、设备远方(自动)控制、电厂水库调度分析、远程监测分析、机组水耗分析等功能。其中还包括执行远程效率测试、模拟控制质量测试、教育模拟训练任务等，这些需要进行单元远程仿真器集中控制操作、设备3D模型维护演练等工程建设。
二、智慧电厂与智能发电的关键技术
2.1智能预警与诊断
随着智能技术的迅速发展，智能水电厂的发电也非常迅速，为了确保水电厂的可持续发展，必须应用智能技术及相关智能预警诊断，以确保智能水电厂的安全可靠运行、集中控制、远方控制。在智能技术应用后，发生突发事故或风险时，通过采取有效的智能保护措施，最大限度地减少损失，并确保智能水电厂的安全可靠运行。例如，在应用设备警报和智能技术时，您可以智能地检测设备的工作状态，及时发现设备工作的潜在风险，通过数据分析确定问题的隐藏风险，从而及时轻松地处理这些风险。通过智能技术，您还可以全面分析发电厂的设备稳定、功耗、负载、水量使用等情况，以及及时发现设备缺陷和安全隐患，并根据需要进行合理安排维护和检修，从而提高发电厂的智能运营水平。
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2.2数据挖掘与远程专家诊断技术
发电厂中的各种系统、子系统、主机、辅助系统等生产数据是反映发电厂运行状况和趋势的重要信息资源，它充分利用结构化存储和搜索调用技术进行数据深度挖掘，结合用户定义的语义识别等数据识别技术，发电厂每个部分的实时生产数据、历史存储数据、发电厂级别的智能自我管理和趋势警报，以及在发生主要故障利用增强现实现远程交互系统引入云平台数据挖掘资源，使所有地区的专业人员能够轻松地共享和共享数据。基于水电厂级知识信息管理、技术监督远程数据平台、专家网络移动交互共享平台等技术载体支持，利用数据挖掘和风险预测、实时风险预警设置、自动判断智能处理等技术手段，实现省调级、市局级、县厂级设备状态的智能控制和自动控制。
2.3智能巡检技术
在智能技术的迅速发展中，智能预警和诊断技术也被广泛应用于发电厂的日常运行，如机组的温度、电量数据、振动信号分析可以准确判断发电厂设备的运行情况，并将数据研究结合起来，实现对发电厂机械设备运行的全面评估，及时发现发电厂设备运行的故障风险，建立故障诊断专家图书馆、故障类型分析库，以确保发电厂运行的智能诊断、警报、潜在安全隐患或已发生的故障，及时将数据发送到控制中心，使值班人员与实际情况相结合，全面处理发电厂设备的运行，从而确保发电厂运行的安全性。智能检查技术的应用不仅可以对发电厂的各种设备和系统运行进行检查，还可以收集、分类和处理各种数据，与数据库的连接使您能够及时比较和分析生产数据，从而找出发电厂运行的缺陷。通信技术是智能检查技术的重要组成部分，在收集、整理和传输各种信息方面尤为重要。
三、水电厂智能化改造方案
3.1设计数据对象
在没有集成数据模型的情况下，水力发电厂各种自动化系统不能共享其他系统的数据，必须设计特殊传输协议。使用面向对象的建模技术以对象的形式实现数据共享时，接收数据后，其他系统不需要匹配物理大小和数据范围转换，从而更容易管理和维护数据，并在不同智能或半智能设备之间进行有效通信，从而解决了数据问题。
水水电厂自动化系统的数据建模应基于IEC61850标准，根据逻辑节点和新数据的具体规则，采用基于集成信息模型的综合信息建模方法。在扩展和完善水水电厂综合信息模型的同时，采用了广泛应用于电力系统的IEC61970标准，以满足各种水电应用的要求。
3.2加强自动控制应用的管理
对于管理层面，水情、监控及安全等自动化系统之间的集成与交互应以集成的目标信息模型和标准的数据通信交互为基础，逐步实现各自动化系统的集成与交互，并最终形成一个高度综合的管理控制平台。平台应提供标准的内置数据总线、消息总线及服务总线，以满足各种应用系统的运行要求。综合管理平台为整个企业自动化系统提供完整的数据，为智能应用提供支持环境。
综合管理和控制平台使用防火墙或物理隔离来保护Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ区域之间的安全。Ⅰ区系统主要由监控、安全测控、闸门及辅机等自动化控制子系统的数据组成，负责正常生产控制功能的执行和改进管理。Ⅱ区主要依赖Ⅰ区数据，提供对自动化子系统的访问，如水调、在线监测等，可以为多数生产应用和整个厂的高级运行管理提供支持服务环境。Ⅲ区对整个厂的分析和决策起作用。高级应用程序提供支持服务，并负责与外部系统进行协调。
4水电厂智能化建设应考虑的问题
4.1设备标准化
在智能化水电厂建设，相关使用自动设备(元件)较多，应考虑设备采购时考虑设备型号和技术的统一，以及设备稳定性，包括技术协议和标准应相同，防止设备功能、标准、型号、尺寸等不同，出现不能使用情况，或者安装、维护成本较高，耗费运维人员的精力，从而影响设备安全稳定运行。
4.2技术应用化
在智能化水电厂建设中，可能使用大量的新技术和设备，由于水电厂地处偏远，设备问题和技术问题的维护是一大问题，电厂应招聘有技能的理科毕生，建设过程管理方应加强全过程序熟悉，要求工程建设方和设备提供方应加强技术的支持和培训，便于设备出故障时，电厂有人员能熟练维护、能排除故障、能紧急事故处理。
4.3费用经济化
智能化水电厂建设中，并不是越智能越好，应考虑相关的经济成本，因为在智能化的建设，必然使用较多的高精测量设备、电子控件、技术软件等，如果使用大量的电子设备和工程，在实际运行，这些高精测量设备、电子控件等出故障的机率较多，且精测量设备价格较高，维护成本较多，势必在建设和维护成本中增加水电厂运行成本和管理、维护精力，所以智能化建设还应综合考虑相关功能是否需要增加运行成本等问题。
结束语
近年来智能发电厂和智能发电相关技术的普及在促进发电厂智能发展和确保发电厂安全稳定运行方面发挥了重要作用。当然，涉及到各种开发因素，包括应用各种技术，合理使用与发电厂实际开发情况相关的技术，最大限度地发挥智能技术的作用，提高发电厂控制系统的水平。
参考文献
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论文作者:谢雄
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：水电厂论文; 智能论文; 设备论文; 数据论文; 技术论文; 发电厂论文; 系统论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;