周江晨

（中國(guó)華電集團(tuán)有限公司衢州烏溪江分公司，浙江衢州 324000）

當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)智能化策略已全面啟動(dòng)，智能電網(wǎng)建設(shè)已在變電環(huán)節(jié)獲得較大進(jìn)展，智能化變電站建設(shè)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。智能電網(wǎng)的相關(guān)研究、建設(shè)工作較為注重電網(wǎng)的輸電、送電、配電和用電等環(huán)節(jié)，在發(fā)電環(huán)節(jié)水電站的智能化建設(shè)相對(duì)滯后，仍處于起步探索階段。目前，各大中型水電廠大多具有完備的生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)，水電廠的智能化建設(shè)無(wú)法完全脫離現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行，可在現(xiàn)有系統(tǒng)格局的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改造、優(yōu)化，朝智能化方向發(fā)展。

1 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化改造原則

（1）安全性。

在水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的改造過(guò)程中，須滿足安全性的相關(guān)要求。

①在系統(tǒng)改造過(guò)程中，使用的技術(shù)、設(shè)備需要保持在較為成熟的層次，不建議將不成熟的技術(shù)、設(shè)備融入系統(tǒng)改造中，可減少系統(tǒng)成熟度引起的安全問(wèn)題，提升系統(tǒng)本身的可靠性。

②設(shè)計(jì)內(nèi)容的安全性，水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)工作期間需要調(diào)控的內(nèi)容繁多，在前期改造設(shè)計(jì)時(shí)，需要將安全性放在首位，在安全規(guī)范的框架內(nèi)提升設(shè)計(jì)效率，提高分析結(jié)果的可靠性。

（2）開(kāi)放性。

在系統(tǒng)智能化改造處理期間，需要具備較強(qiáng)的開(kāi)放性，是系統(tǒng)可持續(xù)更新、升級(jí)的基礎(chǔ)條件。

①明確現(xiàn)有推行標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)內(nèi)推行標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際推行標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范要求，改造系統(tǒng)需要滿足以上規(guī)范要求，滿足系統(tǒng)開(kāi)放性要求。

②在系統(tǒng)改造過(guò)程中，提前預(yù)留用于系統(tǒng)升級(jí)的接口，提高系統(tǒng)本身的兼容性，為系統(tǒng)的持續(xù)升級(jí)提供可靠的應(yīng)用條件。

（3）先進(jìn)性。

系統(tǒng)改進(jìn)期間，確保改進(jìn)內(nèi)容的先進(jìn)性，推進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

在具體應(yīng)用中，需要保障技術(shù)內(nèi)容的超前性，滿足安全性的基礎(chǔ)要求。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)存在較大的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，在改造過(guò)程中，應(yīng)綜合處理二次設(shè)備存在故障內(nèi)容，提高系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的可靠性。

（4）經(jīng)濟(jì)性。

實(shí)際應(yīng)用中需要滿足經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用原則。

①改造時(shí)投入設(shè)備、技術(shù)確保經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)升級(jí)的安全性，在此基礎(chǔ)上需要綜合考量各類內(nèi)容的性價(jià)比，選擇經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的內(nèi)容，減少前期經(jīng)濟(jì)成本的支出量。

②后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。大部分因素均與前期選擇的技術(shù)合規(guī)性有關(guān)，后期養(yǎng)護(hù)計(jì)劃中養(yǎng)護(hù)周期、養(yǎng)護(hù)任務(wù)等內(nèi)容的合理性，會(huì)影響?zhàn)B護(hù)成本的支出情況，干擾最終的養(yǎng)護(hù)成本。

2 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化改造要點(diǎn)

2.1 確定總體設(shè)計(jì)框架

（1）站控層。

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造處理時(shí)，優(yōu)化站控層內(nèi)容屬于較為重要的工作內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)須更換原有站控層設(shè)備，在系統(tǒng)中增加一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用IP/TCP協(xié)議將已有數(shù)據(jù)直接牽引到一體化平臺(tái)中，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)和展示。在平臺(tái)應(yīng)用中可推行部分高級(jí)應(yīng)用，常見(jiàn)應(yīng)用內(nèi)容包括系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)表、系統(tǒng)決策要求、綜合數(shù)據(jù)匯總表格等。在一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)部署處理的過(guò)程中，會(huì)對(duì)其進(jìn)行分開(kāi)布置，設(shè)置不同的安全區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)，同步系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)信息，提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性。

（2）間隔層。

進(jìn)行系統(tǒng)改造時(shí)，需要合理設(shè)置間隔層，在不同自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)置子系統(tǒng)過(guò)程中，需要建立單獨(dú)運(yùn)行的信息交互通道，依托現(xiàn)有協(xié)議完成數(shù)據(jù)信息的上傳、接收。在間隔層的設(shè)置過(guò)程中，需要依托相互間關(guān)聯(lián)性對(duì)其進(jìn)行分類，將相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到系統(tǒng)中，使其可成為單獨(dú)的管理模塊。在一體化平臺(tái)下達(dá)控制命令后，應(yīng)將其直接轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)單元，由對(duì)應(yīng)單元完成指定操作，已有的模塊結(jié)構(gòu)在設(shè)置過(guò)程中，其建立的通信體系保持不變的狀態(tài)，不斷提高間隔層運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

（3）過(guò)程層。

基于現(xiàn)有的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)可在電纜節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)條件下，使用可靠的通信方式完成數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)可通過(guò)通信工程傳輸?shù)介g隔層、站控層，輔助系統(tǒng)進(jìn)行下一步應(yīng)用決策。在傳統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，缺少動(dòng)態(tài)監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)控，使用的智能化儀表存在滯后性。在對(duì)過(guò)程層進(jìn)行改造過(guò)程中，應(yīng)從開(kāi)關(guān)層開(kāi)始改造，更深層次的設(shè)備暫時(shí)不進(jìn)行調(diào)整，或?qū)φw系統(tǒng)進(jìn)行一次性更換，確保過(guò)程層改造過(guò)程的合規(guī)性。

（4）系統(tǒng)層。

在水電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造過(guò)程中，應(yīng)注意系統(tǒng)層的改造處理。

①對(duì)系統(tǒng)模塊進(jìn)行分類，可將其劃分為若干個(gè)應(yīng)用模塊，如信息采集系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等，每類系統(tǒng)可借助通信工程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保共享信息的傳輸速度。

②系統(tǒng)層中需要增加云存儲(chǔ)平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行云平臺(tái)存儲(chǔ)，也可建立緊湊型數(shù)據(jù)平臺(tái)。在該平臺(tái)的應(yīng)用過(guò)程中，可將已經(jīng)劃分好的應(yīng)用系統(tǒng)作為獨(dú)立運(yùn)行單位，并對(duì)單元模塊進(jìn)行梳理分析，不斷提升系統(tǒng)運(yùn)行期間的可靠性。

2.2 數(shù)據(jù)對(duì)象化處理

水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，一次生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量較多，且各類自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用期間，應(yīng)用的表述方式存在較多的差異性，若未對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一整理，其他系統(tǒng)將無(wú)法共享該系統(tǒng)數(shù)據(jù)，降低了信息的共享性。在系統(tǒng)改造過(guò)程中，需要對(duì)此類情況進(jìn)行調(diào)整，建立特定系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換處理。使用建模技術(shù)時(shí)，可采用對(duì)象化應(yīng)用模式，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行描述，并將其與物理量、標(biāo)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)維護(hù)管理過(guò)程，有效解決了數(shù)據(jù)無(wú)法互通的問(wèn)題，提升數(shù)據(jù)本身的共享價(jià)值。在系統(tǒng)改造過(guò)程中，需要建立特定的信息管理模型，提高系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程的流暢性。

2.3 優(yōu)化數(shù)據(jù)交互內(nèi)容

完成數(shù)據(jù)對(duì)象化處理后，自動(dòng)化系統(tǒng)在工作過(guò)程中，可保證系統(tǒng)間信息的有序交互，同時(shí)利用建立的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，完成數(shù)據(jù)信息的有效交流。

在改造中使用較多的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議為IEC61850協(xié)議，此類協(xié)議在應(yīng)用中需要搭配相應(yīng)的IED設(shè)備，此類設(shè)備在水電廠中并未進(jìn)行采購(gòu)，需要做好系統(tǒng)過(guò)渡處理。在具體的改造處理中，需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)字化處理，并合理調(diào)整系統(tǒng)的傳輸線路，使其可處于較穩(wěn)定的傳輸狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)通信接口適合選擇智能設(shè)備，此類設(shè)備的接口兼容性較強(qiáng)，可有效滿足系統(tǒng)的應(yīng)用要求。除此之外，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程需要拓寬到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)領(lǐng)域，逐漸實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化管控，提升通信過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4 提升一體化水平

進(jìn)行智能化改造可持續(xù)性優(yōu)化系統(tǒng)，使其可更好地服務(wù)于水電廠運(yùn)行管理。

（1）需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息管理模型，進(jìn)行運(yùn)行信息的采集、整理、交互、存儲(chǔ)等，且需要在信息整理過(guò)程中做好潛在價(jià)值數(shù)據(jù)的挖掘工作，使其可具備良好的應(yīng)用價(jià)值。

（2）不斷完善綜合管理平臺(tái)，優(yōu)化信息管控平臺(tái)，在管理過(guò)程中需要對(duì)總線任務(wù)進(jìn)行梳理?？蓪⒖偩€任務(wù)分為服務(wù)類任務(wù)、傳輸類任務(wù)、存儲(chǔ)類任務(wù)等，滿足不同條件下的運(yùn)行要求，提升系統(tǒng)運(yùn)行期間的可靠性。

（3）根據(jù)實(shí)際情況做好安全部署工作，參考站控層的管理方式，將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)安全管理分區(qū)，做好監(jiān)控任務(wù)的細(xì)化處理，及時(shí)采集相應(yīng)的安全運(yùn)行數(shù)據(jù)，為安全系統(tǒng)的不斷完善奠定可靠基礎(chǔ)[1]。

2.5 高級(jí)智能化應(yīng)用

進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造處理時(shí)，可應(yīng)用高級(jí)智能化技術(shù)，充分發(fā)揮系統(tǒng)高級(jí)功能。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要在綜合管控平臺(tái)上進(jìn)行使用，借助海量數(shù)據(jù)完成支撐服務(wù)，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)要求。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析處理后，需要對(duì)潛在的價(jià)值數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，得到有價(jià)值的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上建立專家系統(tǒng)庫(kù)，庫(kù)內(nèi)會(huì)對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的基礎(chǔ)狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，并借助數(shù)據(jù)模型完成狀態(tài)數(shù)據(jù)分析?？裳a(bǔ)充相應(yīng)的高級(jí)應(yīng)用，以減少維護(hù)工作的工作量，降低機(jī)組非故障停機(jī)頻率，提升機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

2.6 智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

進(jìn)行水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)改造時(shí)，需要做好智能調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，提升資源利用率。水電廠在運(yùn)行期間，易出現(xiàn)空載的情況，造成資源浪費(fèi)。智能調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可對(duì)水電廠平均工作效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將水輪機(jī)組劃分為若干個(gè)工作模塊，根據(jù)實(shí)際需求調(diào)度水輪機(jī)組數(shù)量，確保發(fā)電過(guò)程的穩(wěn)定性，減少空載情況。在智能調(diào)度過(guò)程中，若機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)安排其他機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償做功，減少系統(tǒng)故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)影響[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能化是水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的必然發(fā)展方向，智能化改造的具體措施，仍需要繼續(xù)進(jìn)行探索。隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟和實(shí)用化，水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)智能化改造將逐步推進(jìn)和完善，并取得了較好的效果。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)不斷提升水電廠的智能化水平，為系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化提供了參考依據(jù)。