智能化水电站监控系统建设的探索

智能化水电站监控系统建设的探索

轩计祥

国家能源集团新疆吉林台水电开发有限公司 新疆伊宁市 835000

摘要：随着我国经济的快速发展，人们的生活水平得到了提高，人们对水电站的安全性、节能性以及高效性要求越来越高，建设综合安全性、节能性、安全性强的智能数字水力发电站是当前首要任务。基于此，本文将对智能化水电站监控系统建设的对策进行分析。

关键词：智能数字化；水电站监控系统；建设体系

1 智能化水电站监控系统建设的必要性

1.1 满足经济运营需求

与传统的水电站相比，智能水电站能够实现对资源的可持续利用，从而使企业成本得到降低，进而提高企业的整体效益。一套完善的智能分析决策系统可以对电网负荷、水情状况以及航运要求进行实时分析，从而满足经济发展对水电站的需求。应对流域的水资源进行有效调配，使流域水资源的利用效率得到提高，充分发挥水电站防洪、节能以及发电等功能，从而使企业的经济营运能力得到有效提高。另外，还应采用具备可靠性、安全性以及有效性的设备对设备进行更新改造，通过有效运用设备的数字化信息，实现对设备状态的监控，从而使设备的可靠性得到保障。随着在线状态监测系统的建立和应用，实现设备安装、监测、修理一体化，对设备进行生命周期管理，从而使设备的可用效率得到最大化提高，从而使后续的维修强度得到减轻，检修的成本得到降低。

1.2 满足电网发展的需求

目前智能电网研究主要局限于送电、输电、配电和电力消耗，已经不能够满足现代社会的需求，在各级电网等级和原始信息技术发展过程中，智能电网的建设已经迫在眉睫。电力网是水力发电厂最直接的客户，随着现代科学技术的快速发展，智能水电站会成为电网发电的重要环节。

1.3 满足水电站的本质安全需求

本质安全的实现不仅关系着企业未来的发展，还关系着人们的人身安全。本质安全是水电站建设的基本要求。实现水电站的本质安全，应在确保设备本质安全的基础上，对人员、周围环境以及制度制约进行改善。在实现设备本质安全的过程中，应以实现可靠性为根本目标，在可控以及在控设备状态的基础上，运用灵活的方式以及“自愈”能力对设备功能进行管控。另外，设备客观性、可调性以及可控性的提高可以在很大程度上促使设备本质安全功能的提高。

1.4 满足节能要求

我国是一个电力能源消耗大国，2018年中国全国发电量接近7万亿千瓦时，其中水力发电占比16%左右，水电累计装机35226万千瓦，全国水电发电量12329亿千瓦时，6000千瓦及以上水电利用小时数达到3613小时，弃水现象得到明显缓解，电力能源结构得到明显改善，水力发电已经成为我国能源供应体系中十分重要的组成部分之一。而水力发电事业的发展与水电站的生产产率和管理水平有着密不可分的关键，将计算机智能技术应用于水电站的数据采集与运行分析已经成为未来一段时间内必然的发展趋势，建立一套功能完善的水电站智能化运行分析系统是合理配置电力装机资源、节约发电成本、提高管理效率的一项必要条件。对于智能水电站来说，监控数据集成平台是水电站运行分析的主要数据来源，通过一致性数据共享服务与数据关联集成为整个水电站提供数据服务。

2 智能化水电站监控系统建设的要点

2.1 水电站计算机监控系统整体结构体系

作为水力发电站的实时监控中心，自动监控功能、实时数据采集、同步分析和所有主要设备构成了发电站的主要控制层。本地控制装置层中，通过本地LCU（公用开关站LCU、机组LCU、闸门LCU等）监视本地状态，该控制决定通过监视输入/输出接口进行传输。为了提高计算机监控系统的运行安全性和可靠性，主要硬件设备采用进口设备，操作系统的应用程序包括实时多任务视觉操作系统、多窗口同步显示、数字人机，以满足接口数据实时计算、操作数据的必要性和满足水力发电站动态监视功能的需求。通过100M光纤网络对整个智能数字水力发电站电脑进行监控，监控系统可将主要控制层和发电站当地控制层结合，形成完整的实时监控封闭系统。

2.2 数据信息的实时采集与处理

通过对采集的信息进行处理，从而对设备的运行状况进行实时控制。电网远程调度数据信息、水情监测系统信息、辅助运行外接系统信息、计算机监控系统登陆权限信息以及LCU监控设备信息等。

2.3 安全运行监视

在检修运行工况的过程中，设备所具备的控制功能就会被自动闭锁，从而使设备的可靠性和稳定性得到保障。对水电站设备的运行工况、操作事件以及性能参数进行动态监视，使设备运行状态间的转换功能得到保障。此时，液晶显示器上将显示出有关发电机停机以及组开的注意事项和操作流程。在调控遇到阻滞现象时，可以运用内部的智能分析程序对引发阻滞现象发生的原因进行寻找，从而有针对性地对停机问题进行解决。

2.4 电网调度中心的远程通信

利用水力发电厂数字监控系统，实现节点之间的数据信息互享，实现传输中心的远程通信。在处理过程中，将与电源相连的数据私有网络作为通信渠道，备用通信通道采用点对点的通信模式。

2.5 智能可视化人机互通

在构建智能数字水力发电站监控系统的过程中，在确保系统安全功能基础上，自动化、智能化和人性化的概念应合理应用于操作程序和人机交互接口的设计中，管理者根据应用程序的权限设定和调整系统参数和操作模式，以实现智能可视化，管理者实时了解设备的操作情况、故障问题、操作参数，并进行控制和管理。随着多窗口界面的运行，事故界面凭借良好的优先弹出权，将事故信息在第一事件内传输给管理人员，从而使系统运行的可靠性得到快速提高。另外，在线提示功能以及语音报警功能的发挥，可以使运行人员对误报警信息进行手动退出。运用储存功能对各种操作时间记录、各类异常报警提示以及报表记录等进行存储。

2.6 自动电压控制和自动发电控制

依据开关站母线电压的实值对水电站无功以及电压实施调节控制，从而使系统的电压稳定地维持在一个范围之内，并使无功分配的效率得到有效提高，这对水电站供电质量的提高具有关键意义。作为计算机系统功能的重要组成部分，自动电压控制能够在依据总电压设定值的基础上，对各负荷以及电压调节控制自动地分配给对应的机组。

2.7 完善相关制度

智能型数字水力发电站的监测装置应定期检查，有关部门要采用科学合理的方案对智能数字水力发电站进行检查和维修，促进智能数字水力发电站的顺利运作，并提交相关部门的监视和质量检测报告，防止出现“踢足球”现象，实现对智能数字化水电站的监控系统进行科学化以及系统化的管理。为了使系统正常运行，要对相关制度进行不断完善。

2.8 加强对水利工程系统的改进

提高智能数字化水力发电站的监测技术是重中之重。现如今，科学技术发展迅猛，相关工作人员要加速智能型数字水力发电站监测技术的研究，使智能数字水力发电站监测技术符合中国实际情况，不断对我国智能数字化水电站的监控技术进行完善。

3 结束语

综上所述，智能化、网络化以及数字化在水电站监控系统中的应用不仅可以提高水电站的运行效率，还为“无人值班”提供了实现的可能。提高水电站的智能化、网络化以及数字化已经成为水电站监控系统建设重点关注的内容。当代水电站建设企业应加强对智能水电站监控系统建设的重视程度，不断创新，从而为我国水利事业的发展提供重要支持。

参考文献：

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