对抽水蓄能电站自动化系统智能化发展分析

对抽水蓄能电站自动化系统智能化发展分析

刘云鹏 ,赵伟

江苏沙河抽水蓄能发电有限公司

【摘要】本文主要分析了抽水蓄能电站自动化的作用及组成部分，重点介绍了抽水蓄能电站智能化发展方案，它不仅可以有效缓解调峰矛盾，而且还可以确保电网的安全、稳定运行。通过对自动化系统智能化发展进行研究，以期为抽水蓄能电站的安全运行提供可靠保障，进而创造出最大化的经济与社会效益。

【关键词】抽水蓄能电站；自动化；智能化

1.抽水蓄能电站自动化作用

1.1缓解调峰矛盾

在抽水蓄能电站运行过程中，电网用电负荷存在分布不均的情况，导致在部分用电高峰时期，电网以超负荷、满负荷状态运行，此时最好在正常运行的各发电机组外运行或配置新的发电机组，以达到缓解调峰矛盾的效果。同时，在电网超负荷、满负荷运行阶段，抽水蓄能电站自动化系统会结合电网实际运行情况，将低负荷运行下多余电能转换为水能，且在超负荷、满负荷运行时有效缓解电网调峰矛盾。此外，在抽水蓄能电站运行阶段，不可避免会产生局部电网电压过高现象，进而导致电网运行故障。为了避免上述问题的发生，抽水蓄能电站中的发电机组可以结合电网运行特点，增加相应时间长度的进相运行，以达到缓解调峰矛盾的效果。

1.2 稳定电网运行

（1）现有抽水蓄能电站均按照要求配置了具有快速启停功能的发电机组，其能够在常规发电机组存在故障时，短时间内恢复正常运行，并能够匹配于电网运行阶段所存在的负荷波动变换指数，进而保证电网的稳定运行。（2）由于各方面因素的影响，往往会导致整体电网出现全“黑”状态或停运问题，此时可以将具有自动启动功能的发电机组配置在抽水蓄能电站中，逐渐带动无自我启动能力的发电机组正常运转，进而确保整体电网的自我恢复，达到稳定电网运行的目的。

2.抽水蓄能电站自动化系统组成部分

抽水蓄能电站智能化是一项复杂而长期的工程，其涵盖了抽水蓄能电站建设、管理和运行的各个环节。同时，为了使抽水蓄能电站朝着智能化、规范化和标准化的方向发展，则需要明确其组成部分，下面给予详细阐述。

2.1过程层

对于抽水蓄能电站而言，过程层可以实现自动化系统中一次设备与二次设备的有机结合，主要是由变压器、隔离开关、电子互感器以及合并单元等部分组成。实际上，过程层不仅能够监测与采集运行信息、统计与监察设备运行状态，而且还可以对系统运行状态给予及时的了解和掌握，进而确保自动化系统的正常运行。

2.2现地层

在抽水蓄能电站，通常会根据实际需求设置不同的现地控制单元，以实现对不同对象的实时、动态监控。现地层主要是由现地控制单元(LCU)、励磁系统、继电保护系统等几部分组成，既能够完成对数据的实时采集、汇总计算，而且还具备控制、保护、监控等功能，能够与远方控制器和互感器实现通信。

2.3电站层

在控制区发电厂层中，部署发电厂实时监控中心，以达到自动电压控制、自动发电控制、发电条件控制、抽运条件控制、经济运行等目的。同时，在非控制区发电站层放置发电站数据前端区，安装了电能计量系统、发电计划报告系统、水文预报系统和故障记录信息子站系统。电站层管理信息系统包括电站生产管理系统、电站数据中心、设备健康评估系统、集成的安全管理系统、大坝自动监控系统、设备生命周期系统、值守辅助决策系统以及防洪信息系统。此外，电站层还负责执行电站级别的智能操作、智能控制、操作监控、系统关联、运行虚拟模拟、集成安全管理、自动发电控制、设备设施健康评估等功能。

2.4系统层

基于一体化平台的基础上，系统层是由数据服务器(主计算机)、保护故障信息系统、操作员工作站以及其它应用功能站组合而成，不仅具有警告、监控、数据通信以及信息采集、保护、处理等功能，而且还能够第一时间控制设备故障，使不必要的经济损失得到有效控制。

3.抽水蓄能电站自动化系统智能化发展方案

3.1发展原则

对于抽水蓄能电站而言，自动化系统的智能化发展存在比较强的系统性，并且与运行、生产及维护等保持紧密的相关性，结构较为复杂，内容众多且规模较大，因此存在较大的技术难度。要想使自动化系统智能化水平得到有效提升，则需要力争系统管理的统一性，对重复建设问题做好科学防范，而且还要基于同一规划出发，合理制定计划方案，只有这样才可以保证抽水蓄能电站智能化建设的顺利进行，并达到预期的效果。作为抽水蓄能电站自动化系统来说，为了达到智能化目标，则需要对现场需求给予全面把握，并结合具体要求来控制建设进度，以确保技术条件的合理性和充分性。同时，从抽水蓄能电站自动化系统总体层次架构出发，制定一套系统、科学、合理的规划设计，这样既可以有效促进抽水蓄能电站智能化建设，而且还可以保证智能化开发建设的阶段性，进而在降低资源消耗和投资浪费的同时，提高抽水蓄能电站自动化系统运行效率。

3.2发展路线

虽然我国科学技术得到了快速的发展，但是现有智能开关组件与智能化传感器尚未发展成熟，缺乏一定的稳定性，加之相关技术标准还不够完善，急需采取有效措施给予解决。因此，要想更好的推动抽水蓄能电站自动化系统智能化发展进程，则需要根据不同阶段给予分段实施：（1）一次设备智能化阶段。该阶段主要是以一次智能设备为核心来开展相关研究工作，并借助规范化建设来有效提高一次设备通信智能化与网络化水平，提高系统运行的稳定性。同时，以过程层为对象来开展智能化建设，并不断完善现地控制层和过程层的智能化建设方案。在自动化系统智能化发展历程中，系统结构需要确保过程层、现地层、电站层与系统层间的有效配合，以此来提高抽水蓄能电站运行效率。自动化系统智能化发展应该全面支持IEC61850协议，该过程依靠职能决策系统和高级应用功能来实现，为抽水蓄能事业的发展奠定良好基础；（2）二次设备智能化阶段。从现实出发，挖掘研究重点和难点，并以一体化数据平台研发、二次智能设备研发等作为出发点来研究高级智能应用软件，这样不仅可以实现二次设备通信的网络化，而且还可以提高集成标准化水平，为数据共享奠定良好基础。同时，现有抽水蓄能电站自动化系统主要是以2层结构核心，不仅可以确保系统层的规范运行，而且还可以逐步提高现地控制层智能化建设水平。在二次设备选型阶段，要求满足IEC61850协议，以此来保证二次设备选择的合理性、有效性。如果二次设备无法满足该协议所要求的通信能力，在实际操作过程中则需要借助转换器来连接二次设备，以期更好的发挥其使用功能，在提高其智能化水平的同时，优化自动化系统的整体性能。

3.3优化二次设备

在抽水蓄能电站运行过程中，一般会选择可逆式机组设备，其通常是以水泵水轮机为大轴下端，以发电电动机为大轴上端，在发电阶段，机组扮演着发电机-水轮机的作用，而在抽水阶段，机组扮演着电动机-水泵的作用。通常情况下，为了确保抽水蓄能电站自动化系统的正常运行，则需要按照要求安装二次设备，并且在对二次设备进行优化时，要做好继电保护工作，根据抽水蓄能电站实际运行情况，合理配置继电保护，进而确保保护跳闸定值与输出的合理性。同时，在抽水蓄能电站运行阶段，要保证继电保护动作100%可靠，并且独立于监控系统，以达到防范安全事故的目的。在优化二次设备过程中，要遵循国家电网重大反事故要求，这样既可以使二次设备维持等电位状态，而且还可以有效消除电位差带来的反击。实际上，二次设备通过“目”字型进行连接，还可以为控制设备多点接地奠定良好基础。

4.结束语

综上所述，随着科学技术的发展和进步，我国加大了抽水蓄能电站自动化水平，并朝着智能化的方向发展。对于抽水蓄能电站自动化系统而言，要加大自主研发力度，并结合实际情况细化发展原则，合理规划发展路线，做好二次设备优化工作，以此来有效提高自动化系统智能化水平。

参考文献：

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[2]路平. 抽水蓄能电站自动化系统智能化发展[J]. 电子技术与软件工程,2019(19):109-110.