基于智能水电厂的水调自动化系统及其应用研究

汪洋

摘 要：文章对水调自动化系统的整体架构进行介绍，分析水调自动化系统业务实施流程，并对水调自动化系统的具体应用情况进行研究，以供参考。

关键词：智能水电厂 水调自动化系统 应用

1引言

在目前基于集成、统一以及可靠的软硬件平台基础上进行智能水电厂建设的过程中，需要通过可靠的控制方法以及数据收集和分析技术、智能化的决策支持技术来对水电厂运行和设备的状态信息进行收集和分析，然后是实现对水电厂安全经济运行的控制以及生产效率和经济效益的提高。在目前的智能水电厂建设和技改过程中，水调自动化系统可以对实时的雨水情和电力数据进行获取，并且能够实现对水电厂水库发电以及防洪等调度和管理，需要从系统对象建模和数据交互、水调系统信息集成以及系统平台研究等几个方面进行智能水电厂水调自动化系统的建设和完善。

2水调自动化系统的整体架构

2.1系统构成

目前智能水电厂中应用的水调自动化系统主要由水库调度专业应用、水情信息采集系统能够以及水库调度系统组成。其中水库调度专业应用中的模块主要有基础数据管理、中长期水文预报、发电调度、节水增发、资料整编、实时调度、防洪调度、洪水预防和模块。而水库调度系统中的模块则主要有画面编辑、查询平台、调度值班、Web应用、第三方接口、数据处理、对外通信、信息采集与交换、数据库以及系统服务和后台管理等模块组成。水情信息采集系统则主要有数据采集和遥测接收等模块组成。上述三个主要部分主要是在智能水电厂一体化管控平台上建立起来的，在此基础上不仅可以实现标准化的信息收集和交换，通过不同的前台界面以及后台服务来向不同的用户提供相应的业务应用、信息检索以及图形交互等需求。而且可以在专业系统智能化发展的推动下来实现对水库优化运行措施的制定来实现对水能利用效率的提高。也就说在进行水调自动化系统的建设时，需要在智能水电厂一体化管控平台上对智能应用功能组件进行解决，而且要对此管控平台之间的协调机制进行充分考虑，并且需要完成以下几个方面的内容：首先就是对水调自动化系统的数据交换和信息模型进行分析以及进行水调应用统一系统模型的设计，满足水电厂智能化设施之间在一定的标准之下进行信息数据交换的目的。其次就是通过对此管控平台中间件的合理选择来确保服务发布管理的规范性和统一性，并且满足进行业务模块以及分层设计高效共享的要求。最后就是对水调信息资料的高度集成以及分析和应用功能进行研发。

2.2信息流程处理

水调自动化系统运行中主要的数据来源就是水情测报信息数据，然后将此数据通过通信网络向数据中心库进行传输和在数据库中进行实时储存，在数据中心中进行历史信息数据的汇总，满足信息数据实时性的要求。然后就可以采用各种功能模块来对这些信息数据进行分析并得出平台所需要的各种信息结果。为了满足不同客户的需求则需要通过不同的客户端来进行展示，实现通过服务平台以及外联机构进行信息的交流和沟通。

3水调自动化系统业务实施流程

水调自动化系统的业务实施流程最开始从气象预报开始，这就需要气象台对短期以及中期的天气情况进行预报，然后在此基础上就会通过水调自动化系统中的集成能量管理系统以及水情自动预报系统来对气象、水情以及雨情等数据进行自动收集和分析，然后根据对数据进行分析的结果来对水库调度、水务综合管理以及水文预报进行优化，并将此数据作为发电、防洪等水库调度、以及向单个水电站或水电站群进行经济调度，还有上下级之间的调度系统通信提供数据支持。

在根据上述数据进行发电调度优化的过程中，就是在一定的调度时间内对水库库容初期或者末期的对应状态进行分析以及对具体的来说情况和其他的约束因素进行分析，通过具体决策的实施确保调度期间的合理用水，确保发电运行始终处于最佳状态。在上述过程中需要按照以下步骤来进行优化：首先就需要对水情系统中特定的用水量来进行读取，而且要结合近期的实际发电曲线和电网符合曲线进行分析，制定目标函数的最优目标来确保满足所有的约束因素，然后通过相应的数学模式来进行优化，实现对水电站群发电生产过程线的获取。最后在通过计算人员对其进行修正和上报。其次就是受到网调下达的发电调度计划之后，在满足上述约束条件的情况下执行“以电定水”的原则来实现对负荷曲线的分析。最后就是在满足安全约束条件下，按照尽量降低耗煤量、耗水量或者耗能量的要求来进行优化分配，对发电调度计划进行分解并向各个部门进行下发和执行。这样在分析下一轮的优化发电计划的同时，就会实现上述控制系统的闭环运行，而且在運行中要不断进行修正和优化，实现水能利用效率的提升以及对此流域中各个水电站发电机组进行联合经济运行目标的实现。

4水调自动化系统的应用

4.1数据收集和通信

水调自动化系统中的数据收集和通信主要是通过水情遥测站以及此系统中的相关设施以及软件来实现的，而且在此过程中要基于TCP/IP协议以及IEC61850标准来实现通信并确保通信的有效性。其中需要通过智能电子设施来进行温度、雨水情以及电压等信息的收集，并通过水调数据平台严格执行上述标准来进行信息的传输，以及在相应的输出系统平台上使用。

4.2数据交换

在IEC61970标准的基础上进行面向水调应用的相关标准的构建，对各方进行通信的服务智能化管理与虚拟化交互进行支持。基于水调自动化系统来对水调自动化CIS进行定义，规定组件信息交换或者访问公开数据而应该实现的各类接口，通过CIS建立的高效的总线结构以及通信模型来对各个组件进行连接，在此模式的支持下实现通信连接数量的增加以及组件之间互操作性的提升。

5结语

在目前智能水电厂的建设和技改过程中，水调自动化系统是其中比较重要的建设内容，可以在报表、人机界面、模型管理以及数据库管理中提供高效、准确且统一的解决措施，满足不同领域的不同需求，而且通过可视化的应用平台以及标准的规范来满足广大用户对业务应用、信息检索以及图形交互的需求，实现水调系统地理信息系统、报表统计、数据图表、数据报警以及实时监视等方面的应用目标，促进智能水电厂的建设和完善。

参考文献

[1] 庞涛， 刘潇. 水电一体化水调自动化系统的设计与思考[J]. 科技展望， 2015， 25（36）.

[2] 阮宏华. 试论水电厂水调自动化系统升级改造设计与实现[J]. 通讯世界， 2015（10）：188-189.