刍议水电厂智能化技术发展趋势与应用

韩兵

摘要：水电厂的发展与人们的日常生活和社会发展都有着紧密的联系，对社会经济的发展也发挥着重要的作用。随着智能化技术的发展，在水电厂中也加大了对智能化建设，其中主要包括一次设备的智能化、一体化的数据支撑平台、数字化等，促进了水电厂的健康发展。因此本文就对水电厂智能化技术的发展趋势和应用展开探讨和分析。

关键词：水电厂；智能化技术；发展趋势；应用

水电厂的智能化技术是当前我国研究的热点话题之一，随着智能化技术在水电厂中越来越多的应用，开启了水电厂的智能化建设。但总体来看，我国的水电厂智能化建设仍然处于初步发展阶段，相关技术规范和技术标准并不十分完善，对智能水电厂的发展目标和定义还不明确[1]。而我国的智能变电站技术的发展已经基本成熟，因此在建设智能水电厂时可以借鉴其相关经验和成果。为了对水电厂的智能化建设产生正确的认识，本文就参照智能变电站的建设，对水电厂的智能化建设的相关问题展开探究。

一、水电厂智能化建设的发展趋势

（一）数字化和智能化

数字化是指在信息采集、处理、传输过程中实现模拟数字化，其中一次设备在信息采集后将信息直接转换成数字，并通过过程层和光缆实现对网络传输采样值的获取，而保护测控系统和监控系统也是通过光缆传输控制报文来对一次设备进行控制。在水电厂的数字化发展中将二次自动化系统的数字化眼神到现场的设备终端，将通信光缆代替二次光缆，实现信息共享，减少现场采集设备，降低一次设备的运行成本和维护成本[2]。水电厂的数字化建设实现了对现场设备在数据采集过程中进行统一的控制，并减少了作业现场的一次设备使用，关键是通过智能组件和电子式互感器来实现数字化，其主要特点是这些智能组件都具有符合标准的光纤接口，并采用标准建模的方式来实现信息共享。

此外，水电厂的智能化建设主要体现在智能二字上，智能化也是对数字化的一种高级应用，其中包括一次设备的智能化和高级智能应用，其中智能变电站则是建立在数字化变电站的基础上，通过一次设备实现对设备运行状态的实时监测与评估，并通过相关标准来建立统一的信息模型，建立一体化的平台对设备的状态进行检测、计量和监控，并对高级应用功能提供支撑。

（二）电子式互感器

由于电子式互感器的重量轻、体积较小，可以很好的解决传统互感器的饱和、绝缘等问题，在智能化变电站中也得到了广泛的应用。随着目前我国水电厂的自动化系统在不断增加，变送器的设置重复，对信号进行重复采集，且信号源较多，信息结构复杂，在信息传输过程中容易受到电磁干扰[3]。为了减少现场采集装置的重复设置，消除电缆接线的复杂性，并从根本上来解决电站的干扰问题，可以采用合并单元和电子式互感器来实现数字化的信息采集和传输，提高系统运行的可靠性。但由于当前电子式互感器还存在一定的不足，如性能并不十分稳定，精度容易受到外部环境的影响等，在水电厂中的应用还需要不断发展。

二、水电厂智能化技术的应用探索

水电厂的智能化建设主要涉及到运行、维护与生产管理等诸多方面，由于我国当前的数字传感器和智能开关组件的发展并不十分成熟，且缺乏完善的技术标准，因此对智能化技术在水电厂建设中的应用也是分阶段进行，和未来技术发展水平相统一。目前对水电厂智能化技术的应用主要经历两个阶段，其中第一阶段是按照相关行业标准来建设一体化的数据支撑平台，并将其接入到全厂的计量、监控、测量、保护与设备状态的在线监测等诸多应用系统中，为各个应用系统的建设提供依据[4]。在这一阶段中，电厂的计算机监控系统中现有的分层分布式系统结构并不发生改变，仍然采用两层结构式，并在监控系统中增加网关设备，对系统信息建模和接口软件开发进行监控，在一体化的数据支撑平台中接入监控系统，网关服务器主要是在监控系统的实时库中接入设备所接受到的实时数据，通过网关来对相关设备进行监控。而站控层则是采用PLC厂家网络规约，并不更换机组和开关站的ICU，在数据采集和控制中仍以硬接线为主，在条件具备的情况下，可以在PLC中配置相应的通信模块，实现接口设备输入。因此总体来看，第一个智能化建设阶段主要是对系统软件和少量硬件进行升级，并在间隔层和站控层增加通信接口，与一体化的数据支撑平台相连接，并保留常规的通讯接口，主要是对计算机设备和PLC的通信接口进行保留，提高系统智能化水平，对系统性能进行优化升级。

第二个智能化建设阶段是通过计算机的监控系统来实现对相关行业标准进行全面支持，系统采用三层结构形式，即过程层、站控层和间隔层，其中间隔层与站控层之间采用IEC通信，一次设备可以采用传统PT，当条件具备的情况下降PLC转换为支持IEC61850的PLC，站控层的通信主要是通过IEC61850的通信规约来实现的，并具备智能一次设备和合并单元的能力，通过间隔层、过程层数据进行单元合并，间隔层主要是对开关量进行控制，通过开关控制器来发送报文[5]。当前已经采用PLC控制器的厂家较多，如西门子等，都具备了IEC61850接口，并通过通信规约来实现和站控层的通信。在第二个智能化建设阶段的目标实现还主要是依靠设备厂家和技术水平的进步，在计算机监控系统中接入智能组件和合并单元，为未来的技术发展提供充足的准备。

结语：

水电厂智能化建设的未来主要发展方向是建立在IEC标准上的，这一标注上实现水电厂的信息建模技术，也是实现对水电厂进行智能化建设的关键，目前我国一些较大的电力厂商已经在加大对IEC产品的研发力度，并与国外电力巨头企业相竞争，为我国的水电厂智能化建设提供充足的工程经验和实践依据。

参考文献：

[1]李文丹.刍议建筑智能化技术在物联网时代的发展和应用[J].2015，（04）

[2]沈玉磊.刍议我国电力系统自动化发展趋势和新技术应用[J].信息与电脑（理论版），2015，（11）

[3]朱家輝.电气工程自动化发展趋势及智能化技术的应用[J].科技风，2017，（01）

[4]安平.刍议建筑智能化技术在物联网时代的发展和应用[J].门窗，2016，（11）

[5]周叶飞.刍议路桥检测技术的应用现状和发展趋势[J].城市道桥与防洪，2014，（08）