基于智能电网视角下的电站自动化探讨

曾群艳

摘要：智能电网的概念自提出至今已经10多年，其发展受到世人的广泛关注。电站自动化与智能化不但要关注自身的工艺流程，还应该延伸到与安全、发电效率、污染物排放、运营成本相关的领域中。借助云计算与大数据能力，建设水电站远程集控管理系统，并自建水电站远程运行维护中心，对电站提供流域智能调度、托管维护、趋势预警、分析诊断。本文基于对智能电网特视角下许电站自动化系统作出简单分析和展望。

关键词：智能电网；电站自动化；物联网

智能电网的概念自提出至今已经10多年，其发展受到世人的广泛关注。智能电网涵盖了供电过程中发电、输电、变电、配电、调度与用电各个环节，是供电企业直接面向客户的重要供电载体。随着工业自动化的发展，传统水电站的运行模式也亟待升级改造：从有人值守、少人值守，直至无人值守；从水利信息自动化到无人值守水电站，再到连接智能变电站，这将是智慧电力的重要发展方向。本文基于对智能电网特视角下许电站自动化系统作出简单分析，以作抛砖引玉。

一、智能电网技术的概念与现状

电力自动化是运用现代计算机技术、通信技术、信息处理技术、自动控制技术等对发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节进行监测、控制、保护及运行管理的行业，被称之为电力系统的“大脑和神经”。智能电网就是将先进的信息技术、计算机技术、通信技术和原有的输、配电基础设施完美的结合在一起，通过先进的传感测量仪器实时监测水电系统的运行状态，将电网运行中实时测量的数据、状态等在计算机网络系统中实现了信息资源共享。所形成的新型电网，智能电网具有环保、节能、高效等特点，有效的提高了供电系统的安全性与稳定性，降低了能源的消耗，智能电网具有较高的自动化，可以自行的做到对每一个用户和节点进行实时监控，该技术在分布式智能和宽带通信中得到了广泛的应用。

二、智能电网与电站自动化的特征差异

在电力生产流程中，发电厂与电网生产有明显的性质差异，电网的流程地域广、环节多、信息分散、信息传输距离远、运动设备和转动部件少，并且直接与广大的电力用户相关联；而发电厂的特点则是生产设备集中、信息集中、传输距离短，外部生产信息（除调度外）交换简单，生产流程中介质多且复杂，运动设备、旋转机械特别是高速转动部件较多，这种鲜明的设备特性差异预示着智能电网对信息的采集处理要求较高，而电厂则对实现设备的闭环运行控制要求更严格，电网与电站在智能化上有着不同的侧重面。电站自动化与智能化不但要关注自身的工艺流程，还应该延伸到与安全、发电效率、污染物排放、运营成本相关的领域中。水电作为可再生能源，以及清洁能源，一直被全球各国所广泛使用。目前，水电作为成熟的能源形式，一方面在向智能方向发展，一方面在向可靠送电方向发展。成为电力系统可调、可控的高性价比电源，方向的引领变得十分重要。

三、电站自动化的发展趋势

发电厂是电力生产的初始一环，是电流的源头，因此严格意义上的智能电网应包含电站的智能化，即整个电力系统的智能化。目前，国家电网公司智能电网的 6 个环节并不包括发电厂变电站（升压站）的智能化和发电厂内部生产流程的智能化，仅将发电厂作为电力系统的一个元件，对其数学模型、调度性能等外特性提出要求，因此做好发电侧和电网侧间的衔接、实现全流程智能化的完整覆盖是电力智能化建设中需要完善之处。

物联网为坚强智能电网的腾飞插上了“信息化”和“自动化”两翼，在该领域具有广阔的发展前景。在坚强智能电网发电及储能环节，物联网技术主要应用于抽水蓄能电站的机组运行状态检测、电气参数监测、坝体监测、站区污染物及气体监测、脱硫监测、储能监控等方面。在风电场及光伏发电站等新能源接入方面，物联网应用体现在对分布式场站区域内风力、风能、风速、风向的监测，光照强度、光源可利用时间数的监测，微气象地理区域环境中温度、湿度、气压、降雨、辐射、覆冰等要素的实时采集，实现对新能源发电厂的自动监测、功率预测和智能控制，提升机网协调水平和资源优化配置，保障能源基地安全稳定经济运行。借助云计算与大数据能力，建设水电站远程集控管理系统，并自建水电站远程运行维护中心，对电站提供流域智能调度、托管维护、趋势预警、分析诊断。

研究先进的控制理论与方法，解决电站控制领域的实际问题是自动控制理论与电站自动化研究的基本契合点。多年来，在电站自动化领域推行现场总线技术，实现电站数字化，虽然已有局部的试点应用，但总体进展并不理想，整体工作仍有待加强。分析其中的原因发现，标准的不完全统一和设备规范的多样性对信息互联构成了障碍，各设备制造商缺少一个有效的沟通协调机制和有约束力的平台。电站自动化的顺序控制技术成熟、管理经验丰富，但在智能变电站内实现开关、刀闸及其他辅助设备按照操作票程序一次完成多步骤操作的顺序控制却是一个新课题，也要加强研究。由于中国电网属于主干型电网，水力发电的不稳定性，会影响主干网的电力输送，因此，国家正在推进抽水蓄能电站，保证水电的使用率；另一方面，智能电网的兴起，对于电站的智能化也提出了要求，比如IEC61850规约的使用，只有提供符合IEC61850规约的控制器与IO产品与技术，才能满足智能电站的需求。随着科技的进步以及发展，使得在线维护技术也在不断的进步，监控一体化技术的广泛使用一定会成为未来趋势。在功能上，新监控一体化技术是根据单元集中的，这样在采集数据以及监控设备状态下都会比较稳定。

四、结语

对于智能电网而言，智能电站是其一个基本的支撑节点，其不但是电网重要数据采集的源头，同时还是其命令执行的模块，建立好智能电站，在智能电网中充分的发挥出其基本应用功能意义重大，对其应用功能进行全面的探究以及开发，这不但能对技术进行进一步的革新，还能够更好的提高技术。大量的数据处理技术、网络技术、数据库技术等得到了很好的应用，先进的信息技术被融入到自动化系统的建设中。这些新的理论和技术为电站自动化发展的数字化和集成化奠定了坚实的基础，在今后一个时期内，它们仍将是电站自动化的主要研究方向。

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（作者单位：广西桂水电力股份有限公司天湖发电分公司）