水电站智能化改造现状分析及建设思考

●李举峰

近年来，水力发电作为清洁能源，已经成为我国电力能源结构的重要组成部分，水电站的发展方向也逐渐成为水电建设行业重点探讨内容。随着智能电网建设的全面展开以及智能技术在电力行业的大力普及，水电站智能化进程也日益获得重视，因此，研究和掌握水电站智能化技术及相关管理技巧显得尤为重要。本文通过分析传统水电站现状以及对比智能化水电站技术指标，进一步对传统水电站智能化工作展开探讨。

一、建设智能化水电站的背景

随着世界工业对先进技术的要求不断提高，信息化、自动化等技术的不断进步，为工业智能化提供了先决条件。2001年，美国电力科学研究院（EPRI）提出了智能电网的概念。2009年，美国《经济复兴计划进度报告》中明确将智能电网建设作为美国国家战略。2010年3月，温家宝总理在《政府工作报告》中也提出要加强智能电网的建设。由此，智能电网被列入国家能源“十二五”规划研究课题。在此背景下，作为重要电源点的水电站提高厂网协调能力也就迫在眉睫。

但是，近年来，智能电网建设主要集中在输电、送电、配电和用电等方面，作为电网始端的发电环节的智能化建设工作相对滞后，尤其是智能水电建设方面。按照国内现行智能水电站的技术标准，我国尚未建设出一个符合相关标准、满足智能电网要求的真正意义上的智能水电站。目前，我国水电站建设主要参照“无人值守（少人值班）”的模式开展，众多大型水电站也以此模式运行，智能水电建设虽由此迈出了第一步，但是依然任重道远。

二、传统水电智能化现状分析

对照智能水电建设相关技术导则，进一步分析传统水电站与智能化水电站的技术差别以及现阶段制约智能水电建设的主要因素。

（一）建设思路不明确，水电行业对智能化改造工作仍处于探索阶段

水电行业对智能化水电站架构的建设没有统一标准。目前，我国水电站发展建设主要以大量常规水电站为主，技术上也相当成熟，难以对设备及控制框架等进行一次性改造。在这种情况下开展智能化水电站改造建设工作，行业内应建立统一标准或制度，为智能水电站改造建设工作提供具有可执行性的指导方向，避免各自为战、浪费资源。

（二）管理思维固化

传统水电的优势在于良好的运行稳定性，主要由于技术及设备的可靠性获得了时间的检验，但是这也造成了管理思维固化。比如，在进行智能化改造时，很多已经满足智能化标准要求的设备依然按照原有的方式接入到旧系统中，诸多智能设备先进技术依然封存在设备内部，没有获得有效的利用。并且，在如今信息技术、通讯技术发达的时期，过程层、单元层及监控系统等设备间的主要传输方式保守，包括控制回路、信号回路等均依赖于大量的控制电缆，在先进通讯方式的应用上缺少突破。

（三）智能一体化平台建设工作滞后

近年来，水电站智能化设备开发已经走在了水电站智能化建设工作的前头，很多改造项目都已经要求使用具备智能化技术的设备，并且安装到了现场。但由于水电站智能一体化平台未及时建立，现场设备与中央控制系统的连接依然使用原始的铜线电缆等方式，智能装置内部数据无法获得有效的收集、整理和分析，严重制约智能水电建设的步伐。

三、智能化水电站改造建设方向

根据《智能水电站技术导则》，智能水电站在纵向上分为过程层、单元层、厂站层，横向上分为安全I区、安全II区、管理信息大区。目前，智能化水电站改造主要集中在安全I区的纵向设备上，因此，本文以安全I区设备的智能化改造为探讨对象。

（一）建设智能一体化平台

二次系统主要包括自动装置、故障录波、继电保护、调速器、机组状态监测、计算机监测系统等，均已广泛应用于水电站设备运行控制当中，并在一定程度上提高了设备安全运行管理能力。然而，目前水电站在运行中产生的大量数据依然是数据孤岛，数据交换共享难以实现，因此也进一步突显了智能一体化平台的重要性。

智能一体化平台建设在智能化中起到决定性作用，无法抛开它去讨论智能水电站的建设问题。因此，电力企业需要加快智能一体化平台的建设，打造设备运行大数据中心，为现地设备数据收集、整理和分析工作做好铺垫。

（二）建立设备运行分析系统

在打造智能一体化平台的基础上，要利用好基于平台的大数据中心，建立设备运行分析系统。该系统主要通过设备运行数据，云计算、AI智能分析等技术对设备健康水平进行处理，为运行人员制定出合理、高效的调度策略，同时针对设备劣化趋势分析，为检修维护人员提供设备检修依据，实现设备状态检修，进一步提高设备利用率。

（三）建立高速、标准、统一的通讯网络

具备数据信息传输高速化、标准化、网络化是智能水电站主要特征之一，因此构建具有全站统一标准的高速以太网是智能化水电站改造建设的必然要求。水电站设备繁多且分散、各自动化子系统网络结构、规约等较为繁琐，因此智能化水电站对其网络结构的要求更严格。网络的结构形式、适应性、可靠性、安全防护分区隔离、数据流行管理等方面将是今后智能水电建设的重点考量因素。

四、 智能化水电站技术要求

水电站智能化的实现主要依靠先进技术和设备，为设备管理、运行调度、降低人力成本等方面服务，其核心基于IEC61850标准建立的数据交换及数据应用。其主要要求有：

一是信息化采集方式全面化、数字化、网络化的转型，为电站上层分析和功能控制管理系统提供全面、详尽以及标准的基础信息数据。这是智能化水电站建设的基础环节。

二是在保证电站各自动化子系统先进性的前提下，构建高速、标准的网络，实现各系统之间的通讯、数据无缝交互，为水电站综合分析、智能决策、智慧调度等应用模块功能的实现创造良好的环境和条件。

三是水电站将形成以综合数据信息共享平台和综合智能决策管理系统为核心的高度集中和一体化的全厂智能控制中心，实现全厂统一、完整、科学化和智能化的运行管理模式。

五、结语

水电站智能化改造将随着智能电网的不断发展成为必然趋势，但目前依然处于不断探索中。笔者希望在建设智能水电站的过程中，能立足于实际情况，及时发现建设过程中存在的问题，早日建成真正意义上的智能化水电站。