智能水電廠現地自動化系統技術分析

湖南省東江水力發電廠 湖南省郴州市 423403

摘要：水電廠是我國傳統電力生產模式，也是主要發電生產方式之一?；诳茖W技術快速發展趨勢下，水電廠建設開始走向智能化方向，以自動化技術為中心展開控制，實現了區域發電系統的一體化控制。結合智能水電廠發展趨勢，本文從繼電保護、生產調度、現場控制等方面，介紹了自動化系統技術在水電廠建設中的應用，為水力發電模式改造提供科學的指導依據。

關鍵詞：水電廠；自動化；系統技術；應用

智能水電廠是行業變革的新方向，利用人機設備構建自動化控制空間，滿足了人對廠內設備控制的操作要求。另一方面，智能技術實現了多樣式操控平臺，從水能調度、廠內運行、系統控制等多個方面，推動著水電廠控制系統結構改造控制。綜合這些先進的發展趨勢，水電廠要及時調整原有控制方案，促進廠內水能、熱能、電能等之間的自由化調度。

一、智能水電廠發展趨勢

水電廠是把水的位能和動能轉換成電能的工廠，引入智能化技術是水電廠建設的新方向。智能化技術在其應用中主要體現在計算機技術、精密傳感技術、GPS定位技術的綜合應用。隨著水電廠節能改造趨勢，產品智能化優勢在智能水電廠建設中得到普及應用。其主要表現在：大大改善操作者作業環境，減輕了工作強度；提高了作業質量和工作效率；一些危險場合或重點施工應用得到解決；環保、節能；提高了機器的自動化程度及智能化水平；提高了設備的可靠性，降低了維護成本；故障診斷實現了智能化等。

二、繼電保護系統智能化應用

社會用電需求量持續增多，水電廠承載負荷大幅度增加，導致設備結構出現了不同程度耗損。繼電保護裝置作為水電廠防護平臺，運行期間可向水電廠提供安全防護功能，避免各種因素對電力元件造成破壞作用。未來，智能化是繼電保護裝置改造方向，利用智能技術實現電力優化調配，體現了智能技術的應用優勢。

1、故障控制。電力元件故障損壞了系統的穩定性，特定環境下會導致設備結構耗損，不利于整個保護器功能的一體化控制?；谥悄芗夹g平臺下，繼電保護設定故障控制方案，借助保護器在故障設備或線路中的保護作用，短時間內自動切除故障。當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障，把保護裝置系統風險控制在最小范圍內。

2、抗損控制?！皳p耗”過高是決定系統運行效率的根本，在有效元件控制下，繼電保護不會啟動防護功能，而一旦水電廠出現異常情況，智能感應器會啟動自保護程序，按照保護器結構實現安全化控制。例如，保護裝置應盡快切除短路故障，其目的是提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍；根據保護器損耗特點進行調速控制，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。

3、安全控制。隨著水電廠改造術不斷發展，智能技術在電力元件控制中得到普及應用，成為新時期電網運行的安全保障平臺。智能保護器具有多種自主化控制能力，從人機一體化角度擬定操控方案，以免人為操作性失誤引起的異常耗損。同時，對于繼電保護器的操控性能，智能系統也具有自主調控模塊，可根據電力元件狀態執行調度方案，體現了智能技術功能多樣特點。

4、線路控制。線路是傳遞電能的主載體，線路結構狀態對電網效率有直接性作用，也是智能繼電保護控制對象之一?；谥悄芗夹g輔助下，電力線路層次具有多變性特點，可按照線路布局進行多點式調配，滿足了智能控制器結構改造特性。一般來說，任何電力設備都不允許在無繼電保護的狀態下運行，如：線路、母線、變壓器等，智能化是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。

三、生產調度系統智能化應用

“自動化控制”是現代信息社會的風向標，任何產業發展與互聯網形成了緊密關系，為了體現計算機設備在新網絡格局中的應用價值，必須對計算機系統進行優化升級。面對早期計算機設備結構的功能缺失，水電廠辦公自動化系統（OA）必須要重新建立更具穩定性的功能作業平臺，為智能水電廠控制提供技術指導。

1、管理認證。面對水電廠日趨增多的數據量，自動化系統關系模型可以進行優化處理，通過篩選、優化等方式，對數據資源進行篩分，最后根據用戶所要求的東西篩出可用的信息。計算機自動化系統必須進一步升級改造，才能體現出“自動化控制”結構的優勢，功能升級中可用于user進行身份驗證，通過系統設計，建立準確的用戶身份驗證模塊，為單板公司內部事務處理提供虛擬化平臺。

2、信息分配?！白詣踊刂啤备母锉尘跋?，自動化系統成為營運方案的先進方式，借助計算機處理平臺完成各類數據操作，減小了經營公司各項事務處理難度。例如，可用于對職工的基本信息進行有效的管理，日益增多的注冊員工的大量信息需要精簡，系統管理員可以利用自動化系統的這個功能有效地進行員工的基本信息的保留以及及時更新，保證信息的安全性及時效性。

3、工作安排?？商崾緐ser每日的工作安排，User只需要簡單的登陸QA系統就可以立馬知道自己當日的工作安排如隨身記事本一樣可提供 具體時間，工作內容等。此外，User只需要簡單的登陸QA系統進入該模塊就可編輯自己的工作日志，如可以編輯時間，工作目的，工作內容等。此外，User只需要簡單的登陸QA系統進入該模塊，借助“自動化控制”之間可以實現短消息交流。

4、調度監測?；ヂ摼W是基于計算機設備的操控模式，其在推廣自動化控制模式過程中，也要重視計算機功能升級與改造，才能體現出新時代與新設備的聯合應用特點。自動化系統是水電廠發電自動化核心部分，基于自動化控制時代可對自動化系統功能進行升級改造，共同構建先進自動化系統，體現自動化控制時代的技術特點。針對智能水電廠運行中的問題，自動化系統可通過系統建立相對統一的操控模式。因水情、水文數據的高度集中和快速處理，在梯級開發的流域中多個水電站可以實現水能的最高利用率，并未下游電站優化發電計劃和泄洪、蓄水計劃的制定提供輔助決策。

5、集中監控。隨著網絡通信技術的發展，實時性、可靠性有良好保障的前提下，多個水電廠集中監控已是發電企業的發展趨勢。既能實現各項設備、環境數據的實施集中處理，又能實現多設備的遠程集中控制。為降低企業生產成本，提高發電效益，方便、快捷的事故處理等方面提供良好的集中處理平臺。

四、現場控制系統智能化應用

智能化是水力發電行業發展趨勢，利用數字控制器可實現水電廠內外一體化控制，減小了人工控制機電設備的難度。未來，智能水電廠將成為水力發電行業的變革趨勢，近年來，以PLC為技術中心，可構建更多種不同的智能操控模式，其數字化應用領域更加廣泛。因此，不能單一地認為PLC具有工業化性能，也要看到PLC在其它領域控制中的性能特點。

1、空調系統?；谥悄芩姀S科技指導下，機械設備面臨的生產任務更多，現有水電廠控制功能達不到預定標準，不利于水電廠一體化發展。我國水電廠科技步入自動化時代，PLC各種虛擬模型在智能水電廠中得到廣泛應用，提升了水電廠智能化水平?；赑LC平臺，智能水電廠空調控制包括：溫度控制、濕度控制、新風、回風、排風的控制狀態及故障報警 冷凍站監控系統。

2、變電系統。隨著科學技術快速發展，PLC在水電廠控制中得到普及應用，體現了自動化控制技術的應用優勢。為了改變傳統工程模式不足，水電廠各個區域執行任務時均采用自動化平臺，利用數字控制器構建新型操控平臺，滿足了水電廠智能操作作業要求。變配電控制中，PLC控制對象包括低壓配電系統、計算機不間斷UPS電源系統、冷凍站配電、變壓器、高壓系統和高壓二次線中的各個點進行監測控制。

3、照明系統。照明系統中由中央監控系統按每天預定的時間順序進行開關控制，監視其開關狀態，工作狀態可用文字、圖形顯示，并經打印機打印。與相同功能的控制器系統相比，PLC實現了水電廠照明智能化。

4、安保系統。為了適應信息化發展趨勢，智能水電廠可應用數字化技術完成區域圖像控制的相關任務，從數據收集、地圖建模、動態展示等方面進行表達。安全監視系統采用微機控制矩陣系統，集中完成視頻切換控制、水平/俯仰/變焦控制及自備檢測功能。結合電子圍欄、門禁系統等智能設備的應用，實現立體的安全保衛功能。

5、安全系統。利用中央處理主機作為操控平臺，選用虛擬技術輔助工業控制系統，可在PLC平臺上預先演練水電廠操作流程，及時發現問題后進行改良處理，避免誤操作導致智能水電廠控制失效。通過遠程采集設備實時狀態，提前對操作票的操作程序進行審查的防誤操作閉鎖系統能有效消除和防止發生惡性誤操作事故的發生。由帶電顯示、電磁閉鎖、電子門禁等組成的防止誤觸電系統，能在人員接近高壓帶電設備時提前發出警告并閉鎖通行通道或屏柜等方式徹底防止人員觸電傷害事故。

6、大壩和水工設施實時監測系統。數字控制器用于智能水電廠具有先進性，能夠為水電廠控制作業提供精準化定位服務，保持水電廠項目執行中獲取準確的地質信息，實時監測大壩和水工建筑的位移、變形、滲漏等信息，提升了智能水電廠自動化控制水平。

結論

總之，智能水電廠是各項先進技術的綜合應用，體現了當代科技對水電廠建設的技術指導作用。為了改變早期水電廠建設模式的不足，要積極采用新技術參與控制運行，以自動化為中心構建智能平臺。本次通過繼電保護、生產調度、現場控制等，靈活應用計算機系統、PLC控制器、傳感器等結構模塊，加快了水電廠自動化系統技術應用建設。

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作者簡介：

黃湘（出生于1971年9月-），男，漢族，湖南資興人，大學本科，電氣工程師，主要從事水電廠運行、維護及其管理工作。