沅水流域梯級集控及流域水電站智能化建設(shè)規(guī)劃淺析

劉書玉，張維力，武　媛，衛(wèi)　效

（中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京　100024）

沅水流域梯級集控及流域水電站智能化建設(shè)規(guī)劃淺析

劉書玉，張維力，武媛，衛(wèi)效

（中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100024）

摘要：結(jié)合當(dāng)前智能化技術(shù)的發(fā)展和沅水流域的特點(diǎn)，對沅水流域梯級集控和各水電站的智能化建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃，提出了智能化建設(shè)的總目標(biāo)和總原則。著重對沅水流域集控中心的智能化建設(shè)和各流域水電站的智能化建設(shè)分別進(jìn)行了規(guī)劃和構(gòu)想，同時(shí)對智能化建設(shè)的實(shí)施進(jìn)行了規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：沅水；流域；集控；智能化；IEC61850；一體化管控平臺

1　沅水流域水電概況

沅水發(fā)源于貴州省東南部，是洞庭湖四水之一，全長1050 km，總落差1035m，流域面積90000 km2。河網(wǎng)呈羽毛狀分布，較大支流舞水、辰水、武水、酉水均在左岸，較小支流渠水、巫水、溆水均在右岸。左岸支流面積約為右岸的2倍。

五凌公司先后在沅水流域建成五強(qiáng)溪、凌津?yàn)?、洪江、碗米坡、三板溪、掛治、白市、托?座水電站。沅水流域已建在建電廠的總裝機(jī)容量435萬kW，湘江流域已建近尾洲水電廠6.3萬kW，資江流域馬跡塘、東坪、株溪口水電廠共20.15萬kW。貴州黔東火電廠（2×60萬kW）已于2008年投產(chǎn)發(fā)電。公司目前共有12座大壩，13個(gè)電廠，已投產(chǎn)容量459.46 萬kW，在建裝機(jī)容量245萬kW。

目前經(jīng)過對各流域電站特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，結(jié)合五凌公司智能化建設(shè)的需求，選取五凌公司集控中心以及洪江、碗米坡、三板溪及近尾洲4個(gè)電站（碗米坡、三板溪為混流式機(jī)組，洪江、近尾洲為貫流式機(jī)組）進(jìn)行智能化改造規(guī)劃。集控中心設(shè)置在長沙五凌公司辦公大樓內(nèi)。

2　國內(nèi)外智能化水電站發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

經(jīng)過多年的不懈努力，我國各流域水電公司已先后建立了梯級集控中心自動化系統(tǒng)，流域電站監(jiān)控、水情水調(diào)、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測、繼電保護(hù)、大壩監(jiān)測、計(jì)量等自動化系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用，技術(shù)已趨于成熟，為智能化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。為流域各電站實(shí)現(xiàn)“無人值班”(少人值守)，提高水利水電工程的安全運(yùn)行和自動化管理水平發(fā)揮了重要作用。

由于各自動化、信息化應(yīng)用系統(tǒng)間沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)接口種類繁多，數(shù)據(jù)共享、互動困難，距智能化水電廠信息化、自動化、互動化發(fā)展目標(biāo)的要求有較大差距，嚴(yán)重制約了綜合效益的有效發(fā)揮。開展智能化研究，建設(shè)信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)信息資源整合共享，集中管理并綜合運(yùn)用的需求越來越強(qiáng)烈。智能化已成為國際水電自動化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

目前，國內(nèi)外較早開展智能化控制系統(tǒng)技術(shù)研究的是智能電網(wǎng)領(lǐng)域，智能電網(wǎng)基于標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，是電力工業(yè)的未來發(fā)展方向，主要技術(shù)問題已基本解決，智能化數(shù)字化變電站已成為新建變電站的主流。而智能化建設(shè)在發(fā)電領(lǐng)域還處于剛剛起步階段，主要是因?yàn)榘l(fā)電環(huán)節(jié)涉及的設(shè)備與系統(tǒng)更多更復(fù)雜，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范還需完善，智能化建設(shè)遇到的問題技術(shù)難度較大。

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子式電流電壓互感器、智能化開關(guān)等各種一次智能化設(shè)備的完善，最終將從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的智能水電廠。在全數(shù)字化的智能化水電廠，各種智能設(shè)備均遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，所有數(shù)據(jù)均具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并按標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議互聯(lián)，保證了站內(nèi)的各個(gè)智能設(shè)備之間具有良好的互操作性，同時(shí)因采用智能化的一次設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的二次設(shè)備，數(shù)據(jù)的采集、傳輸和設(shè)備控制均基于光纖，節(jié)約了大量二次電纜，并可徹底解決電站抗干擾問題，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工效率，從而減少電站投資。

開展智能化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，研制智能化建設(shè)關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)，重點(diǎn)放在提升安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，以水電工程信息化、自動化為基礎(chǔ)，研究自動控制系統(tǒng)智能化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的無縫連接，通過建立一體化系統(tǒng)信息平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互動，提高系統(tǒng)之間的智能協(xié)調(diào)與安全運(yùn)行水平，并最終實(shí)現(xiàn)智能決策、優(yōu)化運(yùn)行，有效發(fā)揮流域電站經(jīng)濟(jì)效益的智能化應(yīng)用目標(biāo)。

在流域智能化水電廠建設(shè)方面，重點(diǎn)是進(jìn)行水電機(jī)組狀態(tài)檢修、梯級水電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、梯級集控中心自動化系統(tǒng)、信息統(tǒng)一平臺、大壩監(jiān)測自動化、電站自動化等方面的智能化研究與建設(shè)，提升發(fā)電站的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提高機(jī)組的可觀可控可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)接入快速化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，以強(qiáng)化電廠對電網(wǎng)的支撐能力，提升電網(wǎng)與發(fā)電廠智能協(xié)調(diào)水平。

3　設(shè)計(jì)依據(jù)與規(guī)程規(guī)范

智能化水電廠設(shè)計(jì)應(yīng)遵循IEC61850、IEC61970、IEC60870以及國家、行業(yè)和企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4　流域智能化建設(shè)總目標(biāo)與原則

通過采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，建立全流域各電廠所有信息采集、傳輸、分析、處理的數(shù)字化統(tǒng)一信息平臺，實(shí)現(xiàn)水電廠的自動運(yùn)行和遠(yuǎn)方控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化調(diào)度、智能分析決策等高級應(yīng)用功能，通過系統(tǒng)功能整合，簡化現(xiàn)有的水電廠監(jiān)測設(shè)備，系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)、可靠。僅用一套間隔層測控裝置實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測控、錄波、測距、選線等自動化功能，使現(xiàn)場設(shè)備大大減少和簡化，顯著降低一次性設(shè)備成本和運(yùn)行維護(hù)成本；充分發(fā)揮智能水電廠的技術(shù)優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和自動化水平，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

4.1流域智能化建設(shè)總目標(biāo)

沅水流域梯級集控智能化及智能化水電廠建設(shè)的總體目標(biāo)是進(jìn)一步提高發(fā)電生產(chǎn)及管理的智能化程度，提高設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益，為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修、智能分析決策等高級應(yīng)用功能創(chuàng)造條件。具體目標(biāo)如下：

（1）生產(chǎn)過程控制的智能化：完成梯級電站自動化系統(tǒng)智能化改造與建設(shè)，通過通信傳輸和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域梯級各電站遠(yuǎn)方智能集中控制。

（2）運(yùn)行調(diào)度決策的智能化：完成水情、氣象、水調(diào)和防汛決策指揮等系統(tǒng)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)梯級水庫智能化聯(lián)合調(diào)度，提高流域梯級經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

（3）設(shè)備檢修決策、大壩安全監(jiān)測、設(shè)備運(yùn)行管理的智能化：完成狀態(tài)檢修系統(tǒng)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、斷路器等主要發(fā)電設(shè)備及水工建筑物的在線狀態(tài)監(jiān)測和故障智能診斷，提高設(shè)備故障診斷水平，減少運(yùn)行維護(hù)及檢修成本。

（4）數(shù)據(jù)信息平臺的一體化：完成數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一平臺建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)各自動化系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集之間的IEC61850互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、管理信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享與綜合應(yīng)用。

（5）經(jīng)濟(jì)效益的最大化：提高設(shè)備安全運(yùn)行水平，全面提升經(jīng)濟(jì)效益，提高全員勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。

4.2智能化建設(shè)總原則

（1）安全可靠性：智能化建設(shè)首先必須遵守安全、可靠性的原則。應(yīng)采用成熟可靠的技術(shù)和產(chǎn)品，確保智能化系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

（2）開放性：廣泛采用國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如IEC61850，提高系統(tǒng)開放性。應(yīng)選用國際知名廠商的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，以方便備品備件及后續(xù)升級。

（3）先進(jìn)性：追求技術(shù)先進(jìn)和一定的超前性，但不盲目追求先進(jìn)而損害安全可靠性。逐步實(shí)施由電子式互感器、智能開關(guān)等智能化設(shè)備進(jìn)行一次設(shè)備智能化改造建設(shè)，在二次設(shè)備、故障診斷與狀態(tài)檢修、水庫優(yōu)化調(diào)度和水能最佳利用等方面充分考慮技術(shù)的先進(jìn)性與生產(chǎn)的安全性的合理平衡。

（4）經(jīng)濟(jì)性：在確保智能化目標(biāo)完成的前提下，優(yōu)先進(jìn)行基礎(chǔ)條件好、技術(shù)相對成熟部分設(shè)備和系統(tǒng)的智能化建設(shè)，避免投資浪費(fèi)。在確保電力系統(tǒng)安全的前提下，重點(diǎn)關(guān)注電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（5）實(shí)效性：流域梯級集控智能化及智能化水電廠均是新生事物，在國際上沒有標(biāo)準(zhǔn)，沒有先例可借鑒，工作量大，涉及面廣，應(yīng)以提高決策智能化、安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等為重點(diǎn)，以影響上述因素最突出的設(shè)備和系統(tǒng)為突破口，積極穩(wěn)妥，逐步展開，取得實(shí)效。

5　智能化建設(shè)規(guī)劃范圍

沅水流域規(guī)劃范圍主要包括集控中心和流域各電站。集控中心在建立統(tǒng)一管控平臺的基礎(chǔ)上，研究各系統(tǒng)高級應(yīng)用分析功能，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的無縫連接，數(shù)據(jù)共享與互動，提高系統(tǒng)之間的智能協(xié)調(diào)與安全運(yùn)行水平，并最終實(shí)現(xiàn)智能決策、優(yōu)化運(yùn)行，有效發(fā)揮流域電站經(jīng)濟(jì)效益的智能化應(yīng)用目標(biāo)。

而各流域水電廠則在構(gòu)建智能化體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及共享、水電機(jī)組等主要設(shè)備的狀態(tài)檢修及運(yùn)行監(jiān)視、信息統(tǒng)一平臺建設(shè)等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、友好互動目標(biāo)的智能化水電廠。

5.1集控中心智能化建設(shè)規(guī)劃

集控中心智能化建設(shè)主要包括：一體化管控平臺的智能化建設(shè)；狀態(tài)檢修智能化建設(shè)；沅水流域梯級水電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、大壩安全監(jiān)測智能化建設(shè)；流域梯級集控中心自動化系統(tǒng)智能化建設(shè)；應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化建設(shè)以及基礎(chǔ)支撐智能化建設(shè)等。

（1）一體化管控平臺的智能化建設(shè)

通過統(tǒng)一規(guī)范的傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)行各應(yīng)用系統(tǒng)的智能化建設(shè)，整合離散的各個(gè)子系統(tǒng)，建立滿足二次安全防護(hù)要求的流域各梯級水電廠信息統(tǒng)一平臺，形成流域各梯級電廠數(shù)據(jù)信息中心，實(shí)現(xiàn)流域各梯級水電廠監(jiān)控、信息、通信、水情、監(jiān)測等跨安全分區(qū)的各應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換與存儲共享，消滅信息孤島，為智能化水電廠提供統(tǒng)一的信息支撐管理應(yīng)用環(huán)境，滿足流域梯級電站遠(yuǎn)方集控、水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測與診斷等系統(tǒng)的應(yīng)用需求，全面提升流域各梯級水電廠自動化運(yùn)行管理水平和綜合經(jīng)濟(jì)效益。

一體化管控平臺是智能化水電廠控制模式的支撐系統(tǒng)，也是調(diào)度和管理、優(yōu)化效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等高級應(yīng)用功能的基礎(chǔ)系統(tǒng)，它將是電廠與電網(wǎng)形成互動關(guān)系的接口和執(zhí)行者，也是融入智能化電網(wǎng)體系的基礎(chǔ)。分布式一體化管控平臺橫跨安全I(xiàn)區(qū)、安全I(xiàn)I區(qū)和管理信息大區(qū)，并實(shí)現(xiàn)不同安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)信息同步。

（2）狀態(tài)檢修系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

以沅水流域梯級電廠機(jī)電主設(shè)備為實(shí)施對象，建立沅水流域發(fā)電廠設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷中心，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與狀態(tài)檢修智能化決策系統(tǒng)。根據(jù)沅水流域發(fā)電廠的設(shè)備配置、機(jī)型特點(diǎn)、機(jī)組參數(shù)、廠站間通信狀況及在電網(wǎng)中的地位等因素，以及國內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展水平，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系以及監(jiān)測對象、監(jiān)測手段，選擇具有國內(nèi)或國際先進(jìn)技術(shù)水平的硬件、軟件系統(tǒng)平臺，通過在線監(jiān)測與離線監(jiān)測(或巡檢)以及測試數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測與分析。

（3）沅水梯級經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與智能化調(diào)度規(guī)劃

根據(jù)沅水流域的水情自動測報(bào)的數(shù)據(jù)與智能化調(diào)度規(guī)劃，對來水情況進(jìn)行分析，結(jié)合電網(wǎng)的要求，在建立梯級水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和智能化調(diào)度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)長期、中期和短期水電調(diào)度以及智能在線調(diào)度等功能。實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測，智能預(yù)報(bào)，智能調(diào)度，智能管理的梯級經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)。

（4）大壩安全監(jiān)測智能化建設(shè)

大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行是電廠智能化的基礎(chǔ)，通過對大壩等樞紐建筑物安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的大規(guī)模自動化采集、處理、分析、統(tǒng)計(jì)、比較、判斷，進(jìn)而對大壩等建筑物安全狀況進(jìn)行綜合評價(jià)，使安全監(jiān)測成果及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有的作用，為大壩的工程運(yùn)行管理提供專家決策支持，形成大壩及工程運(yùn)行安全評估專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集、集中統(tǒng)一管理和安全評估。

（5）流域集控中心自動化系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

隨著流域梯級水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水情自動測報(bào)系統(tǒng)和水調(diào)自動化系統(tǒng)的實(shí)施和技術(shù)發(fā)展，梯級集控中心在提高流域水電公司管理水平方面已顯現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢，建設(shè)流域梯級集控中心，實(shí)現(xiàn)流域梯級水電資源的優(yōu)化控制管理，已成為各流域水電公司的發(fā)展趨勢和方向。

在實(shí)現(xiàn)流域電廠智能化的基礎(chǔ)上，改造建設(shè)流域梯級集控中心自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水庫群聯(lián)合調(diào)度、流域梯級水電廠遠(yuǎn)方集中控制、機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，可以提高流域梯級電廠運(yùn)行管理的智能化決策水平，減輕運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（6）應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

建設(shè)沅水流域應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)，配套相應(yīng)的指揮調(diào)度場所，包括：指揮調(diào)度大廳、會商室、機(jī)房和值班室，提供實(shí)體運(yùn)行環(huán)境，安裝部署基礎(chǔ)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件，并根據(jù)應(yīng)急調(diào)度指揮需求開發(fā)應(yīng)用軟件，通過應(yīng)急通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等硬件基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急系統(tǒng)與信息統(tǒng)一平臺和其他系統(tǒng)的無縫連接，為全面提升沅水流域預(yù)防和處理突發(fā)事件能力提供完善的技術(shù)保障和工具。

（7）流域集控中心基礎(chǔ)支撐建設(shè)規(guī)劃

為保證集控中心正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在集控中心和電廠建立統(tǒng)一的電源系統(tǒng)、衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)以及動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

5.2各流域水電站的智能化建設(shè)規(guī)劃

各流域水電站的智能化建設(shè)主要包括：電站一體化平臺的智能化建設(shè)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)智能化改造建設(shè)；電站一次設(shè)備智能化改造建設(shè)；繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化建設(shè)；電站輔助控制系統(tǒng)智能化改造建設(shè)以及安全防護(hù)等系統(tǒng)聯(lián)動智能化建設(shè)等。

（1）電站一體化平臺的智能化建設(shè)

電站級一體化平臺，通過高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)全廠集中監(jiān)控及人機(jī)聯(lián)系功能。以標(biāo)準(zhǔn)IEC61850規(guī)約為基礎(chǔ)，將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或集控中心，并接收調(diào)度或集控中心有關(guān)控制命令，轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；具有對間隔層、過程層諸設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。一體化平臺主要以生產(chǎn)（安全一區(qū)）為主，在電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)建立安全三區(qū)，實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等高級應(yīng)用功能。

（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)規(guī)劃

流域梯級電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化建設(shè)規(guī)劃主要包括：基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系和建模原則，完成智能化水利水電工程自動控制系統(tǒng)總體改造，根據(jù)水電廠內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性抽象出物理和信息模型，建立智能化水電廠信息模型，通過采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，改造建設(shè)新一代水電廠自動控制系統(tǒng)平臺。

通過流域梯級電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)，可全面提升智能化水平，提升發(fā)電站的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提高機(jī)組的可觀可控可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)接入快速化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，強(qiáng)化電廠對電網(wǎng)的支撐能力，提升網(wǎng)廠智能協(xié)調(diào)水平。

（3）流域梯級電站一次設(shè)備智能化改造建設(shè)規(guī)劃一次設(shè)備智能化是智能水電站的重要標(biāo)志之一。根據(jù)沅水流域梯級各水電站的設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行各電站的一次設(shè)備智能化改造建設(shè)。主要包括：

1）變壓器智能化；

2）開關(guān)設(shè)備智能化；

3）避雷器設(shè)備智能化；

4）電容性設(shè)備智能化；

5）電子式互感器。

（4）繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化改造建設(shè)規(guī)劃

根據(jù)沅水流域電站設(shè)備現(xiàn)狀，配套完成繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化改造。實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置數(shù)字化接口(包括測量回路即電流、電壓互感器采用光電互感器)，保護(hù)壓板可遠(yuǎn)方投退，測量回路、跳閘回路、信號回路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信(連接)。進(jìn)行線路、發(fā)變組故障錄波器智能化改造建設(shè)，采用微機(jī)型綜合自動化裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、信號監(jiān)測功能的智能化。

（5）輔機(jī)系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)規(guī)劃

通過輔機(jī)系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)，完善包括機(jī)組調(diào)速、勵(lì)磁、輔助設(shè)備監(jiān)測與控制種類和范圍，滿足智能化水電廠高速實(shí)時(shí)通信、數(shù)字化、智能化的基本要求。建立智能化輔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使輔助設(shè)備控制系統(tǒng)與主機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字化連接，實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，滿足智能化水電廠的基本要求。

（6）安全防護(hù)多系統(tǒng)聯(lián)動

突破傳統(tǒng)的水電廠生產(chǎn)運(yùn)行控制與管理的思路，合理規(guī)劃聯(lián)動模式和聯(lián)動策略，由一體化管控平臺以及各需要聯(lián)動的子系統(tǒng)間通過聯(lián)動信息的交互解析實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、工業(yè)電視、門禁、五防、消防及通風(fēng)等系統(tǒng)的聯(lián)動，充分利用大量有效信息，輔助決策，提高操作的可靠性、安全性以及工作效率。

6　智能化系統(tǒng)總體規(guī)劃及建設(shè)步驟

沅水流域智能化建設(shè)必須根據(jù)沅水流域?qū)嶋H需求，進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，分階段、分層次開發(fā)建設(shè)，逐步建成具有國際先進(jìn)水平和可持續(xù)發(fā)展能力的智能化水電廠。

（1）總體規(guī)劃：對沅水流域智能化建設(shè)進(jìn)行全面規(guī)劃，確定建設(shè)目標(biāo)和范圍，明確各系統(tǒng)間的關(guān)系?？傮w規(guī)劃是否科學(xué)合理關(guān)系到最終總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，關(guān)系到總的成果水平。

根據(jù)目前現(xiàn)有的流域水電廠運(yùn)行方式，沅水流域水電廠智能化系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的模塊化總體架構(gòu)，由一系列具有特定功能的智能化應(yīng)用系統(tǒng)的有機(jī)集成構(gòu)成全流域分層分區(qū)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，其中分層是從系統(tǒng)總體架構(gòu)上進(jìn)行劃分，分區(qū)則是根據(jù)系統(tǒng)安全防護(hù)的等級進(jìn)行劃分。

沅水流域智能化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上可分為3個(gè)層次，即：流域集控中心層、廠站層和設(shè)備現(xiàn)地層。在控制層面上可分為：上級調(diào)度部門控制、集控中心控制、水電站監(jiān)控系統(tǒng)控制和設(shè)備現(xiàn)地控制4個(gè)層次。

流域梯級集控中心層與所屬各梯級電站廠站層通過梯級電站專用光纖通信網(wǎng)進(jìn)行連接；同時(shí)通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與上級網(wǎng)/省調(diào)中心互連。

（2）詳細(xì)設(shè)計(jì)：在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，針對智能化建設(shè)的每個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)行沅水流域智能化建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、功能、設(shè)備配置、性能指標(biāo)和實(shí)施進(jìn)度、資源配置等方面。詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全面論證和評審，以確保方案切實(shí)完整可行，為智能化建設(shè)的順利進(jìn)行打好基礎(chǔ)。

（3）研究開發(fā)：沅水流域智能化建設(shè)是一個(gè)全新的復(fù)雜系統(tǒng)工程，除承建廠家外，公司應(yīng)組織強(qiáng)有力的工程技術(shù)隊(duì)伍參與聯(lián)合設(shè)計(jì)與研究開發(fā)，以便緊密結(jié)合電廠實(shí)際，解決智能化建設(shè)中的技術(shù)難題，滿足實(shí)用化要求。各系統(tǒng)均應(yīng)首先通過實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)測試驗(yàn)證。

（4）分步實(shí)施：根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)及產(chǎn)品的情況，結(jié)合沅水流域的實(shí)際情況，分步實(shí)施。按照先主要系統(tǒng)，后子系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的順序進(jìn)行建設(shè)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的無縫銜接。

首先建立沅水流域梯級智能化集控中心，結(jié)合流域各水電站的接入要求以及各電站的實(shí)際情況，對碗米坡、洪江、三板溪和近尾洲電站進(jìn)行升級改造，包括以下內(nèi)容：

建立電站級一體化平臺，升級改造可兼容IEC61850的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；補(bǔ)充完善機(jī)組、主變以及GIS的在線監(jiān)測系統(tǒng)；補(bǔ)充完善各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及故障信息。實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視及門禁、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動。完善電站動力、環(huán)境等參數(shù)和信息。完善水情測報(bào)和大壩監(jiān)測系統(tǒng)等。

（5）持續(xù)改進(jìn)：在每一個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)過程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)措施，不斷提高完善各個(gè)系統(tǒng)功能和性能。

（6）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：在系統(tǒng)完成建設(shè)后，要認(rèn)真組織項(xiàng)目驗(yàn)收、專家鑒定和后評估，以利于進(jìn)一步推廣應(yīng)用和借鑒。

中圖分類號：TV736

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5387（2015）07-0014-05

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.004

收稿日期：2015-04-30

作者簡介：劉書玉（1973-），男，教授級高級工程師，從事電氣二次設(shè)計(jì)和技術(shù)管理工作。