基于智能水電廠的水調(diào)自動化系統(tǒng)及其應(yīng)用研究

汪洋

摘 要：文章對水調(diào)自動化系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行介紹，分析水調(diào)自動化系統(tǒng)業(yè)務(wù)實施流程，并對水調(diào)自動化系統(tǒng)的具體應(yīng)用情況進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能水電廠 水調(diào)自動化系統(tǒng) 應(yīng)用

1引言

在目前基于集成、統(tǒng)一以及可靠的軟硬件平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行智能水電廠建設(shè)的過程中，需要通過可靠的控制方法以及數(shù)據(jù)收集和分析技術(shù)、智能化的決策支持技術(shù)來對水電廠運行和設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行收集和分析，然后是實現(xiàn)對水電廠安全經(jīng)濟(jì)運行的控制以及生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高。在目前的智能水電廠建設(shè)和技改過程中，水調(diào)自動化系統(tǒng)可以對實時的雨水情和電力數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對水電廠水庫發(fā)電以及防洪等調(diào)度和管理，需要從系統(tǒng)對象建模和數(shù)據(jù)交互、水調(diào)系統(tǒng)信息集成以及系統(tǒng)平臺研究等幾個方面進(jìn)行智能水電廠水調(diào)自動化系統(tǒng)的建設(shè)和完善。

2水調(diào)自動化系統(tǒng)的整體架構(gòu)

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

目前智能水電廠中應(yīng)用的水調(diào)自動化系統(tǒng)主要由水庫調(diào)度專業(yè)應(yīng)用、水情信息采集系統(tǒng)能夠以及水庫調(diào)度系統(tǒng)組成。其中水庫調(diào)度專業(yè)應(yīng)用中的模塊主要有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、中長期水文預(yù)報、發(fā)電調(diào)度、節(jié)水增發(fā)、資料整編、實時調(diào)度、防洪調(diào)度、洪水預(yù)防和模塊。而水庫調(diào)度系統(tǒng)中的模塊則主要有畫面編輯、查詢平臺、調(diào)度值班、Web應(yīng)用、第三方接口、數(shù)據(jù)處理、對外通信、信息采集與交換、數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)服務(wù)和后臺管理等模塊組成。水情信息采集系統(tǒng)則主要有數(shù)據(jù)采集和遙測接收等模塊組成。上述三個主要部分主要是在智能水電廠一體化管控平臺上建立起來的，在此基礎(chǔ)上不僅可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的信息收集和交換，通過不同的前臺界面以及后臺服務(wù)來向不同的用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用、信息檢索以及圖形交互等需求。而且可以在專業(yè)系統(tǒng)智能化發(fā)展的推動下來實現(xiàn)對水庫優(yōu)化運行措施的制定來實現(xiàn)對水能利用效率的提高。也就說在進(jìn)行水調(diào)自動化系統(tǒng)的建設(shè)時，需要在智能水電廠一體化管控平臺上對智能應(yīng)用功能組件進(jìn)行解決，而且要對此管控平臺之間的協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行充分考慮，并且需要完成以下幾個方面的內(nèi)容：首先就是對水調(diào)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和信息模型進(jìn)行分析以及進(jìn)行水調(diào)應(yīng)用統(tǒng)一系統(tǒng)模型的設(shè)計，滿足水電廠智能化設(shè)施之間在一定的標(biāo)準(zhǔn)之下進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換的目的。其次就是通過對此管控平臺中間件的合理選擇來確保服務(wù)發(fā)布管理的規(guī)范性和統(tǒng)一性，并且滿足進(jìn)行業(yè)務(wù)模塊以及分層設(shè)計高效共享的要求。最后就是對水調(diào)信息資料的高度集成以及分析和應(yīng)用功能進(jìn)行研發(fā)。

2.2信息流程處理

水調(diào)自動化系統(tǒng)運行中主要的數(shù)據(jù)來源就是水情測報信息數(shù)據(jù)，然后將此數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)中心庫進(jìn)行傳輸和在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行實時儲存，在數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行歷史信息數(shù)據(jù)的匯總，滿足信息數(shù)據(jù)實時性的要求。然后就可以采用各種功能模塊來對這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并得出平臺所需要的各種信息結(jié)果。為了滿足不同客戶的需求則需要通過不同的客戶端來進(jìn)行展示，實現(xiàn)通過服務(wù)平臺以及外聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息的交流和溝通。

3水調(diào)自動化系統(tǒng)業(yè)務(wù)實施流程

水調(diào)自動化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實施流程最開始從氣象預(yù)報開始，這就需要氣象臺對短期以及中期的天氣情況進(jìn)行預(yù)報，然后在此基礎(chǔ)上就會通過水調(diào)自動化系統(tǒng)中的集成能量管理系統(tǒng)以及水情自動預(yù)報系統(tǒng)來對氣象、水情以及雨情等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動收集和分析，然后根據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果來對水庫調(diào)度、水務(wù)綜合管理以及水文預(yù)報進(jìn)行優(yōu)化，并將此數(shù)據(jù)作為發(fā)電、防洪等水庫調(diào)度、以及向單個水電站或水電站群進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，還有上下級之間的調(diào)度系統(tǒng)通信提供數(shù)據(jù)支持。

在根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)電調(diào)度優(yōu)化的過程中，就是在一定的調(diào)度時間內(nèi)對水庫庫容初期或者末期的對應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行分析以及對具體的來說情況和其他的約束因素進(jìn)行分析，通過具體決策的實施確保調(diào)度期間的合理用水，確保發(fā)電運行始終處于最佳狀態(tài)。在上述過程中需要按照以下步驟來進(jìn)行優(yōu)化：首先就需要對水情系統(tǒng)中特定的用水量來進(jìn)行讀取，而且要結(jié)合近期的實際發(fā)電曲線和電網(wǎng)符合曲線進(jìn)行分析，制定目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)目標(biāo)來確保滿足所有的約束因素，然后通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模式來進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)對水電站群發(fā)電生產(chǎn)過程線的獲取。最后在通過計算人員對其進(jìn)行修正和上報。其次就是受到網(wǎng)調(diào)下達(dá)的發(fā)電調(diào)度計劃之后，在滿足上述約束條件的情況下執(zhí)行“以電定水”的原則來實現(xiàn)對負(fù)荷曲線的分析。最后就是在滿足安全約束條件下，按照盡量降低耗煤量、耗水量或者耗能量的要求來進(jìn)行優(yōu)化分配，對發(fā)電調(diào)度計劃進(jìn)行分解并向各個部門進(jìn)行下發(fā)和執(zhí)行。這樣在分析下一輪的優(yōu)化發(fā)電計劃的同時，就會實現(xiàn)上述控制系統(tǒng)的閉環(huán)運行，而且在運行中要不斷進(jìn)行修正和優(yōu)化，實現(xiàn)水能利用效率的提升以及對此流域中各個水電站發(fā)電機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合經(jīng)濟(jì)運行目標(biāo)的實現(xiàn)。

4水調(diào)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1數(shù)據(jù)收集和通信

水調(diào)自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)收集和通信主要是通過水情遙測站以及此系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)施以及軟件來實現(xiàn)的，而且在此過程中要基于TCP/IP協(xié)議以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)通信并確保通信的有效性。其中需要通過智能電子設(shè)施來進(jìn)行溫度、雨水情以及電壓等信息的收集，并通過水調(diào)數(shù)據(jù)平臺嚴(yán)格執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行信息的傳輸，以及在相應(yīng)的輸出系統(tǒng)平臺上使用。

4.2數(shù)據(jù)交換

在IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行面向水調(diào)應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建，對各方進(jìn)行通信的服務(wù)智能化管理與虛擬化交互進(jìn)行支持?；谒{(diào)自動化系統(tǒng)來對水調(diào)自動化CIS進(jìn)行定義，規(guī)定組件信息交換或者訪問公開數(shù)據(jù)而應(yīng)該實現(xiàn)的各類接口，通過CIS建立的高效的總線結(jié)構(gòu)以及通信模型來對各個組件進(jìn)行連接，在此模式的支持下實現(xiàn)通信連接數(shù)量的增加以及組件之間互操作性的提升。

5結(jié)語

在目前智能水電廠的建設(shè)和技改過程中，水調(diào)自動化系統(tǒng)是其中比較重要的建設(shè)內(nèi)容，可以在報表、人機(jī)界面、模型管理以及數(shù)據(jù)庫管理中提供高效、準(zhǔn)確且統(tǒng)一的解決措施，滿足不同領(lǐng)域的不同需求，而且通過可視化的應(yīng)用平臺以及標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范來滿足廣大用戶對業(yè)務(wù)應(yīng)用、信息檢索以及圖形交互的需求，實現(xiàn)水調(diào)系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)圖表、數(shù)據(jù)報警以及實時監(jiān)視等方面的應(yīng)用目標(biāo)，促進(jìn)智能水電廠的建設(shè)和完善。

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