試論抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)智能化建設(shè)措施

鐵瑛

摘 要：抽水蓄能電站建設(shè)正朝智能化方向發(fā)展，建設(shè)過程中自動化技術(shù)的水平逐漸完善，已經(jīng)比較成熟。隨著抽水蓄電站建設(shè)的不斷研究，智能化建設(shè)方向已經(jīng)成為當(dāng)前的主要研究方向。該文對抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)智能化建設(shè)作出淺要分析，期望為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站 智能化 自動化系統(tǒng) 實(shí)施途徑

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0072-02

這些年來，隨著科技的進(jìn)步，我國在積極推進(jìn)智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)工作，抽水蓄能電站作為電網(wǎng)調(diào)節(jié)、安全穩(wěn)定和提升電能質(zhì)量的重要組成部分，其智能化建設(shè)將是今后的主要方向和全新目標(biāo).目前，智能變電站技術(shù)已基本成熟，目前智能電網(wǎng)重要的標(biāo)準(zhǔn)體系中IEC 61850作為電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域唯一的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，在智能變電站中成功運(yùn)用，并且獲得較好的效果。通過它實(shí)現(xiàn)了智能變電站的運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)化，使得智能變電站的工程實(shí)施變得規(guī)范、統(tǒng)一和透明。對建設(shè)抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)智能化起到了不可替代性的作用。

智能化管理在我國電站建設(shè)中的調(diào)速、繼電保護(hù)與監(jiān)測等方面廣泛應(yīng)用，并且技術(shù)水平相對較高。但因規(guī)范和接口標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，未能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的共享化，無法充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)間功能，影響智能電網(wǎng)建設(shè)。目前我國變電環(huán)節(jié)在智能電網(wǎng)建設(shè)中取得了較大的突破，這說明我國發(fā)展的自動化技術(shù)基本成型，可以運(yùn)用到抽水蓄能電站的建設(shè)中。

1 構(gòu)成智能化抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)的主要部分

智能化抽水蓄能電站的建設(shè)是一個(gè)長期復(fù)雜的工程，其中包括抽水蓄能電站的建設(shè)、運(yùn)行及管理的各個(gè)方面。與此同時(shí)，想要整個(gè)行業(yè)向智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的發(fā)展，那么對于智能抽水蓄能電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施就非常重要，這也是未來抽水蓄能電站的發(fā)展方向。

查看設(shè)計(jì)的要求，可以知道在智能化抽水蓄能電站里設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。據(jù)IEC 61850 通信協(xié)議定義，其中過程層、現(xiàn)地層和系統(tǒng)層是抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)的組成部分。

1.1 過程層

過程層是一次設(shè)備和二次設(shè)備的進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的位置，是由變壓器、電子互感器、隔離開關(guān)和合并單元等元件組成。主要可以完成運(yùn)行信息的監(jiān)測與采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)與監(jiān)察等功能。及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，有利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2 現(xiàn)地層

水電站里一般會設(shè)置不同的現(xiàn)地控制單元，為了監(jiān)控不同的對象。它主要是由繼電保護(hù)系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、現(xiàn)地控制單元（LCU）等幾部分組成，主要作用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息采集，然后匯總計(jì)算，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、控制、保護(hù)等功能，并且可以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方控制器和互感器通信。同時(shí)具備與系統(tǒng)層和過程層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

1.3 系統(tǒng)層

系統(tǒng)層是建立在一體化平臺的基礎(chǔ)上，由數(shù)據(jù)服務(wù)器（主計(jì)算機(jī)）、操作員工作站、保護(hù)故障信息系統(tǒng)和其它各種應(yīng)用功能站組成，主要作用于整體性的監(jiān)控、警告、數(shù)據(jù)通信和對信息采集、處理、保護(hù)等功能，可以在設(shè)備出現(xiàn)故障的第一時(shí)間進(jìn)行控制，避免不必要的損失。

2 實(shí)施途徑

想要在抽水蓄能電站里實(shí)現(xiàn)智能化，是需要一次設(shè)備和二次設(shè)備一起進(jìn)步才能夠?qū)崿F(xiàn)的。目前，二次設(shè)備的智能化發(fā)展明顯比一次設(shè)備發(fā)展的快，所以還是需要一段時(shí)間，才能實(shí)現(xiàn)智能化的抽水蓄能電站，隨著新型能源的開發(fā)規(guī)模越來越大，人們對所需供電量也逐漸提升，對于抽水蓄能電站的發(fā)展也應(yīng)該加快腳步。

抽水蓄能電站智能化建設(shè)可以說是一項(xiàng)具有難度的系統(tǒng)工程，在建設(shè)過程中會遇到生產(chǎn)、運(yùn)行以及維護(hù)等一些問題，其中涉及到的內(nèi)容相對較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，對技術(shù)的要求較高。在建設(shè)過程中，應(yīng)該按照統(tǒng)一規(guī)劃進(jìn)行分布管理，避免出現(xiàn)重復(fù)性建設(shè)。根據(jù)實(shí)際情況有階段性的進(jìn)行實(shí)施，并與未來發(fā)展水平相適應(yīng)，避免造成浪費(fèi)資源，應(yīng)該最大化的利用資源。

以現(xiàn)在的情況來分析，對于智能化的傳感器和開關(guān)組件來說，相關(guān)的技術(shù)程度還沒有達(dá)到真正的穩(wěn)定和成熟，所以，在抽水蓄能電站的智能化建設(shè)中，技術(shù)工作者將它分為兩個(gè)組成部分。

2.1 二次設(shè)備的智能化

目前，該階段重點(diǎn)還是要放在二次智能設(shè)備、一體化數(shù)據(jù)平臺和高級智能應(yīng)用軟件的開發(fā)和研究上面，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)化、集成標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)共享化、運(yùn)管一體化和業(yè)務(wù)互動化，運(yùn)行最優(yōu)化，決策智能化，提高抽水蓄能電站的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，提升網(wǎng)與廠之間的智能協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)時(shí)性。

在二次設(shè)備智能化中，關(guān)于智能設(shè)備的選擇至關(guān)重要，可以提高二次設(shè)備的工作效率和減少故障發(fā)生的概率。在選擇設(shè)備時(shí)，盡量選擇支持 IEC 61850 協(xié)議的設(shè)備，如果選擇暫不支持協(xié)議的設(shè)備，就需要使用規(guī)約轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將其連接起來。

使二次設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、共享化以及一體化的方向發(fā)展，從而保證二次設(shè)備更加的穩(wěn)定和可靠。在系統(tǒng)中主要運(yùn)用2層結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理（如圖1所示），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層和現(xiàn)地層的智能化發(fā)展，而一次設(shè)備依然采用傳統(tǒng)的連接方式。這樣一來，抽水蓄能電站的智能化建設(shè)水平會顯著的提高，并且會進(jìn)一步提升系統(tǒng)的性能。

2.2 一次設(shè)備的智能化

一次設(shè)備智能化是指綜合監(jiān)控保護(hù)、信息通信等技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)信息流、業(yè)務(wù)流、電力流一體化的需要。確保設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。一次設(shè)備的智能化可監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和判斷故障發(fā)生的前兆。讓操作人員可以提前預(yù)防，及時(shí)通知維修部門來進(jìn)行合理的檢修。在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能對設(shè)備進(jìn)行故障分析，對故障損壞部位和嚴(yán)重程度來進(jìn)行科學(xué)的判斷，這是一次設(shè)備智能化的重要要求。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里，由現(xiàn)地層和系統(tǒng)層的設(shè)備連接所組成的2層結(jié)構(gòu)，慢慢發(fā)展到系統(tǒng)層、現(xiàn)地層和過程層的3層結(jié)構(gòu)。運(yùn)用大量的智能電子設(shè)備在抽水蓄能電站里，實(shí)現(xiàn)對 IEC 61850 協(xié)議的全面支持，經(jīng)過系統(tǒng)的智能化決策和其他功能應(yīng)用的相互結(jié)合使電站能夠自動運(yùn)行。

3 結(jié)語

隨著科技在進(jìn)步，我國對抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)智能化的研究越加深入，這使得在生產(chǎn)建設(shè)過程中漸漸的運(yùn)用到自動化技術(shù)，而且由我國自主研發(fā)的自動化的系統(tǒng)技術(shù)，已經(jīng)成功的在許多地方建立起抽水蓄能電站，為當(dāng)?shù)鼐用窠鉀Q工作和生活的問題。并且在發(fā)展與建設(shè)中不斷的完善其技術(shù)，相信在今后，這一項(xiàng)目還會向著更廣闊的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜海軍，王惠民，單鵬珠，等.抽水蓄能電站自動化系統(tǒng)智能化發(fā)展探討[J].水電廠自動化，2015，36（2）：70-72.

[2] 王德寬，張毅，劉曉波，等.農(nóng)場自動化系統(tǒng)總體構(gòu)想[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2011，35（1）：5-9.