基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能化水電站設(shè)計(jì)探討

劉秋華，胡 睿，黃慧民，王漢武

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江省杭州市 311122；2.河海大學(xué)，江蘇省南京市 210098）

0 引言

目前，我國(guó)大中型水電站普遍采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全廠自動(dòng)控制方式，自動(dòng)化程度較高。水電站控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線的通信方式，已基本實(shí)現(xiàn)電站信息數(shù)據(jù)的交換功能。但由于發(fā)展階段和技術(shù)條件限制，各系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，標(biāo)準(zhǔn)差異性大，系統(tǒng)間信息關(guān)聯(lián)交互復(fù)雜，設(shè)備互聯(lián)性差，軟件一致性低，這些都給大數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用帶來很大的困難。傳統(tǒng)水電站向智能水電站的發(fā)展將是一個(gè)必然的趨勢(shì)。2015年，國(guó)電大渡河流域開發(fā)有限公司提出建設(shè)智慧大渡河的宏偉目標(biāo)，沙坪二級(jí)水電站作為智能水電站進(jìn)行建設(shè)試點(diǎn)，華東院在原電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架下，進(jìn)行沙坪二級(jí)水電站智能電站的設(shè)計(jì)探索，成功地應(yīng)用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行智能水電站的建設(shè)，并完成智能巡檢系統(tǒng)、智能鑰匙管理系統(tǒng)等的應(yīng)用，電站首臺(tái)機(jī)組于2017年6月底投入商業(yè)運(yùn)行，成為智能化水電站設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用示例。

1 沙坪二級(jí)水電站簡(jiǎn)介

沙坪二級(jí)水電站位于四川省樂山市峨邊縣，是大渡河規(guī)劃的22個(gè)梯級(jí)水電站中的第20級(jí)。電站裝設(shè)6臺(tái)國(guó)內(nèi)最大單機(jī)容量為58MW 貫流燈泡式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)額定電壓為10.5kV，采用二機(jī)一變擴(kuò)大單元接線，500kV GIS接線為“三進(jìn)二出”五角形接線，2 回500kV出線，1 回接上游沙坪一級(jí)水電站，1 回接入南天變電站。本電站按無人值班“少人值守”設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由大渡河流域梯級(jí)調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行。

2 智能化計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能化計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

根據(jù)DL/T 1547—2016 《智能水電廠技術(shù)導(dǎo)則》，沙坪二級(jí)智能水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，按照機(jī)組、間隔劃分單元，各單元獨(dú)立組網(wǎng)，包括過程層、單元層和廠站層，如圖1所示。單元層包括機(jī)組現(xiàn)地控制系統(tǒng)，如機(jī)組LCU、調(diào)速器以及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器等。單元層控制系統(tǒng)直接與過程層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，采集設(shè)備層的各種信號(hào)并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，可與多種專用功能裝置配套使用；廠站層主要包括中央控制主站、操作員工作站、控制數(shù)據(jù)庫(kù)以及通信工作站等，廠站層承擔(dān)了對(duì)全廠機(jī)組主設(shè)備、輔助設(shè)備、開關(guān)站設(shè)備、公用設(shè)備以及閘門設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控和操作控制任務(wù)。

圖1 智能水電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.1 Smart hydropower network structure

沙坪二級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照智能水電站三層三網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，主要配置安全I(xiàn)區(qū)主要設(shè)備。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各層主要設(shè)備如下：

廠站層：包括2套主服務(wù)器、2套操作員站，2套歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，2套調(diào)度通信服務(wù)器，2套集控通信服務(wù)器，1套廠內(nèi)通信工作站，1套工程師及培訓(xùn)工作站，1套語言及ON-CALL工作站，1套時(shí)鐘同步系統(tǒng)，2套逆變電源系統(tǒng)。

單元層：包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各現(xiàn)地控制單元LCU（包括6套機(jī)組LCU，1套公用LCU，1套開關(guān)站LCU，1套壩區(qū)LCU），機(jī)組保護(hù)、調(diào)速系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)、智能開關(guān)站保護(hù)設(shè)備、以及輔機(jī)及公用系統(tǒng)控制設(shè)備（包括低壓氣控制系統(tǒng)、中壓氣控制系統(tǒng)、檢修排水泵控制系統(tǒng)、滲漏排水泵控制系統(tǒng)、主變消防泵控制系統(tǒng)、全廠消防泵控制系統(tǒng)、主變冷卻水泵控制系統(tǒng)等）等獨(dú)立子系統(tǒng)控制單元。

過程層：包括智能終端、測(cè)控裝置、合并單元以及溫度、壓力、流量、液位、開關(guān)等自動(dòng)化元件。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放的1000M分層分布式雙星型光纖智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通信規(guī)約采用IEC61850，廠站上位機(jī)與單元層智能設(shè)備采用局域網(wǎng)（LAN）連接；與四川電網(wǎng)調(diào)度以及大渡河流域集控中心等外部系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)連接。基于智能化平臺(tái)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)配置如圖2所示。

基于IEC61850的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)由過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和廠站層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。其中，過程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由冗余的GOOSE網(wǎng)和冗余的SV網(wǎng)組成。生產(chǎn)控制大區(qū)采用IEC61850 MMS協(xié)議實(shí)現(xiàn)廠站層與單元層設(shè)備通信，管理信息大區(qū)采用Web Service規(guī)范實(shí)現(xiàn)一體化平臺(tái)與外部系統(tǒng)通信。通信協(xié)議均采用IEC61850。

2.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能

（1）廠站層：廠站層計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)全廠主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，對(duì)全廠所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)視，并接受機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、主變?cè)诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等信息，與省調(diào)進(jìn)行信息交互，接受省調(diào)的調(diào)度指令并向省調(diào)上送電站運(yùn)行信息。與流域集控中心進(jìn)行信息交互，接受流域集控中心的控制指令并上送電站運(yùn)行信息。

圖2 沙坪二級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Computer monitoring system network structure of SPII Hydropower Station

（2）單元層：?jiǎn)卧獙又悄茉O(shè)備與廠站層具有相對(duì)獨(dú)立性，在廠站層設(shè)備故障或者通信中斷時(shí)能夠完成各單元設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理、單元設(shè)備的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)功能。

2.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)單元層設(shè)備配置

（1）監(jiān)控系統(tǒng)各現(xiàn)地控制單元具有智能性和可編程能力，控制系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備的硬件冗余配置方案，兩個(gè)主處理器（CPU）分別安裝在兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)架上，每個(gè)主處理器（CPU）機(jī)架包括主處理器模塊、電源模塊、通信模塊、I/O 通信網(wǎng)絡(luò)模塊，以保證在異常情況下能夠自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)。為確保雙機(jī)熱備用切換時(shí)無擾動(dòng)、實(shí)時(shí)任務(wù)不中斷，每個(gè)CPU分別接入雙星型光纖智能網(wǎng)絡(luò)的A、B網(wǎng)。

（2）為了保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，每臺(tái)機(jī)組配置一套獨(dú)立的水機(jī)保護(hù)PLC。水機(jī)保護(hù)PLC與機(jī)組LCU的主PLC分別獨(dú)立采集水機(jī)事故停機(jī)信號(hào)，包括：調(diào)速器事故低油壓、機(jī)械過速動(dòng)作、電氣一級(jí)過速、電氣二級(jí)過速、機(jī)組振擺保護(hù)動(dòng)作、事故停機(jī)按鈕、中控室事故停機(jī)以及機(jī)組水淹廠房液位信號(hào)等，以保證機(jī)組機(jī)械跳閘回路的獨(dú)立PLC信號(hào)及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組LCU的信號(hào)的冗余，增加信息輸出的安全性和可靠性。

2.4 機(jī)組測(cè)溫系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)

燈泡貫流機(jī)組軸瓦測(cè)溫系統(tǒng)主要包括：正向推力瓦測(cè)溫、反向推力瓦測(cè)溫、徑向瓦測(cè)溫、水導(dǎo)瓦測(cè)溫。每塊瓦設(shè)置雙PT100測(cè)溫電阻。根據(jù)《水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（NB/T 35004—2013）軸瓦溫度設(shè)置兩段定值，第一段定值報(bào)警，第二段定值停機(jī)。為了溫度保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，機(jī)組LCU和水機(jī)保護(hù)PLC分別采集1組RTD測(cè)溫電阻信號(hào)。機(jī)組LCU的PLC每個(gè)溫度RTD模件為8個(gè)輸入。如果將某一個(gè)軸瓦測(cè)溫電阻全部接入同一塊RTD模塊，則當(dāng)這一RTD模塊故障時(shí)，將會(huì)失去機(jī)組對(duì)應(yīng)軸瓦的溫度保護(hù)。因此，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，在進(jìn)行RTD接入時(shí)，將同一軸瓦的測(cè)溫信號(hào)分配到4個(gè)不同的RTD模塊，可以大大提高機(jī)組溫度保護(hù)的可靠性。在溫度停機(jī)的組態(tài)上，根據(jù)燈泡貫流機(jī)組軸承受力的特點(diǎn)，可以采用單點(diǎn)停機(jī)、任意兩點(diǎn)停機(jī)以及相鄰兩點(diǎn)停機(jī)等多種不同停機(jī)邏輯，后期還可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。

3 智能開關(guān)站設(shè)計(jì)

3.1 智能開關(guān)站過程層設(shè)備配置

沙坪二級(jí)水電站500kV GIS開關(guān)站采用三進(jìn)兩出五角形接線，GIS共設(shè)置11個(gè)間隔，其中5個(gè)斷路器間隔，5個(gè)進(jìn)、出線間隔，1個(gè)電抗器間隔。開關(guān)站采用數(shù)字化智能開關(guān)站設(shè)計(jì)，設(shè)置雙星形SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和MMS網(wǎng)。每個(gè)間隔設(shè)置1面間隔智能匯控柜，匯控柜內(nèi)配置合并單元、智能測(cè)控裝置和智能終端。智能開關(guān)站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 智能開關(guān)站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.3 Intelligent switchyard network structure

3.1.1 合并單元MU配置

合并單元按間隔配置，其功能是采集間隔電流、電壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為光纖信號(hào)提供給單元層測(cè)控及保護(hù)設(shè)備。合并單元輸入接口需滿足本間隔電流互感器和電壓互感器信號(hào)接入要求。根據(jù)保護(hù)雙重化的要求，兩套保護(hù)的電壓（電流）采樣值應(yīng)分別取自相互獨(dú)立的合并單元MU，每個(gè)間隔合并單元采用雙重化配置。每套合并單元MU的接口配置能同時(shí)滿足保護(hù)、測(cè)控、錄波等二次設(shè)備使用要求，合并單元采用IEC61850-9協(xié)議及IEC60044-8的FT3協(xié)議的接口及以太網(wǎng)接口（SV網(wǎng)），合并單元分別裝于各間隔智能控制柜內(nèi)。

3.1.2 智能終端配置

智能終端是一種智能組件，與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備（如：斷路器、隔離開關(guān)、主變壓器等）的測(cè)量、控制等功能。智能終端按斷路器雙重化配置，每個(gè)智能終端配置足夠的以太網(wǎng)接口，采用IEC61850-8協(xié)議通信。智能終端分別裝于各間隔智能匯控柜內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)及接地開關(guān)）位置信號(hào)的采集和監(jiān)視、模擬量信號(hào)采集與顯示、遠(yuǎn)方/就地控制、告警和閉鎖、信號(hào)及操作事件的記錄與上傳等一系列功能。具有斷路器操作箱功能，包含分合閘回路、合后監(jiān)視、重合閘、操作電源監(jiān)視和控制回路斷線監(jiān)視、斷路器防跳、三相不一致保護(hù)及各種壓力閉鎖等；接收保護(hù)跳合閘命令、測(cè)控的手合/手分?jǐn)嗦菲髅罴案綦x開關(guān)、接地隔離開關(guān)等GOOSE命令；輸入斷路器位置、隔離開關(guān)及接地隔離開關(guān)位置、斷路器本體信號(hào)（含壓力低閉鎖重合閘等）；跳合閘自保持功能；控制回路斷線監(jiān)視、跳合閘壓力監(jiān)視與閉鎖功能等。

3.1.3 測(cè)控單元配置

測(cè)控單元按間隔配置，每個(gè)間隔配置一套測(cè)控單元。測(cè)控單元具有交流量采集及處理功能，通過采集電流互感器、電壓互感器合并單元數(shù)字量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出線電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因素及頻率等的測(cè)量功能。通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)或直接采集開關(guān)位置信號(hào)、GIS設(shè)備故障、報(bào)警信號(hào)等，并通過智能測(cè)控裝置就地報(bào)警。直接接收電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)的操作命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)斷路器、隔離開關(guān)的分/合操作。通過模擬屏操作把手實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)的就地操作。具有斷路器同期功能，包括檢無壓、檢同期及退出3種方式。實(shí)現(xiàn)斷路器、隔離開關(guān)、接地隔離開關(guān)操作的閉鎖與連鎖，包括軟件邏輯閉鎖。

3.2 智能開關(guān)站保護(hù)配置

500kV GIS開關(guān)站繼電保護(hù)系統(tǒng)按智能變電站要求設(shè)計(jì)，保護(hù)裝置與過程層信息交互采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)的電壓電流量采集通過合并單元SV網(wǎng)采集光纖數(shù)字信號(hào)，保護(hù)跳合閘命令采用GOOSE網(wǎng)光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式至智能終端跳斷路器，啟動(dòng)失靈及聯(lián)鎖信息通過GOOSE組網(wǎng)方式傳輸。

GIS開關(guān)站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要包括3套主變壓器進(jìn)線短線保護(hù)、2套線路出線短線保護(hù)、5套斷路器保護(hù)，每套保護(hù)采用雙重化配置。對(duì)2回出線對(duì)應(yīng)的4只斷路器測(cè)控裝置具有自動(dòng)重合閘功能。保護(hù)裝置組柜布置在繼保室。保護(hù)裝置與合并單元之間采用SV網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式。保護(hù)設(shè)備跳閘出口采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)GOOSE網(wǎng)光纖至斷路器智能終端直接跳閘。保護(hù)裝置之間的聯(lián)閉鎖信息、失靈啟動(dòng)等信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。

3.3 智能開關(guān)站設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

目前，常規(guī)GIS開關(guān)站中一次設(shè)備、匯控柜和控制、保護(hù)設(shè)備是割裂開來的，相互之間通過大量的二次電纜進(jìn)行連接。這種模式下，信息無法實(shí)現(xiàn)共享，接線復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維護(hù)工作量大。而智能開關(guān)站通過設(shè)置智能終端、合并單元和測(cè)控裝置，通過SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)和MMS網(wǎng)將一次設(shè)備與控制、保護(hù)設(shè)備融為一體。相比較而言，智能開關(guān)站有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視和控制設(shè)備分散化設(shè)計(jì)，優(yōu)化了二次回路邏輯和結(jié)構(gòu)，減少了開關(guān)站控制電纜的數(shù)量，降低了電纜采購(gòu)和施工成本及工期。

（2）智能化開關(guān)站將數(shù)據(jù)由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并采用光纖進(jìn)行傳輸，少量的光纖能夠代替大量的電纜接線，大大增加了傳輸?shù)膸挼膫鬏斔俣?，顯著提高了GIS站內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕岣吡私换バ阅?。由于電纜數(shù)量的減少，從而避免了電纜中交直流的碰撞及兩點(diǎn)接地等一系列問題。

（3）一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的光纖通信具備完善的自檢功能，當(dāng)信號(hào)出錯(cuò)或者光纖通道斷線時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào)，從而解決了傳統(tǒng)電纜短線、短路等難以發(fā)現(xiàn)的困擾。

（4）數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的信息共享，間隔內(nèi)的電流、電壓互感器信息通過合并單元可以被所有二次設(shè)備（控制、保護(hù)、測(cè)量等）共享，改變了傳統(tǒng)模式下通過配置較多的電流、電壓互感器線圈實(shí)現(xiàn)不同保護(hù)裝置的信息采集。另外，數(shù)字信號(hào)的傳輸和使用極大地減少了互感器的輸出容量，減少了制造成本。

（5）運(yùn)行管理更加自動(dòng)化，采用數(shù)字化技術(shù)的電站可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障分析、設(shè)備正常狀態(tài)監(jiān)測(cè)和程序化控制等，提高了自動(dòng)化運(yùn)行水平，減少了運(yùn)行維護(hù)的難度和工作量。

4 智能巡檢系統(tǒng)

電站配置智能巡檢機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行期間的巡檢工作。智能機(jī)器人針對(duì)相對(duì)集中式、排列式設(shè)備，采用固定路徑對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性的圖像采集（包含紅外測(cè)溫），并將前后相鄰兩次采集的圖像進(jìn)行對(duì)比，若出現(xiàn)異樣則報(bào)警。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)由3個(gè)子系統(tǒng)組成。

4.1 無線局域網(wǎng)系統(tǒng)

無線網(wǎng)絡(luò)是基于IP協(xié)議的無線寬帶接入技術(shù)，它融合了WLAN和Adhoc網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有自組網(wǎng)、自修復(fù)、多跳級(jí)聯(lián)、節(jié)點(diǎn)自我管理等智能優(yōu)勢(shì)以及移動(dòng)帶寬等特點(diǎn)，是一種大容量、高速率、覆蓋范圍廣的網(wǎng)絡(luò)，成為寬帶接入的一種有效手段。

智能巡檢系統(tǒng)無線局域網(wǎng)由無線網(wǎng)絡(luò)基站和無線接入點(diǎn)（AP）組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已知情況，在室外空曠區(qū)安裝基站和無線AP密度小，在室內(nèi)或者遮擋物多的區(qū)域適當(dāng)多安裝基站和無線AP，充分考慮信號(hào)重疊，確保全場(chǎng)覆蓋無線局域網(wǎng)。

4.2 無線機(jī)器人定位系統(tǒng)

無線機(jī)器人定位系統(tǒng)是巡視機(jī)器人在巡視前將服務(wù)器軟件配置好巡檢區(qū)的地圖，標(biāo)記好基站的位置。巡視機(jī)器人在工作時(shí)帶上數(shù)字標(biāo)簽，數(shù)字標(biāo)簽直接將所處當(dāng)前位置信息發(fā)送到電站的巡檢系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，形成實(shí)時(shí)交流界面。

定位系統(tǒng)由標(biāo)簽（識(shí)別卡）、基站、傳輸設(shè)備、操作電腦（含顯示器）、系統(tǒng)軟件、服務(wù)器等組成。

4.3 無線機(jī)器人巡更系統(tǒng)

巡檢工作采用智能機(jī)器人對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行定期或不定期畫面巡視，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)（元器件信息可電子識(shí)別）進(jìn)行簡(jiǎn)單記錄。

巡視機(jī)器人在設(shè)備巡檢前，將需要巡檢設(shè)備的預(yù)置正常畫面及巡回路徑輸入至機(jī)器人內(nèi)部，巡檢機(jī)器人按照既定路線對(duì)設(shè)備進(jìn)行圖像掃描，一是將實(shí)時(shí)畫面?zhèn)骰匮哺到y(tǒng)進(jìn)行比對(duì)；二是巡回機(jī)器人本體完成圖像比對(duì)，僅將結(jié)果傳回巡更系統(tǒng)，對(duì)異常畫面及時(shí)通過ON_CALL系統(tǒng)送出告警信息。

5 智能鑰匙管理系統(tǒng)

隨著電力生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)代化、智能化程度的不斷提高，對(duì)電力生產(chǎn)運(yùn)行管理要求也越來越高，目前很多設(shè)備和門仍使用普通的鎖具進(jìn)行閉鎖，還停留在傳統(tǒng)的“一扇門、一把鎖、一把鑰匙”的原始管理層面，從而導(dǎo)致運(yùn)行人員在維護(hù)管理設(shè)備時(shí)需要在一大串鑰匙中尋找相應(yīng)的鑰匙，存在攜帶不便、管理不便等情況，影響工作效率。因此，為了提高工作效率，提升管理智能化，電站配置了智能鑰匙系統(tǒng)，智能鑰匙使用靈活、高效，安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。

5.1 系統(tǒng)組成及特性

系統(tǒng)由智能鎖具、智能電子鑰匙、智能鑰匙充電/通信器、軟件管理系統(tǒng)組成。電子鑰匙經(jīng)過智能鑰匙充電/通信器與裝有管理系統(tǒng)的工作站進(jìn)行通信，運(yùn)行管理部門可以授權(quán)電子鑰匙能夠打開的鎖具范圍，然后根據(jù)工作需要將電子鑰匙授權(quán)給指定的工作人員，只能打開指定的鎖具，所有授權(quán)行為在授權(quán)過程中被記錄，包括授權(quán)者和被授權(quán)者的身份、授權(quán)時(shí)間等。

5.2 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)管理軟件設(shè)有嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，使用安全、可靠；在一次任務(wù)中，只能對(duì)選定范圍內(nèi)的鎖具進(jìn)行開鎖。系統(tǒng)管理范圍廣，可對(duì)多種門及各類手動(dòng)設(shè)備進(jìn)行管理。

（2）電子鑰匙開鎖機(jī)構(gòu)采用了高科技技術(shù)，保密程度高，鑰匙無法復(fù)制，最大程度保證了系統(tǒng)的安全性；電子鑰匙體積小，方便操作和攜帶，功耗低。

（3）主控機(jī)門禁管理軟件設(shè)有嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，使用安全、可靠；在一次任務(wù)中，只能對(duì)圈定范圍內(nèi)的鎖具進(jìn)行解鎖，可以避免走錯(cuò)位置（設(shè)備間隔）。

（4）操作流程完善、高效，可10s內(nèi)完成圈定和授權(quán)工作，得到最高權(quán)限授權(quán)可以打開站內(nèi)所有的鎖具，可大大提高工作效率。

6 結(jié)束語

智能化水電站是未來水電站管理提升的發(fā)展方向，沙坪二級(jí)水電站的智能化設(shè)計(jì)是智能水電站建設(shè)的一次有益的探索。電站控制和保護(hù)系統(tǒng)按照三層三網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通信規(guī)約采用IEC61850。配置機(jī)器人巡檢系統(tǒng)和智能鑰匙管理系統(tǒng)，大大提高了電站智能化水平和效率。由于受智能化設(shè)備發(fā)展水平的制約，電站部分設(shè)備配置未能完全滿足新頒布的《智能水電站技術(shù)導(dǎo)則》要求。智能化水電站的建設(shè)還有很長(zhǎng)的路需要走，需要建設(shè)方、設(shè)計(jì)方和設(shè)備制造方等共同努力來推動(dòng)智能水電站的發(fā)展。

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胡 睿（1995—），男，本科，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。E-mail：2854804703@qq.com

黃慧民（1966—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：水電站計(jì)算監(jiān)控、繼電保護(hù)等。E-mail: huang_hm1@ecidi.com

王漢武（1962—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：水電站計(jì)算監(jiān)控、繼電保護(hù)等。E-mail: wang_hw@ecidi.com