刘月
浙江华东工程咨询有限公司 浙江省杭州市 311100
摘要：水电站是构成我国现代能源体系的重要组成部分，在我国市场经济的发展中一直占有重要地位。大型水电站的技术进步有利于我国经济社会的可持续发展。近年来，国家环保的政策逐步收紧，能源危机与环境资源保护的形势紧迫，对我国水电行业的发展与生存带来了前所未有的挑战与机遇。虽然自深化改革开放以来，我国部分大型水电站的技术革新相对及时，但这只是较少部分，较多的大型水电站仍然由于资源或资金的严重限制一直在坚持使用原始的设备和管理模式。因此，如何有效提高我国水电站的智能化管理水平一直是水电行业内研究的重要课题。
关键词：智能化；水电站技术；应用措施
1导言
“十三五”规划中明确提出，要加速对水电科技、装备的研发进程，在电子计算机日新月异的大背景下，把“互联网+”和水电站相结合，构建智能化水电站，使我国水电工程走向信息化、自动化、智能化。本文主要针对智能化水电站技术应用措施进行了分析，以供参考。
2智能化水电站建设现状
智能化水电站主要指的是进行网络化、数字化、智能化的电力生产和运营管理。目前，智能化硬件设备是未来智能水电站的构建基础，要求采用集成、可靠、环保的智能化硬件设备，通过先进的计算机通信技术构建智能化网络体系，实时监测和掌握电力生产过程中设备的运行状态，并通过网络大数据对设备状态和工作环境进行评估，从而自动确定和调节设备的正常运行参数。这些都主要是建立在智能化应用程度较高的软、硬件的基础之上。智能水电站的智能化体系建设仍然存在诸多困难，复杂的智能化设备、各类信号的干扰和覆盖等都会带来各种挑战。
目前，国内水电站的智能化建设仍然任重道远，具体还存在以下实际困难：技术难度大。如某些流域梯级电站无人值守，完全智能化的问题仍未解决，整个流域的信息化管理迫切需要完善，且相对于流域中较偏远的部分梯级电站、区域电站设备还不具有智能化的基础条件；时间的局限性。在水电站建设这一领域，计算机监控系统、工业视频监控系统、自动消防系统等基础设施建设已趋于完善，但智能电站的建设并非一蹴而就，部分水电站相对于设备的信息化管理与运行改善较少，还有很大提升空间；智能电站的建设意识相对薄弱。水电站管理人员对智能水电站的知识储备不足，对于先进的技术了解不充分。
3智能化水电站技术应用措施分析
3.1智能化水电站结构体系分析
通常智能化水电站结构体系采用分层结构式，主要包括设备层、业务系统层、数据中心层和综合调度。智能化水电站结构体系的信息来源于设备层，设备层主要是各种类型的数字化设备，例如自动化性质的水轮机组、信息数字化的控制柜和测控仪表装置等，解决水电站各种装备的数字化管理问题是该层的主要功用。通过业务层所包含的各类调度自动化系统的业务流程进行分析和建模，梳理出关键业务流程，构建由实时监测、业务分析、流程计划和自动执行组成的自主计算智能控制环。合理定义调度自动化程序，完成由程序驱动的水电站调度自动化和智能化运行，实现自主调度水电站相关业务所需工作流程。数据中心层主要负责完成各类水电站运行信息数据的自动化收集、标准化存储和发布。通过建立数据标准，以数据映射模型为主要方法把各类水电站运行信息转化为标准格式的数据存储到数据中心。综合调度层主要负责为用户提供一体化的水电站综合调度门户，以三维虚拟现实技术为根基，完成水电站全维数据信息的整体监测，提供三维大坝和相关设备的展示、自动化水文预报、自动化发电优化调度智能决策支持，使水电站调度人员能够全面掌握系统运况，便于实现智能决策
3.2智能水电设备的互联
早期的水电站智能化设备具有成本高、体积大和质量差等缺点，因此，未能在国内得到广泛的实际应用，只能实现数据的存储和人机展示等初级的功能，无法对水电站的数据进行全面的收集和分析，以及对相关智能化设备的远程控制。而现在随着技术的革新速度加快，水电站引入智能化设备已经是大势所趋，通过水电站自动化设备的互通互联，不仅在很大程度上提高自动化水平，逐步减少水电站的人力投入，对于风险管控和故障诊断也同样具有较大的意义和优势。设备发生报警或故障时，系统根据设备报警或故障提示信息，迅速准确定位该报警或故障的位置和显示可能引起该设备报警或故障的主要原因的信息，并提供相关检查与处置建议，运行管理人员可直接根据提示信息快速查找并及时正确处置报警和故障。根据数据库中的海量信息，计算机可以快速地分析和判断出可能导致该故障的原因，检修人员可以根据计算机的提示进行针对性的检修。并且，故障发生的形式和解决的办法都会记录在计算机的数据库中，随着数据库逐渐丰富，计算机的可靠性和决策正确率也同样会随之提高。在之后的设备运行中，可以达到提前发现设备异常工况并将其消灭在“萌芽状态”的目的。
3.3智能化改造过程
水电站智能化改造主要实施过程涉及三个部分，即计算机监控系统、机组状态检修、梯级水电站群的安全维护和运行。整个实施过程应该作为一个整体进行规划布局，分阶段完成，逐步推进。具体可以从以下几方面着手：首先，监控系统管理平台的升级更新，使用具备智能监控功能的综合管理平台取代传统的监控系统，让监控系统也成为管理系统。其次，根据实际需求，对辅助设备进行升级和改造，运用现场总线取代硬接线连接，提高机电系统的智能性和可控性。同时，增强机电设备数据的采集能力、处理能力。最后，在具备智能化设备的基础前提下，逐步对自动化元器件和测控设备进行改造，从而进一步实现现场设备的智能化。
3.4水电站智能化的实现效果
本文提出的基于多维信息的水电站智能化系统能够有效提升水电站的自动化水平，同时也能够保障水电站的正常运行和生产安全，智能水电站运行控制总体框架如图1所示。
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图1 水电站运行控制流程图
数据标准化处理和应用使得水电站基础数据高度共享、合理存储。数据标准化是智能化系统实现的核心基础，目前很多单位已经建立数据中心，统一设计数据结构和开放接口，在数据标准化方面前进了一大步。而整合各业务系统的数据工作量很大，任务难度也很大，因此推进数据标准化是一个长期的工作。各类业务流程自动化运转使得电站基本实现无人值守。水电站的水文预报、优化调度等业务流程可以在各类气象、水文、电力数据发生更新时自动化运行，自动获取格式化的数据生成预报方案和优化调度结果供用户决策，实现无人值守，提高电站自动化水平。自适应优化调度手段促使电站运行更加经济。水电站智能化系统能够根据优化任务、优化问题的规模、约束条件自适应选择相应的算法，并根据计算结果自动调整优化方向，最大限度提供智能化的决策支持，提高水电站经济运行的水平。目前水电站优化调度模型已经比较完备，实际工作中一般通过调度员经验来设定模型参数，制定调度方案。
4结束语
总之，随着时代发展、科技进步，智能化水电站建设工作的推进势在必行、符合潮流、不可阻挡。目前这个阶段5G技术的成功应用，推动AI技术向前迈进一大步，人工智能化将会普遍应用，电力设施各方面的需求也会与日俱增，为了更好的做好电力设施服务，智能电网、智能化水电站的发展是不可缺少的。同时水电站智能化发展将自动化监测、智能分析决策与操作人员应用软件相连接，减少人工投入、降低事故率、提高生产效率、实现人机交互，推动智能电网为我们提供更好的服务。
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