導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造研究

文檔作者：郭永康文檔來源：青海黃河水電公司公伯峽發(fā)電分公司		更新日期： 2026年05月19日	點(diǎn) 擊數(shù)：
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 1.55 MB 共2頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共2頁]

本文件共2頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：1.55 MB 共2頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會員免費(fèi)）

上一篇：水利水電工程環(huán)境監(jiān)理探討

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2021 年第 21 期 工程設(shè)計 241
水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造研究
郭永康
青海黃河水電公司公伯峽發(fā)電分公司，青海 海東 810902
摘　要：近年來，我國水電行業(yè)得到了迅速發(fā)展，水電廠的建設(shè)規(guī)模與復(fù)雜度進(jìn)一步提升，各水電廠還需要積極應(yīng)用自
動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，做好水電廠自動化系統(tǒng)的智能化改造工作，提升水電廠的整體運(yùn)行水平。文章首先介紹了智
能水電廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后總結(jié)了水電廠智能化改造中存在的問題，最后探討了水電廠智能化改造方案及具體實(shí)施步驟，
以供參考。
關(guān)鍵詞：水電廠；自動化系統(tǒng)；智能化改造
中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-2789（2021）21-0241-02
1 智能水電廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 系統(tǒng)層
在保持原有生產(chǎn)自動化系統(tǒng)終端管理工具不變的基礎(chǔ)
上，搭建集成數(shù)據(jù)平臺。各自動化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生
的數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)较到y(tǒng)層內(nèi)進(jìn)行分析處理，隨后在集成平
臺上進(jìn)行顯示。在系統(tǒng)層中，可以借助相應(yīng)通信協(xié)議，實(shí)
現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的集成存儲與使用，滿足報文管理、系統(tǒng)
綁定等業(yè)務(wù)開展中的數(shù)據(jù)需求。在智能化系統(tǒng)中含有控制
系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)兩大模塊，能夠滿足水電廠生產(chǎn)管理
工作的實(shí)際需求[1]。
1.2 控制層
在控制層智能化改造過程中，要求各自動化系統(tǒng)的本
地單元及子系統(tǒng)進(jìn)行通信適配器及單獨(dú)通信通道的配置，
這樣才能夠滿足水電廠運(yùn)行中各種電氣設(shè)備的實(shí)際控制需
求。在現(xiàn)地控制層中，本地單元所采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)可以
直接利用通信網(wǎng)絡(luò)，將其傳遞到控制層中。控制層在對現(xiàn)
場數(shù)據(jù)及運(yùn)行信息進(jìn)行分析之后，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，
并轉(zhuǎn)發(fā)到本地控制臺及相關(guān)智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能
化控制。該過程中本地設(shè)備與站系統(tǒng)之間的連接保持不變。
1.3 過程層
目前，我國大部分水電廠自動化系統(tǒng)依舊采用電纜組
件及傳統(tǒng)的通信方式獲取設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，在智能化水電廠
改造中，可以應(yīng)用勵磁監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測等先進(jìn)管理手段，
實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的有效控制。但是現(xiàn)階段我國水電廠自動化系
統(tǒng)的過程層改造水平不高，對原有非智能設(shè)備還有著比較高
的依賴性，這也是影響水電廠智能化改造的重要問題[2]。
2 水電廠智能化改造中存在的問題
近年來我國水電廠雖然已經(jīng)加大了智能化系統(tǒng)的改造
力度，智能化運(yùn)行水平也得到了顯著的提升，但是在具體
改造過程中，依舊受到較多技術(shù)條件及現(xiàn)實(shí)因素的影響，
具體表現(xiàn)在以下六個方面：（1）部分水電廠在完成智能化
改造之后，因受傳統(tǒng)工作理念的影響，對于IEC61850 通信
協(xié)議的維護(hù)管理水平不足，直接影響到智能化水電廠的后
續(xù)運(yùn)行效果。（2）目前，我國水電廠所采用的智能系統(tǒng)其
功能多是進(jìn)行各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與執(zhí)行，對于生產(chǎn)功能
也能夠起到良好的指導(dǎo)效果。但是在具體應(yīng)用過程中，依
舊存在后臺支持水平不足的問題，導(dǎo)致智能化的應(yīng)用優(yōu)勢
難以充分發(fā)揮出來。（3）在進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的通信過程
中，利用IEC61850 通信協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)及現(xiàn)地控制
層兩者的協(xié)議轉(zhuǎn)化，但這也導(dǎo)致了水電廠運(yùn)行系統(tǒng)的復(fù)雜
性及工作量大幅度提升，直接影響到智能化系統(tǒng)的運(yùn)行可
靠性。（4）與傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)相比，智能化系統(tǒng)所應(yīng)用到
的IEC61850 通信協(xié)議在運(yùn)行中會耗費(fèi)更多的網(wǎng)絡(luò)寬帶及計
算資源，硬件處理難度大，因此難以滿足大中型水電機(jī)組
在運(yùn)行中的實(shí)際需求。（5）綜合平臺雖然能夠?qū)崿F(xiàn)自動控
制部分的改造，但是依舊沒有完全取代原有系統(tǒng)，因此還
需要通過長期運(yùn)行測試的方式做好綜合平臺的運(yùn)行監(jiān)測工
作。（6）我國水電廠在智能化改造中，部分基礎(chǔ)技術(shù)水平
不足，對于水電廠智能化技術(shù)的研究力度不足，在這一模
式下，IEC61850 通信協(xié)議自身的技術(shù)優(yōu)勢也就無法在水電
廠智能系統(tǒng)中獲得良好的應(yīng)用效果，從而影響到水電廠的
整體智能化改造質(zhì)量。
3 水電廠智能化改造方案
3.1 設(shè)計數(shù)據(jù)對象
在水電廠智能化改造階段，若未建立集成數(shù)據(jù)模型，
則水電廠中各種自動化系統(tǒng)將始終處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，也
無法進(jìn)行其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享。這也就需要進(jìn)行特殊傳輸
協(xié)議的設(shè)計，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的功能得到充分發(fā)揮。應(yīng)用面
向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)共享。當(dāng)運(yùn)行
數(shù)據(jù)傳遞到自動化系統(tǒng)之后，在不經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換情
況下，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的識別與應(yīng)用，促進(jìn)數(shù)據(jù)的管理
維修水平及效率進(jìn)一步提升。此外，在該集成數(shù)據(jù)模型中，
也能夠?qū)崿F(xiàn)不同智能設(shè)備與半智能設(shè)備之間的有效通信。
在水電廠自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模過程中，相關(guān)設(shè)計人
員需要構(gòu)建集成信息模型，確保該模型能夠滿足邏輯節(jié)點(diǎn)
與新數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用需求，促進(jìn)水電廠數(shù)據(jù)處理的智能化
242 工程技術(shù)研究 2021 年第 21 期
水平進(jìn)一步提升。此外，在進(jìn)行現(xiàn)有綜合信息模型的擴(kuò)展時，
可以根據(jù)我國現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，應(yīng)用IEC61970 通信
協(xié)議開展數(shù)據(jù)通信工作，促進(jìn)水電廠整體運(yùn)行水平的提升。
3.2 整合數(shù)據(jù)交換接口
不同操作系統(tǒng)之間的交互數(shù)據(jù)傳輸作為一種統(tǒng)一的通
信協(xié)議，在該通信協(xié)議中，對各系統(tǒng)之間的差異性進(jìn)行統(tǒng)
合處理，從而將集成數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。
鑒于水電廠現(xiàn)階段各種設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，針對部分不
適用于IEC61850 通信協(xié)議的設(shè)備，可以結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行
其他標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的合理選擇。在地面設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試中，
還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)的明確規(guī)范，將第一臺數(shù)據(jù)的輸
出格式作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收標(biāo)準(zhǔn)，將傳統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)與總
線連接模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芫W(wǎng)絡(luò)的連接模式。為了提高采集與
控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化改造水平，也需要做好數(shù)據(jù)交換接口的
整合工作，實(shí)現(xiàn)水電廠中所有運(yùn)行設(shè)備的數(shù)字化管理，促
使設(shè)備通信朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，為水電廠智能化改造
提供良好的通信環(huán)境[3]。
3.3 加大自動控制應(yīng)用管理力度
在進(jìn)行水電廠控制系統(tǒng)的自動化改進(jìn)過程中，還要做
好水情管理、監(jiān)控及安全管理等系統(tǒng)的集成與交互工作，
隨后通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)通信指標(biāo)，進(jìn)行管理數(shù)據(jù)的有效傳
遞，從而使水電廠中各自動化管理系統(tǒng)的集成能力及交互
水平進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)對水電廠運(yùn)行狀態(tài)的綜合化與自動
化管理。在自動化控制平臺的搭建過程中，需要結(jié)合水電
廠自身運(yùn)行特點(diǎn)，做好數(shù)據(jù)總線、消息總線及服務(wù)總線的
合理設(shè)置工作，從而滿足多種管理應(yīng)用系統(tǒng)在運(yùn)行中的具
體需求。此外，在水電廠的智能化改造過程中，還要加強(qiáng)
對自動化智能綜合管理平臺的構(gòu)建，從而為智能應(yīng)用系統(tǒng)
創(chuàng)造良好的應(yīng)用環(huán)境。
3.4 構(gòu)建高級智能應(yīng)用系統(tǒng)
高級智能系統(tǒng)也是水電廠智能化改造中的重要內(nèi)容，
其能夠通過全面的數(shù)據(jù)分析、挖掘與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)水電廠生
產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)的智能分析和預(yù)警的專業(yè)數(shù)據(jù)庫。在高級智能
應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建過程中，首先要建立水電廠實(shí)例數(shù)據(jù)分析模
型，隨后通過專業(yè)控制系統(tǒng)，構(gòu)建基于相關(guān)診斷的知識庫，
確保高級智能應(yīng)用能夠擁有智能的邏輯機(jī)制，可以對水電
廠各種設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行詳細(xì)分析，做好故障診斷工作。
此外，應(yīng)用高級智能應(yīng)用系統(tǒng)能夠?yàn)樗姀S管理工作提供
智能在線監(jiān)測、故障報警與維護(hù)、閥門聯(lián)動及防洪決策等
多種服務(wù)功能，進(jìn)一步提高促生產(chǎn)管理的自動化水平，還
可以有效避免運(yùn)行故障對水電廠整體運(yùn)行水平造成影響。
因此，水電廠還要加強(qiáng)對高級智能應(yīng)用的研發(fā)與建設(shè)，優(yōu)
化發(fā)電維護(hù)計劃，提升生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，借此獲得良好的
智能水電站建設(shè)效果。
4 水電廠智能化改造的具體實(shí)施步驟
在水電廠智能化改造過程中，各水電廠還需要遵循一
定的技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自身自動化設(shè)備與部件運(yùn)
行現(xiàn)狀，按照以下步驟逐步開展智能化改造工作：（1）為
了消除傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中部分站控層的運(yùn)行獨(dú)立性，還需要
基于IEC61850 通信協(xié)議構(gòu)建綜合管理控制平臺，實(shí)現(xiàn)各種
站控層通信的混合訪問。（2）為了保障IEC61850 通信協(xié)
議的應(yīng)用效果，需要結(jié)合智能子終端轉(zhuǎn)換的二次部門，通
過集成控制平臺替代原本的LCU 轉(zhuǎn)換站，保障各子系統(tǒng)能
夠在IEC61850 通信協(xié)議上正常運(yùn)行。（3）在結(jié)合水電廠
自身運(yùn)行要求及實(shí)際運(yùn)行情況基礎(chǔ)上，做好可用附件的更
換工作。（4）結(jié)合水電廠實(shí)際運(yùn)行需求，積極開發(fā)先進(jìn)的
應(yīng)用功能，構(gòu)建智能化應(yīng)用系統(tǒng)。（5）在現(xiàn)有產(chǎn)品成熟及
解決方案成熟的前提下，替換現(xiàn)有的自動化元件及監(jiān)控設(shè)
備，促進(jìn)現(xiàn)場設(shè)備智能化水平的進(jìn)一步提高。
5 結(jié)束語
水電廠智能化改造作為電力自動化系統(tǒng)的必然發(fā)展方
向，對于水電廠運(yùn)行可靠性與安全性的提高也有著重要意
義。但是目前我國水電廠智能化改造中還受到技術(shù)因素及
設(shè)備因素的制約，為了獲得預(yù)期的智能化改造效果，還需
要基于IEC61850 通信協(xié)議逐步完成相關(guān)管理技術(shù)與設(shè)備的
更換工作，促進(jìn)水電廠智能化運(yùn)行的長遠(yuǎn)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 胡少英, 王銘業(yè), 李永紅, 等. 基于水電智能一體化管控平臺
的水調(diào)自動化系統(tǒng)[J]. 水電自動化與大壩監(jiān)測,2014,38(5):
37-40.
[2] 韋松直. 水電廠自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]. 南寧: 廣西大學(xué),
2019.
[3] 陳龍驤. 廣州蓄能水電廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[D]. 廣州: 華
南理工大學(xué),2017.
作者簡介：郭永康，男，本科，工程師，研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

05-19