劉書(shū)玉，張維力，武　媛，衛(wèi)　效

（中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京　100024）

沅水流域梯級(jí)集控及流域水電站智能化建設(shè)規(guī)劃淺析

劉書(shū)玉，張維力，武媛，衛(wèi)效

（中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100024）

摘要：結(jié)合當(dāng)前智能化技術(shù)的發(fā)展和沅水流域的特點(diǎn)，對(duì)沅水流域梯級(jí)集控和各水電站的智能化建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃，提出了智能化建設(shè)的總目標(biāo)和總原則。著重對(duì)沅水流域集控中心的智能化建設(shè)和各流域水電站的智能化建設(shè)分別進(jìn)行了規(guī)劃和構(gòu)想，同時(shí)對(duì)智能化建設(shè)的實(shí)施進(jìn)行了規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：沅水；流域；集控；智能化；IEC61850；一體化管控平臺(tái)

1　沅水流域水電概況

沅水發(fā)源于貴州省東南部，是洞庭湖四水之一，全長(zhǎng)1050 km，總落差1035m，流域面積90000 km2。河網(wǎng)呈羽毛狀分布，較大支流舞水、辰水、武水、酉水均在左岸，較小支流渠水、巫水、溆水均在右岸。左岸支流面積約為右岸的2倍。

五凌公司先后在沅水流域建成五強(qiáng)溪、凌津?yàn)?、洪江、碗米坡、三板溪、掛治、白市、托?座水電站。沅水流域已建在建電廠的總裝機(jī)容量435萬(wàn)kW，湘江流域已建近尾洲水電廠6.3萬(wàn)kW，資江流域馬跡塘、東坪、株溪口水電廠共20.15萬(wàn)kW。貴州黔東火電廠（2×60萬(wàn)kW）已于2008年投產(chǎn)發(fā)電。公司目前共有12座大壩，13個(gè)電廠，已投產(chǎn)容量459.46 萬(wàn)kW，在建裝機(jī)容量245萬(wàn)kW。

目前經(jīng)過(guò)對(duì)各流域電站特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，結(jié)合五凌公司智能化建設(shè)的需求，選取五凌公司集控中心以及洪江、碗米坡、三板溪及近尾洲4個(gè)電站（碗米坡、三板溪為混流式機(jī)組，洪江、近尾洲為貫流式機(jī)組）進(jìn)行智能化改造規(guī)劃。集控中心設(shè)置在長(zhǎng)沙五凌公司辦公大樓內(nèi)。

2　國(guó)內(nèi)外智能化水電站發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，我國(guó)各流域水電公司已先后建立了梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)，流域電站監(jiān)控、水情水調(diào)、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、大壩監(jiān)測(cè)、計(jì)量等自動(dòng)化系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用，技術(shù)已趨于成熟，為智能化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。為流域各電站實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”(少人值守)，提高水利水電工程的安全運(yùn)行和自動(dòng)化管理水平發(fā)揮了重要作用。

由于各自動(dòng)化、信息化應(yīng)用系統(tǒng)間沒(méi)有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)接口種類繁多，數(shù)據(jù)共享、互動(dòng)困難，距智能化水電廠信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化發(fā)展目標(biāo)的要求有較大差距，嚴(yán)重制約了綜合效益的有效發(fā)揮。開(kāi)展智能化研究，建設(shè)信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息資源整合共享，集中管理并綜合運(yùn)用的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。智能化已成為國(guó)際水電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

目前，國(guó)內(nèi)外較早開(kāi)展智能化控制系統(tǒng)技術(shù)研究的是智能電網(wǎng)領(lǐng)域，智能電網(wǎng)基于標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，是電力工業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向，主要技術(shù)問(wèn)題已基本解決，智能化數(shù)字化變電站已成為新建變電站的主流。而智能化建設(shè)在發(fā)電領(lǐng)域還處于剛剛起步階段，主要是因?yàn)榘l(fā)電環(huán)節(jié)涉及的設(shè)備與系統(tǒng)更多更復(fù)雜，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范還需完善，智能化建設(shè)遇到的問(wèn)題技術(shù)難度較大。

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子式電流電壓互感器、智能化開(kāi)關(guān)等各種一次智能化設(shè)備的完善，最終將從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的智能水電廠。在全數(shù)字化的智能化水電廠，各種智能設(shè)備均遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，所有數(shù)據(jù)均具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并按標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議互聯(lián)，保證了站內(nèi)的各個(gè)智能設(shè)備之間具有良好的互操作性，同時(shí)因采用智能化的一次設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的二次設(shè)備，數(shù)據(jù)的采集、傳輸和設(shè)備控制均基于光纖，節(jié)約了大量二次電纜，并可徹底解決電站抗干擾問(wèn)題，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工效率，從而減少電站投資。

開(kāi)展智能化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，研制智能化建設(shè)關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)，重點(diǎn)放在提升安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，以水電工程信息化、自動(dòng)化為基礎(chǔ)，研究自動(dòng)控制系統(tǒng)智能化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接，通過(guò)建立一體化系統(tǒng)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互動(dòng)，提高系統(tǒng)之間的智能協(xié)調(diào)與安全運(yùn)行水平，并最終實(shí)現(xiàn)智能決策、優(yōu)化運(yùn)行，有效發(fā)揮流域電站經(jīng)濟(jì)效益的智能化應(yīng)用目標(biāo)。

在流域智能化水電廠建設(shè)方面，重點(diǎn)是進(jìn)行水電機(jī)組狀態(tài)檢修、梯級(jí)水電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)、信息統(tǒng)一平臺(tái)、大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、電站自動(dòng)化等方面的智能化研究與建設(shè)，提升發(fā)電站的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提高機(jī)組的可觀可控可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)接入快速化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，以強(qiáng)化電廠對(duì)電網(wǎng)的支撐能力，提升電網(wǎng)與發(fā)電廠智能協(xié)調(diào)水平。

3　設(shè)計(jì)依據(jù)與規(guī)程規(guī)范

智能化水電廠設(shè)計(jì)應(yīng)遵循IEC61850、IEC61970、IEC60870以及國(guó)家、行業(yè)和企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4　流域智能化建設(shè)總目標(biāo)與原則

通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，建立全流域各電廠所有信息采集、傳輸、分析、處理的數(shù)字化統(tǒng)一信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水電廠的自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)方控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化調(diào)度、智能分析決策等高級(jí)應(yīng)用功能，通過(guò)系統(tǒng)功能整合，簡(jiǎn)化現(xiàn)有的水電廠監(jiān)測(cè)設(shè)備，系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)、可靠。僅用一套間隔層測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)控、錄波、測(cè)距、選線等自動(dòng)化功能，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備大大減少和簡(jiǎn)化，顯著降低一次性設(shè)備成本和運(yùn)行維護(hù)成本；充分發(fā)揮智能水電廠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和自動(dòng)化水平，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

4.1流域智能化建設(shè)總目標(biāo)

沅水流域梯級(jí)集控智能化及智能化水電廠建設(shè)的總體目標(biāo)是進(jìn)一步提高發(fā)電生產(chǎn)及管理的智能化程度，提高設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益，為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修、智能分析決策等高級(jí)應(yīng)用功能創(chuàng)造條件。具體目標(biāo)如下：

（1）生產(chǎn)過(guò)程控制的智能化：完成梯級(jí)電站自動(dòng)化系統(tǒng)智能化改造與建設(shè)，通過(guò)通信傳輸和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)各電站遠(yuǎn)方智能集中控制。

（2）運(yùn)行調(diào)度決策的智能化：完成水情、氣象、水調(diào)和防汛決策指揮等系統(tǒng)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水庫(kù)智能化聯(lián)合調(diào)度，提高流域梯級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

（3）設(shè)備檢修決策、大壩安全監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行管理的智能化：完成狀態(tài)檢修系統(tǒng)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器、斷路器等主要發(fā)電設(shè)備及水工建筑物的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障智能診斷，提高設(shè)備故障診斷水平，減少運(yùn)行維護(hù)及檢修成本。

（4）數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的一體化：完成數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一平臺(tái)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)各自動(dòng)化系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集之間的IEC61850互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、管理信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享與綜合應(yīng)用。

（5）經(jīng)濟(jì)效益的最大化：提高設(shè)備安全運(yùn)行水平，全面提升經(jīng)濟(jì)效益，提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.2智能化建設(shè)總原則

（1）安全可靠性：智能化建設(shè)首先必須遵守安全、可靠性的原則。應(yīng)采用成熟可靠的技術(shù)和產(chǎn)品，確保智能化系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

（2）開(kāi)放性：廣泛采用國(guó)際、國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如IEC61850，提高系統(tǒng)開(kāi)放性。應(yīng)選用國(guó)際知名廠商的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，以方便備品備件及后續(xù)升級(jí)。

（3）先進(jìn)性：追求技術(shù)先進(jìn)和一定的超前性，但不盲目追求先進(jìn)而損害安全可靠性。逐步實(shí)施由電子式互感器、智能開(kāi)關(guān)等智能化設(shè)備進(jìn)行一次設(shè)備智能化改造建設(shè)，在二次設(shè)備、故障診斷與狀態(tài)檢修、水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度和水能最佳利用等方面充分考慮技術(shù)的先進(jìn)性與生產(chǎn)的安全性的合理平衡。

（4）經(jīng)濟(jì)性：在確保智能化目標(biāo)完成的前提下，優(yōu)先進(jìn)行基礎(chǔ)條件好、技術(shù)相對(duì)成熟部分設(shè)備和系統(tǒng)的智能化建設(shè)，避免投資浪費(fèi)。在確保電力系統(tǒng)安全的前提下，重點(diǎn)關(guān)注電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（5）實(shí)效性：流域梯級(jí)集控智能化及智能化水電廠均是新生事物，在國(guó)際上沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有先例可借鑒，工作量大，涉及面廣，應(yīng)以提高決策智能化、安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等為重點(diǎn)，以影響上述因素最突出的設(shè)備和系統(tǒng)為突破口，積極穩(wěn)妥，逐步展開(kāi)，取得實(shí)效。

5　智能化建設(shè)規(guī)劃范圍

沅水流域規(guī)劃范圍主要包括集控中心和流域各電站。集控中心在建立統(tǒng)一管控平臺(tái)的基礎(chǔ)上，研究各系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用分析功能，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接，數(shù)據(jù)共享與互動(dòng)，提高系統(tǒng)之間的智能協(xié)調(diào)與安全運(yùn)行水平，并最終實(shí)現(xiàn)智能決策、優(yōu)化運(yùn)行，有效發(fā)揮流域電站經(jīng)濟(jì)效益的智能化應(yīng)用目標(biāo)。

而各流域水電廠則在構(gòu)建智能化體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及共享、水電機(jī)組等主要設(shè)備的狀態(tài)檢修及運(yùn)行監(jiān)視、信息統(tǒng)一平臺(tái)建設(shè)等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、友好互動(dòng)目標(biāo)的智能化水電廠。

5.1集控中心智能化建設(shè)規(guī)劃

集控中心智能化建設(shè)主要包括：一體化管控平臺(tái)的智能化建設(shè)；狀態(tài)檢修智能化建設(shè)；沅水流域梯級(jí)水電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、大壩安全監(jiān)測(cè)智能化建設(shè)；流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)；應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化建設(shè)以及基礎(chǔ)支撐智能化建設(shè)等。

（1）一體化管控平臺(tái)的智能化建設(shè)

通過(guò)統(tǒng)一規(guī)范的傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)行各應(yīng)用系統(tǒng)的智能化建設(shè)，整合離散的各個(gè)子系統(tǒng)，建立滿足二次安全防護(hù)要求的流域各梯級(jí)水電廠信息統(tǒng)一平臺(tái)，形成流域各梯級(jí)電廠數(shù)據(jù)信息中心，實(shí)現(xiàn)流域各梯級(jí)水電廠監(jiān)控、信息、通信、水情、監(jiān)測(cè)等跨安全分區(qū)的各應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換與存儲(chǔ)共享，消滅信息孤島，為智能化水電廠提供統(tǒng)一的信息支撐管理應(yīng)用環(huán)境，滿足流域梯級(jí)電站遠(yuǎn)方集控、水庫(kù)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與診斷等系統(tǒng)的應(yīng)用需求，全面提升流域各梯級(jí)水電廠自動(dòng)化運(yùn)行管理水平和綜合經(jīng)濟(jì)效益。

一體化管控平臺(tái)是智能化水電廠控制模式的支撐系統(tǒng)，也是調(diào)度和管理、優(yōu)化效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等高級(jí)應(yīng)用功能的基礎(chǔ)系統(tǒng)，它將是電廠與電網(wǎng)形成互動(dòng)關(guān)系的接口和執(zhí)行者，也是融入智能化電網(wǎng)體系的基礎(chǔ)。分布式一體化管控平臺(tái)橫跨安全I(xiàn)區(qū)、安全I(xiàn)I區(qū)和管理信息大區(qū)，并實(shí)現(xiàn)不同安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)信息同步。

（2）狀態(tài)檢修系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

以沅水流域梯級(jí)電廠機(jī)電主設(shè)備為實(shí)施對(duì)象，建立沅水流域發(fā)電廠設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷中心，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與狀態(tài)檢修智能化決策系統(tǒng)。根據(jù)沅水流域發(fā)電廠的設(shè)備配置、機(jī)型特點(diǎn)、機(jī)組參數(shù)、廠站間通信狀況及在電網(wǎng)中的地位等因素，以及國(guó)內(nèi)外設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展水平，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系以及監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)手段，選擇具有國(guó)內(nèi)或國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的硬件、軟件系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)與離線監(jiān)測(cè)(或巡檢)以及測(cè)試數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與分析。

（3）沅水梯級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與智能化調(diào)度規(guī)劃

根據(jù)沅水流域的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)的數(shù)據(jù)與智能化調(diào)度規(guī)劃，對(duì)來(lái)水情況進(jìn)行分析，結(jié)合電網(wǎng)的要求，在建立梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和智能化調(diào)度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、中期和短期水電調(diào)度以及智能在線調(diào)度等功能。實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)，智能預(yù)報(bào)，智能調(diào)度，智能管理的梯級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)。

（4）大壩安全監(jiān)測(cè)智能化建設(shè)

大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行是電廠智能化的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)大壩等樞紐建筑物安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大規(guī)模自動(dòng)化采集、處理、分析、統(tǒng)計(jì)、比較、判斷，進(jìn)而對(duì)大壩等建筑物安全狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，使安全監(jiān)測(cè)成果及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有的作用，為大壩的工程運(yùn)行管理提供專家決策支持，形成大壩及工程運(yùn)行安全評(píng)估專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集、集中統(tǒng)一管理和安全評(píng)估。

（5）流域集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

隨著流域梯級(jí)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施和技術(shù)發(fā)展，梯級(jí)集控中心在提高流域水電公司管理水平方面已顯現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)流域梯級(jí)集控中心，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)水電資源的優(yōu)化控制管理，已成為各流域水電公司的發(fā)展趨勢(shì)和方向。

在實(shí)現(xiàn)流域電廠智能化的基礎(chǔ)上，改造建設(shè)流域梯級(jí)集控中心自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度、流域梯級(jí)水電廠遠(yuǎn)方集中控制、機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，可以提高流域梯級(jí)電廠運(yùn)行管理的智能化決策水平，減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（6）應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化建設(shè)規(guī)劃

建設(shè)沅水流域應(yīng)急調(diào)度指揮系統(tǒng)，配套相應(yīng)的指揮調(diào)度場(chǎng)所，包括：指揮調(diào)度大廳、會(huì)商室、機(jī)房和值班室，提供實(shí)體運(yùn)行環(huán)境，安裝部署基礎(chǔ)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，并根據(jù)應(yīng)急調(diào)度指揮需求開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，通過(guò)應(yīng)急通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)等硬件基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急系統(tǒng)與信息統(tǒng)一平臺(tái)和其他系統(tǒng)的無(wú)縫連接，為全面提升沅水流域預(yù)防和處理突發(fā)事件能力提供完善的技術(shù)保障和工具。

（7）流域集控中心基礎(chǔ)支撐建設(shè)規(guī)劃

為保證集控中心正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在集控中心和電廠建立統(tǒng)一的電源系統(tǒng)、衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

5.2各流域水電站的智能化建設(shè)規(guī)劃

各流域水電站的智能化建設(shè)主要包括：電站一體化平臺(tái)的智能化建設(shè)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)智能化改造建設(shè)；電站一次設(shè)備智能化改造建設(shè)；繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化建設(shè)；電站輔助控制系統(tǒng)智能化改造建設(shè)以及安全防護(hù)等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)智能化建設(shè)等。

（1）電站一體化平臺(tái)的智能化建設(shè)

電站級(jí)一體化平臺(tái)，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全廠集中監(jiān)控及人機(jī)聯(lián)系功能。以標(biāo)準(zhǔn)IEC61850規(guī)約為基礎(chǔ)，將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或集控中心，并接收調(diào)度或集控中心有關(guān)控制命令，轉(zhuǎn)間隔層、過(guò)程層執(zhí)行；具有對(duì)間隔層、過(guò)程層諸設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。一體化平臺(tái)主要以生產(chǎn)（安全一區(qū)）為主，在電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)建立安全三區(qū)，實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等高級(jí)應(yīng)用功能。

（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)規(guī)劃

流域梯級(jí)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化建設(shè)規(guī)劃主要包括：基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系和建模原則，完成智能化水利水電工程自動(dòng)控制系統(tǒng)總體改造，根據(jù)水電廠內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性抽象出物理和信息模型，建立智能化水電廠信息模型，通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器、電子、信息、通信、控制、智能分析軟件等技術(shù)，改造建設(shè)新一代水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)。

通過(guò)流域梯級(jí)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)，可全面提升智能化水平，提升發(fā)電站的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提高機(jī)組的可觀可控可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)接入快速化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，強(qiáng)化電廠對(duì)電網(wǎng)的支撐能力，提升網(wǎng)廠智能協(xié)調(diào)水平。

（3）流域梯級(jí)電站一次設(shè)備智能化改造建設(shè)規(guī)劃一次設(shè)備智能化是智能水電站的重要標(biāo)志之一。根據(jù)沅水流域梯級(jí)各水電站的設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行各電站的一次設(shè)備智能化改造建設(shè)。主要包括：

1）變壓器智能化；

2）開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化；

3）避雷器設(shè)備智能化；

4）電容性設(shè)備智能化；

5）電子式互感器。

（4）繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化改造建設(shè)規(guī)劃

根據(jù)沅水流域電站設(shè)備現(xiàn)狀，配套完成繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化改造。實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置數(shù)字化接口(包括測(cè)量回路即電流、電壓互感器采用光電互感器)，保護(hù)壓板可遠(yuǎn)方投退，測(cè)量回路、跳閘回路、信號(hào)回路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信(連接)。進(jìn)行線路、發(fā)變組故障錄波器智能化改造建設(shè)，采用微機(jī)型綜合自動(dòng)化裝置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)監(jiān)測(cè)功能的智能化。

（5）輔機(jī)系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)規(guī)劃

通過(guò)輔機(jī)系統(tǒng)的智能化改造建設(shè)，完善包括機(jī)組調(diào)速、勵(lì)磁、輔助設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制種類和范圍，滿足智能化水電廠高速實(shí)時(shí)通信、數(shù)字化、智能化的基本要求。建立智能化輔機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，使輔助設(shè)備控制系統(tǒng)與主機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字化連接，實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，滿足智能化水電廠的基本要求。

（6）安全防護(hù)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

突破傳統(tǒng)的水電廠生產(chǎn)運(yùn)行控制與管理的思路，合理規(guī)劃聯(lián)動(dòng)模式和聯(lián)動(dòng)策略，由一體化管控平臺(tái)以及各需要聯(lián)動(dòng)的子系統(tǒng)間通過(guò)聯(lián)動(dòng)信息的交互解析實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、工業(yè)電視、門禁、五防、消防及通風(fēng)等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，充分利用大量有效信息，輔助決策，提高操作的可靠性、安全性以及工作效率。

6　智能化系統(tǒng)總體規(guī)劃及建設(shè)步驟

沅水流域智能化建設(shè)必須根據(jù)沅水流域?qū)嶋H需求，進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，分階段、分層次開(kāi)發(fā)建設(shè)，逐步建成具有國(guó)際先進(jìn)水平和可持續(xù)發(fā)展能力的智能化水電廠。

（1）總體規(guī)劃：對(duì)沅水流域智能化建設(shè)進(jìn)行全面規(guī)劃，確定建設(shè)目標(biāo)和范圍，明確各系統(tǒng)間的關(guān)系?？傮w規(guī)劃是否科學(xué)合理關(guān)系到最終總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，關(guān)系到總的成果水平。

根據(jù)目前現(xiàn)有的流域水電廠運(yùn)行方式，沅水流域水電廠智能化系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的模塊化總體架構(gòu)，由一系列具有特定功能的智能化應(yīng)用系統(tǒng)的有機(jī)集成構(gòu)成全流域分層分區(qū)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，其中分層是從系統(tǒng)總體架構(gòu)上進(jìn)行劃分，分區(qū)則是根據(jù)系統(tǒng)安全防護(hù)的等級(jí)進(jìn)行劃分。

沅水流域智能化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上可分為3個(gè)層次，即：流域集控中心層、廠站層和設(shè)備現(xiàn)地層。在控制層面上可分為：上級(jí)調(diào)度部門控制、集控中心控制、水電站監(jiān)控系統(tǒng)控制和設(shè)備現(xiàn)地控制4個(gè)層次。

流域梯級(jí)集控中心層與所屬各梯級(jí)電站廠站層通過(guò)梯級(jí)電站專用光纖通信網(wǎng)進(jìn)行連接；同時(shí)通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與上級(jí)網(wǎng)/省調(diào)中心互連。

（2）詳細(xì)設(shè)計(jì)：在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，針對(duì)智能化建設(shè)的每個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)行沅水流域智能化建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、功能、設(shè)備配置、性能指標(biāo)和實(shí)施進(jìn)度、資源配置等方面。詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全面論證和評(píng)審，以確保方案切實(shí)完整可行，為智能化建設(shè)的順利進(jìn)行打好基礎(chǔ)。

（3）研究開(kāi)發(fā)：沅水流域智能化建設(shè)是一個(gè)全新的復(fù)雜系統(tǒng)工程，除承建廠家外，公司應(yīng)組織強(qiáng)有力的工程技術(shù)隊(duì)伍參與聯(lián)合設(shè)計(jì)與研究開(kāi)發(fā)，以便緊密結(jié)合電廠實(shí)際，解決智能化建設(shè)中的技術(shù)難題，滿足實(shí)用化要求。各系統(tǒng)均應(yīng)首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)測(cè)試驗(yàn)證。

（4）分步實(shí)施：根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)及產(chǎn)品的情況，結(jié)合沅水流域的實(shí)際情況，分步實(shí)施。按照先主要系統(tǒng)，后子系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的順序進(jìn)行建設(shè)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的無(wú)縫銜接。

首先建立沅水流域梯級(jí)智能化集控中心，結(jié)合流域各水電站的接入要求以及各電站的實(shí)際情況，對(duì)碗米坡、洪江、三板溪和近尾洲電站進(jìn)行升級(jí)改造，包括以下內(nèi)容：

建立電站級(jí)一體化平臺(tái)，升級(jí)改造可兼容IEC61850的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；補(bǔ)充完善機(jī)組、主變以及GIS的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；補(bǔ)充完善各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及故障信息。實(shí)現(xiàn)工業(yè)電視及門禁、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。完善電站動(dòng)力、環(huán)境等參數(shù)和信息。完善水情測(cè)報(bào)和大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

（5）持續(xù)改進(jìn)：在每一個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)措施，不斷提高完善各個(gè)系統(tǒng)功能和性能。

（6）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：在系統(tǒng)完成建設(shè)后，要認(rèn)真組織項(xiàng)目驗(yàn)收、專家鑒定和后評(píng)估，以利于進(jìn)一步推廣應(yīng)用和借鑒。

中圖分類號(hào)：TV736

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5387（2015）07-0014-05

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.004

收稿日期：2015-04-30

作者簡(jiǎn)介：劉書(shū)玉（1973-），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事電氣二次設(shè)計(jì)和技術(shù)管理工作。