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初稿一淺談水電站電氣一次設備智能化技術

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更新時間：2021-06-12
發布人：chaofeng7458

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初稿-淺談水電站電氣一次設備智能化技術隨著計算機技術的飛速發展，促進了智能化技術越來越多地廣泛應用到各行各業中，智能水電站是集信息采集、信息傳輸和處理、指令輸出等過程于一體的全數字化運行的水電站，水電站一次設備的智能化是實現智能化水電站的基礎和關鍵，它的主要功能是對變電設備運行狀態進行在線監測、為狀態維修及壽命預測提供依據，為提升變電站運行安全性和可靠性奠定基礎。本文詳細分析了目前智能化水電站系統的特點和物理結構，并結合實際，介紹了水電站一次設備智能組件所需的相應配置。
關鍵詞：水電站；電氣一次設備；智能化技術；
Elementary introduction to intelligent technology of electrical primary equipment in Hydropower Station
abstract
With the rapid development of computer technology, intelligent technology is more and more widely used in all walks of life. Intelligent hydropower station is a fully digital operation hydropower station which integrates information collection, information transmission and processing, and instruction output. Intelligent primary equipment of hydropower station is to realize intelligent hydropower station. Its main function is to monitor the operation state of substation equipment on-line, provide basis for condition maintenance and life prediction, and lay a foundation for improving the operation safety and reliability of substation. In this paper, the characteristics and physical structure of the current intelligent hydropower station system are analyzed in detail, and the corresponding configuration of the intelligent components of primary equipment of hydropower station is introduced.
Key words: hydropower station; electrical primary equipment; intelligent technology;
1 概述
智能化技術是利用先進的計算機科學技術對人的行為進行模擬的技術手段，而目前國內外大力發展的人工智能技術是指將智能化技術與人的主觀能動性相結合而具備模擬人的某些行為的技術手段。傳統的人工智能技術的研究領域涉及語言和圖像識別、仿生機器人等領域，近年來，智能化技術在水電站中獲得了廣泛的推廣和應用，智能化水電站是利用先進的數字化信息技術、計算機技術和網絡技術對整個水電站生產過程中的水輪機組和輔助設備進行監測，自動完成水電站信息采集、測量、監控、計量、智能調節與保護等功能的綜合自動化系統[1]。
智能化水電站的智能化程度取決于水電站的規模、水電站中主要機電設備的性能等因素，目前，國內對智能化技術開展了廣泛而深入的研究，并在一些大中型水電站相繼投入運行監測智能化系統以及變電站綜合智能化系統，推動了國內變電站智能化技術的發展，為智能化電力網絡的建設奠定了堅實的基礎。
2 智能化水電站的特點
1）一次設備智能化
高壓一次設備是水電站系統中最重要的組成單元，在水電站系統中引入智能化技術后，就能夠利用傳感器對關鍵設備的運行狀況進行實時監控，通過微處理器對一次設備的信號回路和驅動回路進行檢測和控制，實現了對電網一次設備的自動化監控，使之與二次設備相融合，并大大簡化了傳統的一次設備監控系統的連接結構，同時，使互感器、變壓器和斷路器等高壓一次設備進行一體化設計成為可能。
2）二次設備網絡化
水電站內常見的二次設備主要包括防誤閉鎖裝置、遠動裝置、測量控制裝置、電壓無功控制、故障錄波裝置、同期操作裝置以及各種繼電保護裝置和在線狀態監測裝置等，隨著智能化技術的發展，這些二次設備已逐漸標準化和模塊化，可方便地建立與智能水電站系統中的計算機系統之間的高速網絡通信連接，實現數據信息的共享，大大簡化了傳統的二次設備中所需的各種I/O現場接口。
3）自動化的運行管理系統
智能化水電站運行管理系統具備對電力生產運行數據進行自動處理，實施記錄水電站運行狀態數據等功能，當水電站運行出現故障時，運行管理系統及時提供故障分析報告，并通過實時監控系統迅速找到故障位置和故障原因，并通過中央處理器及時采取相應的故障處理措施，從而保證整個水電站系統的安全可靠運行，減少了維護管理人員進行“定期檢修”的環節[2]。
3智能化水電站系統的結構
從物理結構上，可將智能化水電站系統分為智能化一次設備和網絡化的二次設備，隨著智能化技術的發展，各種高壓一次設備基本均采用一體化的結構設計，并在某些程度上融合了二次設備的功能，使一次設備朝著小型化、多功能化和緊湊化的方向發展，便于高效安裝，從邏輯結構上，智能化水電站系統一般分為過程層、中間層、站控層三個層次[3]。
1）過程層：過程層是智能化一次設備與網絡化二次設備之間的結合面，其主要作用一方面是對水電站以內的各種運行設備和自身的運行管理系統進行實時監測，另一方面是根據來自于站控層的指令驅動相應的設備執行。此外過程層還需要配備交直流雙供電源，從而當中間層和站控層出現故障推出系統運行時，過程層具有獨立運行的能力。
2）中間層：中間層的主要作用是連接過程層與站控層之間的通信，以及控制相應的數據采集、統計運算及控制命令的通信優先級別，因此，中間層一般需要具有全雙工通信能力，具有較大的通信信道，以保證同時高效地完成與過程層、站控層之間的高速網絡通信功能。
3）站控層：站控層的主要作用是協調和管理過程層的工作，建立起實時數據信息庫，不斷收集來自于過程層的各種實時數據信息，將其存入實時數據信息庫以內，再根據相應的規定將有關數據信息傳送至調控中心，操作員與調控中心進行人機交互，設置監控狀態、修改閥值和故障處理指導等參數，再通過調控中心發出相應的控制命令，經過中間層、過程層轉發執行，同時，站控層還需要具有水電站內人機交互、對中間層和過程層中各種設備進行在線監測和維護等功能。此外，站控層還需要具備在出現故障時候，向過程層發出相應的使其獨立運行的切換信號，以防止對水電站內各種運行設備的監控產生中斷。...

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