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[摘 要]随着水电厂电网技术的不断发展，智能化电网成为了水电厂电网必然的发展趋势，智能电网的构建是智能化水电厂发展的一个重要环节，而智能化技术则支撑着智能电网的建设。当前水电厂的智能化技术是重点研究的对象，我国有很多水电厂都启动了智能化建设试点，但由于智能化技术的研究还处于起步阶段，相关的专业标准和规范还不够完善，因此还需要我们不断的研究分析以及借鉴国内外先进的技术成果。本文主要分析了水电厂智能化技术发展的趋势和应用，旨在为智能化水电厂的建设提供参考。
[关键词]水电厂；智能化技术；发展趋势
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0050-01
一、智能化水电厂的主要特征
探讨智能水电厂建设以信息化、自动化、互动化为特征，其建设目标是实现我国水电厂向安全、高效、经济、互动的现代智能电厂方向发展，满足智能电网的发展需要。根据水电厂智能化建设的具体情况，我们认为严格意义上的智能化水电厂应具备如下主要特征：（1）实现一次设备智能化，二次设备网络化；（2）数据采集与传输光纤化：节约大量二次电缆，最终解决电站抗干扰问题；（3）信息模型与通信标准统一化：统一的信息模型与通信协议，无缝的系统互连，实现全厂各设备之间智能协调互动，减少系统重复建设[1]。（4）数据信息平台的一体化：通过一体化的数据支撑平台，实现智能决策、协调控制及电站优化运行等智能化高级应用功能。
二、水电厂智能化关键技术
1.技术体系及运管模式
智能水电厂研究前期主要经历了问题分析、技术调研、提出设想、形成概念、分析目标、总结内涵及特征等过程。在充分的需求分析基础上，制定智能水电厂相关技术要求、标准及规范体系，形成智能水电厂评估指导原则，以规范指导智能水电厂建设。同时，智能水电厂作为一种全新的技术产品，需在技术支撑基础上，大幅调整原有管理方式，从人员配置、培训、系统维护都需形成新的运行管理模式。形成智能水电厂技术体系并建立全新的智能水电厂的运行管理模式是开展智能水电厂研究的先导、重点及难点。
2.管控平台
智能一体化管控平台以水电标准通信总线为基础，水电厂设备一体化建模和分布式应用服务管理为核心，集智能水电厂数据中心、基础服务、一体化应用为一体的综合管控平台，是智能水电厂的核心[2]。需要实现IEC61850、61970等系列标准在水电厂统一建模中的首次应用，并形成水电CIM模型规范。智能一体化管控平台支持分布式或集中式的数据中心，同时实现计算机监控、水调自动化、大坝安全监测等水电专业应用的一体化管控，并支持各类智能应用组件的接入或集成。数据中心是一体化管控平台的基础，为所有的应用提供数据访问接口、数据同步、数据管理等功能，系统数据量较大，有的数据需长期存放，有的数据对实时性要求较高，需根据业务的需求及数据特征进行支持分布式与集中式的存储与管理。人机界面是一体化管控平台中较复杂的部分，直接关系软件系统的易用性和实用性，需对各专业的应用需求进行归纳，并需满足计算机监控、水情水调、大坝安全、状态监测、生产运行应用等各类业务的人机交互要求，在公共图元库的基础上同时支持B/S和C/S两种架构体系，同时采用高效率的开发管理模式。报警模块需制定统一报警协议，提供对智能水电厂不同报警源的监听服务，研究智能分析策略，实现综合智能报警；应能完全组态报警信元、基于正则表达式的报警准则、报警策略、报警方式，并提供报警信息和报警动作的回溯；应能支持多源联合报警分析；应能支持基于多媒体和移动数据网络的报警方式，如短信，语音、邮件、电话等方式。
3.测控设备
现地智能化测控设备是智能水电厂研究的基础，需研究并确定智能水电厂现地控制层体系结构，制定厂站监控、继电保护、稳定控制、励磁、调速、辅机设备、机组振摆保护及主设备状态监测、水情及气象测报、大坝安全监测等现地自动化设备的功能和模型定义、信息交换方式及基于IEC61850的现地控制总线标准，并研制支持IEC61850标准的PLC设备、状态监测和水情测报装置。
4.经济调度与控制
该子系统是建立在智能一体化管控平台基础上的上层应用系统，需研究智能水电厂水库调度与电力运行协调优化的框架体系，包括流域水文预报、水库群智能调度、水电站群经济调度与控制、分析评价体系等内容，研制基于多元信息耦合的流域水文预报、无资料地区洪水预报、梯级电站群经济调度控制、混合抽蓄电站优化运行等数学模型，并建立基于一体化管控平台的智能水电厂经济调度与控制集成规范，最终实现流域水电一体化调度与控制。
5.状态监测与检修
水电厂主设备状态监测与状态检修系统在借鉴国家电网公司变电设备状态检修评价体系的基础上，研究水电厂主设备统一建模、数据获取、数据处理、监测预警、状态分析、状态评估、风险评估、故障诊断、检修决策等相关技术，全面集成振动、摆度、压力脉动、气隙、磁通量、局放、能量效率、运行工况、变压器油色谱等状态监测分析诊断技术，实现基于状态监测、运行巡检、试验、缺陷、台帐等多元信息耦合的设备状态评估及检修决策，是建立在智能一体化管控平台基础上的专业应用，主要的创新体现在水电机组故障诊断算法的应用、海量状态监测数据的自适应存储策略、三维建模技术的应用。
6.防汛決策支持
该系统运用水文、水力学、水资源调度等专业数学模型及地理信息、三维仿真、预测预警等技术，实现防汛信息整合、处理、查询、分析和防汛决策指挥调度管理，全面覆盖汛前检查、汛中指挥、汛后总结等防汛业务流程，实现基于GIS的防汛人员及物资调配方案及路径优化及基于工作流的可视化防汛指挥平台，系统可辅助准确分析和预测防汛形势，从而全面提升防汛抢险应急指挥决策能力和效率，提高防汛指挥调度水平，防汛决策支持系统是建立在智能一体化管控平台的基础上，指导水电厂防汛工作的专业子系统。
7.大坝安全分析评估
该决策支持系统需对大坝安全监测数据进行分析处理、判定监测和巡视检查结果，诊断所有监测或检查部位是否正常，综合评价整个大坝的安全稳定状况，并通过智能分析评估给出决策建议。通过相关分析法快速从混凝土实测无应力 应变中将温度应变和自生体积变形进行准确分离的数据处理方法，也是建立在智能一体化管控平台基础上的关于大坝安全分析评估的专业系统。
8.安全防护多系统联动
建立在智能一体化管控平台的基础上，突破了传统的水电厂生产运行控制与管理的模式，在分析水电厂内各相关设备及系统内在的业务逻辑关系的基础上，合理规划相关设备及系统的联动模式及联动策略，并在一体化管控平台联动策略控制服务的基础上，实现计算机监控、工业电视、巡检、五防、门禁、消防、生产管理等多系统的联动功能，充分融合各个专业信息，完成各相关业务协同互动，提高操作的可靠性、安全性，并提高工作效率。
结语
随着我国智能化电网建设的不断加强，水电厂作为智能电网发电侧的重要组成分也逐渐朝着智能化的方向发展。水电厂智能化建设是一项综合性强、涉及知识面比较广的建设工程，需要各方面技术的配合才能完成。面对着日益增加的用电需求，我们有必要加强对智能化电网的改造，只有这样才能保证水电厂的正常运行，进而促进水电厂的健康发展。
参考文献
[1]刘观标，李晓斌，李永红，高磊.智能水电厂的体系结构[J]. 水电厂自动化，2011，01：1-3+13.
[2]陈运华. 水电厂智能化建设流程浅议[J].四川水力发电，2013，04：132-136.
[关键词]水电厂；智能化技术；发展趋势
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0050-01
一、智能化水电厂的主要特征
探讨智能水电厂建设以信息化、自动化、互动化为特征，其建设目标是实现我国水电厂向安全、高效、经济、互动的现代智能电厂方向发展，满足智能电网的发展需要。根据水电厂智能化建设的具体情况，我们认为严格意义上的智能化水电厂应具备如下主要特征：（1）实现一次设备智能化，二次设备网络化；（2）数据采集与传输光纤化：节约大量二次电缆，最终解决电站抗干扰问题；（3）信息模型与通信标准统一化：统一的信息模型与通信协议，无缝的系统互连，实现全厂各设备之间智能协调互动，减少系统重复建设[1]。（4）数据信息平台的一体化：通过一体化的数据支撑平台，实现智能决策、协调控制及电站优化运行等智能化高级应用功能。
二、水电厂智能化关键技术
1.技术体系及运管模式
智能水电厂研究前期主要经历了问题分析、技术调研、提出设想、形成概念、分析目标、总结内涵及特征等过程。在充分的需求分析基础上，制定智能水电厂相关技术要求、标准及规范体系，形成智能水电厂评估指导原则，以规范指导智能水电厂建设。同时，智能水电厂作为一种全新的技术产品，需在技术支撑基础上，大幅调整原有管理方式，从人员配置、培训、系统维护都需形成新的运行管理模式。形成智能水电厂技术体系并建立全新的智能水电厂的运行管理模式是开展智能水电厂研究的先导、重点及难点。
2.管控平台
智能一体化管控平台以水电标准通信总线为基础，水电厂设备一体化建模和分布式应用服务管理为核心，集智能水电厂数据中心、基础服务、一体化应用为一体的综合管控平台，是智能水电厂的核心[2]。需要实现IEC61850、61970等系列标准在水电厂统一建模中的首次应用，并形成水电CIM模型规范。智能一体化管控平台支持分布式或集中式的数据中心，同时实现计算机监控、水调自动化、大坝安全监测等水电专业应用的一体化管控，并支持各类智能应用组件的接入或集成。数据中心是一体化管控平台的基础，为所有的应用提供数据访问接口、数据同步、数据管理等功能，系统数据量较大，有的数据需长期存放，有的数据对实时性要求较高，需根据业务的需求及数据特征进行支持分布式与集中式的存储与管理。人机界面是一体化管控平台中较复杂的部分，直接关系软件系统的易用性和实用性，需对各专业的应用需求进行归纳，并需满足计算机监控、水情水调、大坝安全、状态监测、生产运行应用等各类业务的人机交互要求，在公共图元库的基础上同时支持B/S和C/S两种架构体系，同时采用高效率的开发管理模式。报警模块需制定统一报警协议，提供对智能水电厂不同报警源的监听服务，研究智能分析策略，实现综合智能报警；应能完全组态报警信元、基于正则表达式的报警准则、报警策略、报警方式，并提供报警信息和报警动作的回溯；应能支持多源联合报警分析；应能支持基于多媒体和移动数据网络的报警方式，如短信，语音、邮件、电话等方式。
3.测控设备
现地智能化测控设备是智能水电厂研究的基础，需研究并确定智能水电厂现地控制层体系结构，制定厂站监控、继电保护、稳定控制、励磁、调速、辅机设备、机组振摆保护及主设备状态监测、水情及气象测报、大坝安全监测等现地自动化设备的功能和模型定义、信息交换方式及基于IEC61850的现地控制总线标准，并研制支持IEC61850标准的PLC设备、状态监测和水情测报装置。
4.经济调度与控制
该子系统是建立在智能一体化管控平台基础上的上层应用系统，需研究智能水电厂水库调度与电力运行协调优化的框架体系，包括流域水文预报、水库群智能调度、水电站群经济调度与控制、分析评价体系等内容，研制基于多元信息耦合的流域水文预报、无资料地区洪水预报、梯级电站群经济调度控制、混合抽蓄电站优化运行等数学模型，并建立基于一体化管控平台的智能水电厂经济调度与控制集成规范，最终实现流域水电一体化调度与控制。
5.状态监测与检修
水电厂主设备状态监测与状态检修系统在借鉴国家电网公司变电设备状态检修评价体系的基础上，研究水电厂主设备统一建模、数据获取、数据处理、监测预警、状态分析、状态评估、风险评估、故障诊断、检修决策等相关技术，全面集成振动、摆度、压力脉动、气隙、磁通量、局放、能量效率、运行工况、变压器油色谱等状态监测分析诊断技术，实现基于状态监测、运行巡检、试验、缺陷、台帐等多元信息耦合的设备状态评估及检修决策，是建立在智能一体化管控平台基础上的专业应用，主要的创新体现在水电机组故障诊断算法的应用、海量状态监测数据的自适应存储策略、三维建模技术的应用。
6.防汛決策支持
该系统运用水文、水力学、水资源调度等专业数学模型及地理信息、三维仿真、预测预警等技术，实现防汛信息整合、处理、查询、分析和防汛决策指挥调度管理，全面覆盖汛前检查、汛中指挥、汛后总结等防汛业务流程，实现基于GIS的防汛人员及物资调配方案及路径优化及基于工作流的可视化防汛指挥平台，系统可辅助准确分析和预测防汛形势，从而全面提升防汛抢险应急指挥决策能力和效率，提高防汛指挥调度水平，防汛决策支持系统是建立在智能一体化管控平台的基础上，指导水电厂防汛工作的专业子系统。
7.大坝安全分析评估
该决策支持系统需对大坝安全监测数据进行分析处理、判定监测和巡视检查结果，诊断所有监测或检查部位是否正常，综合评价整个大坝的安全稳定状况，并通过智能分析评估给出决策建议。通过相关分析法快速从混凝土实测无应力 应变中将温度应变和自生体积变形进行准确分离的数据处理方法，也是建立在智能一体化管控平台基础上的关于大坝安全分析评估的专业系统。
8.安全防护多系统联动
建立在智能一体化管控平台的基础上，突破了传统的水电厂生产运行控制与管理的模式，在分析水电厂内各相关设备及系统内在的业务逻辑关系的基础上，合理规划相关设备及系统的联动模式及联动策略，并在一体化管控平台联动策略控制服务的基础上，实现计算机监控、工业电视、巡检、五防、门禁、消防、生产管理等多系统的联动功能，充分融合各个专业信息，完成各相关业务协同互动，提高操作的可靠性、安全性，并提高工作效率。
结语
随着我国智能化电网建设的不断加强，水电厂作为智能电网发电侧的重要组成分也逐渐朝着智能化的方向发展。水电厂智能化建设是一项综合性强、涉及知识面比较广的建设工程，需要各方面技术的配合才能完成。面对着日益增加的用电需求，我们有必要加强对智能化电网的改造，只有这样才能保证水电厂的正常运行，进而促进水电厂的健康发展。
参考文献
[1]刘观标，李晓斌，李永红，高磊.智能水电厂的体系结构[J]. 水电厂自动化，2011，01：1-3+13.
[2]陈运华. 水电厂智能化建设流程浅议[J].四川水力发电，2013，04：132-136.