初稿一浅谈水电站电气一次设备智能化技术
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- 初稿-浅谈水电站电气一次设备智能化技术随着计算机技术的飞速发展，促进了智能化技术越来越多地广泛应用到各行各业中，智能水电站是集信息采集、信息传输和处理、指令输出等过程于一体的全数字化运行的水电站，水电站一次设备的智能化是实现智能化水电站的基础和关键，它的主要功能是对变电设备运行状态进行在线监测、为状态维修及寿命预测提供依据，为提升变电站运行安全性和可靠性奠定基础。本文详细分析了目前智能化水电站系统的特点和物理结构，并结合实际，介绍了水电站一次设备智能组件所需的相应配置。
关键词：水电站；电气一次设备；智能化技术；
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
智能化技术是利用先进的计算机科学技术对人的行为进行模拟的技术手段，而目前国内外大力发展的人工智能技术是指将智能化技术与人的主观能动性相结合而具备模拟人的某些行为的技术手段。传统的人工智能技术的研究领域涉及语言和图像识别、仿生机器人等领域，近年来，智能化技术在水电站中获得了广泛的推广和应用，智能化水电站是利用先进的数字化信息技术、计算机技术和网络技术对整个水电站生产过程中的水轮机组和辅助设备进行监测，自动完成水电站信息采集、测量、监控、计量、智能调节与保护等功能的综合自动化系统[1]。
智能化水电站的智能化程度取决于水电站的规模、水电站中主要机电设备的性能等因素，目前，国内对智能化技术开展了广泛而深入的研究，并在一些大中型水电站相继投入运行监测智能化系统以及变电站综合智能化系统，推动了国内变电站智能化技术的发展，为智能化电力网络的建设奠定了坚实的基础。
2 智能化水电站的特点
1）一次设备智能化
高压一次设备是水电站系统中最重要的组成单元，在水电站系统中引入智能化技术后，就能够利用传感器对关键设备的运行状况进行实时监控，通过微处理器对一次设备的信号回路和驱动回路进行检测和控制，实现了对电网一次设备的自动化监控，使之与二次设备相融合，并大大简化了传统的一次设备监控系统的连接结构，同时，使互感器、变压器和断路器等高压一次设备进行一体化设计成为可能。
2）二次设备网络化
水电站内常见的二次设备主要包括防误闭锁装置、远动装置、测量控制装置、电压无功控制、故障录波装置、同期操作装置以及各种继电保护装置和在线状态监测装置等，随着智能化技术的发展，这些二次设备已逐渐标准化和模块化，可方便地建立与智能水电站系统中的计算机系统之间的高速网络通信连接，实现数据信息的共享，大大简化了传统的二次设备中所需的各种I/O现场接口。
3）自动化的运行管理系统
智能化水电站运行管理系统具备对电力生产运行数据进行自动处理，实施记录水电站运行状态数据等功能，当水电站运行出现故障时，运行管理系统及时提供故障分析报告，并通过实时监控系统迅速找到故障位置和故障原因，并通过中央处理器及时采取相应的故障处理措施，从而保证整个水电站系统的安全可靠运行，减少了维护管理人员进行“定期检修”的环节[2]。
3智能化水电站系统的结构
从物理结构上，可将智能化水电站系统分为智能化一次设备和网络化的二次设备，随着智能化技术的发展，各种高压一次设备基本均采用一体化的结构设计，并在某些程度上融合了二次设备的功能，使一次设备朝着小型化、多功能化和紧凑化的方向发展，便于高效安装，从逻辑结构上，智能化水电站系统一般分为过程层、中间层、站控层三个层次[3]。
1）过程层：过程层是智能化一次设备与网络化二次设备之间的结合面，其主要作用一方面是对水电站以内的各种运行设备和自身的运行管理系统进行实时监测，另一方面是根据来自于站控层的指令驱动相应的设备执行。此外过程层还需要配备交直流双供电源，从而当中间层和站控层出现故障推出系统运行时，过程层具有独立运行的能力。
2）中间层：中间层的主要作用是连接过程层与站控层之间的通信，以及控制相应的数据采集、统计运算及控制命令的通信优先级别，因此，中间层一般需要具有全双工通信能力，具有较大的通信信道，以保证同时高效地完成与过程层、站控层之间的高速网络通信功能。
3）站控层：站控层的主要作用是协调和管理过程层的工作，建立起实时数据信息库，不断收集来自于过程层的各种实时数据信息，将其存入实时数据信息库以内，再根据相应的规定将有关数据信息传送至调控中心，操作员与调控中心进行人机交互，设置监控状态、修改阀值和故障处理指导等参数，再通过调控中心发出相应的控制命令，经过中间层、过程层转发执行，同时，站控层还需要具有水电站内人机交互、对中间层和过程层中各种设备进行在线监测和维护等功能。此外，站控层还需要具备在出现故障时候，向过程层发出相应的使其独立运行的切换信号，以防止对水电站内各种运行设备的监控产生中断。...
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