集结智能化的力量

---南瑞集团率先承建智能化水电厂试点项目
杨渺

       站在白山发电厂几十米高的发电厂房内，你肯定会感叹智能化的力量。新安装的摄像系统整齐的排列着，作为新的工业电视系统的一部分，通过这些高清摄像头，在中控室乃至几十公里外的集控中心，都可以看到厂房内发电机房压力表指针的读数，无人值守得到了真正的实现。这个智能化场景，正是南瑞集团承建的白山智能化水电厂的缩影。
       其实工业电视系统只是智能化水电厂的冰山一角，南瑞水利水电技术分公司承建的中国首座智能化水电厂—松江河水电厂刚刚在吉林省长白山通过竣工验收，标志着我国首次提出的智能化水电厂的运行方式由概念变成了现实，为我国水电厂安全、经济和高效运行提供了智能保障。截至目前，南瑞集团是国内唯一一家能够提出智能水电厂体系架构和完整解决方案的企业。

       吹响智能化水电号角
       多年来，水电作为清洁、低碳、环保发电的第一主力军，很好地在灌溉、航运、防洪、工业用水等诸多方面体现出良好的经济效益与社会效益。然而，随着可再生能源发电如风电、太阳能的迅速发展和智能电网建设纳入国家“十二五”发展规划，传统水电单向的“靠天吃饭”的特性已经不能满足能源结构调整和经济快速发展的需求，急需寻找一个新的发展运营模式来做出转变。
       此时，南瑞集团吹响了智能化水电的号角，并描绘出水电厂智能化发展的蓝图：建设一个以智能电网为服务对象，以“无人值班、少人值守”模式为基本，以通信网络平台为支持，具有信息化、自动化、互动化特点，自动完成信息一体化的采集、测量、传输、控制、保护、计量和监测等基本功能，并以一体化管控平台为支撑，根据业务需求支持经济运行、状态检修、防汛决策、安全防护多系统联动等高级功能有机融合的现代水电厂。
       崭新的智能水电厂概念的提出，对于快速实现传统水电厂适应能源结构调整，并安全、可靠、经济、高效运行的目标具有重要意义。
       然而，如此领先的智能水电厂概念的提出不是一夕之间的事。
       水电厂受监控、水情水调、大坝安全监测等各专业之间相互独立的影响，不能进行统一智能决策，难以实现电厂效率效益最大化。2009年，南瑞集团水利水电技术分公司参与编制了“智能电网关键设备研制规划”中的发电侧部分，随后承担的“数字化水电站综合管控平台”项目，至此揭开了智能化水电厂的面纱。
       2010年年底，南瑞水利水电技术分公司提交了白山和松江河发电厂智能化改造规划设计，并于2011年正式建设实施。这套系统以先进可靠的智能设备为基础，实现、通信平台网络化、信息集成标准化、运行管理一体化、经济运行最优化、资源利用最大化、业务应用互动化、决策支持智能化。智能水电厂不仅能为管理服务，更能为水电厂实际生产运行服务。智能化改造后的松江河发电厂，2011年全年发电量增加了1700万千瓦时。

“三层架构”实现信息共享
       白山发电厂是国网新源公司水电装机容量最大的常规水电厂，担负着调峰、调频和事故备用任务。智能化改造前，信息系统由水电厂监控系统、水情水调系统、工程安全监测系统、主设备状态监测系统等各个相对独立的子系统组成，存在着设备重复配置、信息分散、共享困难等问题。智能化改造后的系统以智能水电厂一体化管控平台为核心，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，支持经济运行、大坝安全监测与分析评估、防汛决策支持、状态检修决策支持、安全防护多系统联动等智能应用。
       为达到横向集成、纵向贯通、消除信息孤岛的目标，智能水电厂信息系统的建设引入了纵向分层、横向分区的设计理念，实现了数据互联互通的完全共享。
       根据IEC61850标准，南瑞提出把整个水电厂站分为三层控制结构的理念，面向不同的控制对象分别为过程层、间隔层、站控层。
       过程层设备主要是硬件设备，主要功能是采集外部信息，相当于智能化水电厂的“耳目”。具体包括由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元、智能终端等，可完成厂站系统信息的分配、变换、传输及测量、控制、保护、计量、状态监测等功能。
       间隔层设备相当于智能化水电厂的“神经”，其主要功能是汇总实时数据信息、实施对一次设备的测量和操作控制、对采集的数据进行统计运算、承上启下进行通信等。主要由机组LCU、开关站LCU、公用 LCU、励磁单元、调速单元、各种控制单元（如同期装置）、水情数据测报站、大坝监测数据采集站等构成。
       站控层则相当于智能化水电厂的“大脑”，它基于一体化平台基础之上，实现了多类业务的一体化应用。水电厂监控、水情水调自动化、水文与气象信息、大坝安全监测、状态监测与分析、安全防护、生产管理、综合网管和对时等所有的子系统都纳入了一体化平台上，实现面向全厂实时监视、调度控制、生产管理、状态检修等生产运行各个环节的智能化应用。
       “三层架构”体系奠定了白山电厂智能化的基础，而通过采用IEC61850标准进行信息传输，在智能一体化平台上进行数据的深入挖掘与分析诊断，最终实现了现场各电站相关设备之间的智能化联动。

       水电智能化的力量
       智能化水电的力量是不容小觑的。
       经过南瑞集团“巧手”改造后的白山发电厂成为集信息化、自动化、互动化力量于一身的智能化水电厂范本。
      “信息化”是智能化水电厂的一大亮点。它促使水电厂防汛减灾能力大大加强，可谓是“运筹帷幄之中， 决胜千里之外”。南瑞集团水利水电技术分公司总经理刘观标说，过去主要靠传真、电话传递防汛信息，不仅获得的信息量有限，更重要的是信息滞后。如今实现了信息采集自动化，随时随地都可获取完整的汛情，人力、 财力都得到了大大节省。
       智能水电厂采用统一的系统平台，可以完全满足水电、水利行业中数据、语音、视频等多种业务的需求，在防汛指挥、电子政务，尤其是远程视频监控中得到卓有成效的运用。采用网络通信技术、数字视频处理技术等先进通信技术的网络图像监控系统，可以实时观测河道、水库的各种变化及闸门的运行情况，为决策提供了直观的图像信息， 同时改善观测、 测量工作人员的工作环境，减少工作人员，做到无人值守、少人值班。并及时了解上下游河流的水文情况，并及时提出合理的解决方案。
      “自动化”则体现在利用各类专家知识库与分析模型算法，建设智能化的生产运行辅助决策系统。例如智能调度决策系统的防洪调度功能，就是根据规划设计和水库洪水标准、下游防护对象的防洪标准，以及大坝质量、泄洪设备与供水设备等实际情况，按照水库与下游河道堤防和分、滞洪区防洪体系配合运用原则及控泄方式，在确保安全的前提下，自动控制入库洪水的拦蓄和泄放。
      “互动化”的防误系统通过通信接口，将信息送到统一平台的数据信息内网区，并接受统一平台送来的信息。当操作人员走到操作设备前，工业电视系统实现自动切换跟踪，可根据需要自动放大、调整角度等。并实现与门禁系统联动，通过人员身份认证及操作票流程管理，避免操作人员误入间隔，保证了操作人员的人身安全。
      “‘十二五’期间，智能水电厂将在发展可再生能源和核电、建设智能电网等方面发挥重要作用。智能水电厂的建设，也将随着信息、通信和设备的技术进步，不断提升功能和扩大内涵。”刘观标信心满满。