水电自动化改造中智能技术的科学运用

2022-09-21 16:46:47 来源:写作指导

摘要:为确保水电事业发展能够切实满足社会信息化、智能化建设要求,需着重开展水电自动化改造工作,结合水电设施运行特征,制定出专项水电自动化改造方案。本文以水电自动化改造特征为切入点,分析传统电站智能化改造工作存在问题,提出智能技术在水电自动化改造中的应用原则与应用要点,制定出切实提升实现自动化改造中智能技术应用水平的具体措施,以供参考。

关键词:水电自动化改造;智能技术;科学运用

现阶段水电站面临着水电系统调度大幅度转变问题,对水电站综合防御水平提出了更高要求。通过分析当前电力网络平台运营特征,发现水电智能化改造工作应当整体趋向于安全防范化发展。配合使用智能技术手段,分析存在于水电站电力设施运营过程中的各类问题,制定智能技术安全标准。

1智能技术应用趋势

水电站自动化系统是现阶段水电厂生产经营建设期间的重要组成部分,对保障水电厂运营质量及效率意义重大。在水利发电工作发展期间,鲁棒性控制技术应用范围日渐广阔,但依然无法满足现阶段水电站电气设备安全运行要求。智能技术理念首次提出于20世纪60年代,主要就是为达成某种预期目标,配合使用各类方式与技术手段,产生出一种与人类智能相似的处理问题效果,做好管控集成化工作。在将智能技术应用在水电站时,主要就是借助智能系统完成指定智能行为操作。具体而言,在系统内输入一个具有激励性质的问题,系统通过信息处理及找寻,能够给予相应回答,并具备较强的学习组织功能。当前水电站智能控制系统还处于发展初期,相应的理论体系尚未建立健全,还需要在水电智能化改造过程中着重使用智能技术,不断优化水电智能化平台。

2水电站自动化改造要求

在将智能技术应用在水电站自动化改造过程中,还需要相关明确水电自动化改造要求,确保制定出的智能技术应用方案具备较强的技术可行性与经济适用性,使智能技术能够在水电站智能化改造分析环节发挥出重要作用,从根本上提高智能技术应用质量效率,确保水电站能够切实满足地区经济发展的电力需求。

2.1水电站自动化改造基础设施。通过分析现有水电站工作要求,需要在自动化改造过程中,着重关注转换设备、动力设备的改造工作。传统水电站在运行过程中主要依赖水轮机或水轮发电机组,此些基础内还配备了调速器与油压装置。为确保水电站电力资源供应平稳,实际运行期间的各类参数数值能够得到有效调控,还需要在原设施中配备智能化控制软件和控制设施,以从根本上提升电站自动化改造水平。

2.2智能水电站基本特征。通过将智能技术应用在水电站自动化改造过程中,需要着重关注水电站日常运营期间的数据采集与处理工作。配合使用计算机装置,对时电站内各电气设备的运行状态进行闭环监管以及在线监测分析。确保设备运行能够实现全过程、全方位监管目标。

3水电站自动化改造存在问题

3.1水电站二次系统标准化及规范化程度不足。在原水电站运行过程中,二次系统或IED之间的数据交换通信接口与通信协议尚未形成统一标准。导致大量现场总线通信电站在开展数据交换工作期间的时效较低,运行管理极易出现信息孤岛情况,无法实现全厂内信息公开,共享目标。同时,由于二次系统缺失标准化及规范化管控机制,导致二次系统与IED时间也无法实现有效互动,存在于电气设备运行过程中的各类问题无法被及时发现,站内基础自动化采集数据向高级应用层的传递难度较大,信息利用效果与预期目标相比存在较大差异。

3.2水电站自动化系统的基础信息采集方式单一。在原水电站自动化系统运行过程中,信息数据的采集工作主要通过铺设电缆等方式采集模拟与硬节点,导致水电站接线较为复杂,后期电力设备更易出现故障问题,严重影响到水电站自动化建设水平与管控效果。同时,大量电缆设备还会在实际运行过程中受到电磁干扰以及主设备过电压等因素影响,导致设备运行故障问题经常出现,难以从根本上保障水电站自动化系统安全运行目标。

3.3水电站计算机监控系统的局限性较强。水电站计算机监控系统主要包括故障分析、专家处理、自动发电管控、设备在线监测等功能。虽然实际检测期间的全面性较强,但由于没有做好后续系统整合与信息传输等工作,导致信息共享水平受计算机监控系统的影响局限性较强。

4水电站自动化改造智能技术具体应用

4.1水电站自动化改造智能技术应用原则。为确保智能技术能够被更好应用在水电站智能化改造过程中,还需要明确水电站自动化改造原则,着重分析智能技术应用要点。在水电站智能化改造技术应用过程中,信息采集方式需要在原有基础上进行数字化、全面化、网络化方向转变。切实优化水电站上层分析与控制管理系统功能,确保基础信息数据能够得到全面收集。要求智能化技术还需满足水电站自动化改造期间的智能决策与综合分析功能,实现自动化系统高级应用目标。在实际改造过程中设立统一的标准通信、系统建模以及数据定义,组建水电厂高速标准网络,正好实现水电厂无缝通信、数据共享目标。在水电站自动化改造过程中使用智能技术,还需要在传统水电站计算机控制系统基础上设置以上位机为基础的中控室集中控制模式,使水电厂智能控制中心能够整体趋向于高度集中化、一体化方向发展,形成综合数据共享平台,满足系统运行期间的智能决策管理要求。

4.2水电站自动化改造智能技术应用方向。(1)对水电站内电气通信系统进行智能化改造,将水电站自动化改造的应用重点放置在实现电气全通性控制目标方面,进一步满足水力发电厂单元炉机组运行管控要求。注重采用合理方式解决水电站自动化改造间隔热工艺连锁问题,进一步增强电气自动化系统后台运行水平。(2)在水电站自动化改造过程中,做好开关逻辑控制改造工作,借助可编程逻辑控制装置,加强电气设备内部继电气管理力度。注重对发电系统机组、电磁控制装置进行自动化控制改造,确保工作人员能够时刻关注水电站内部电气设备状态,及时发现存在于电气设备运行期间的各类不稳定因素,不断优化电气设备运维管控方案。(3)为确保经过自动化改造后的水电站能够实现高效可靠运行目标,还需要构建其通用网络结构,使相关工作人员能够对自动化改造设备运行参数数据进行实时监控,降低电气设备故障问题发生几率。在建立通用网络结构体系过程中,还需要注重加快办公自动化升级改造工作,确保通用网络能够覆盖到办公自动化总体系中,切实提升水电站自动化改造生产经营建设水平。

4.3水电站自动化改造智能技术种类

4.3.1专家控制智能技术。专家智能控制技术在水电站自动化改造过程中的应用时间较长,技术体系较为成熟。现有专家智能控制技术可分为数学分析预计以及数值计算两种方式。在专家控制过程中,需要利用机器单独控制系统,使系统运行状态能够被直观展示出来。在专家控制智能技术应用时,由于没有形成准确执行控制记录,因此被主要应用在非结构化问题处理过程中。

4.3.2模糊控制智能技术。模糊控制智能技术主要就是应用模糊集合理论开展具体控制工作,主要用于描述控制规则。在模糊控制技术使用期间,可以将人工操作系统经验借助较为模糊的方式表达并传递,使复杂控制目标及对象能够得到统一管控。同时,模糊控制智能技术不会对被控模型具有较强依赖,使其能够被更好应用在使电站运行期间的随机系统以及不确定系统内。现阶段模糊处理芯片等装置日渐成熟,为模糊控制智能技术在水电站智能化改造中的具体应用奠定了坚实基础。但就目前来看,由于模糊控制智能技术的研发时间较短,在实际应用期间依然存在较多不足之处,相应的学习能力亟待提升。

4.3.3神经网络智能技术。随动态系统理论日渐成熟,线性系统设计与应用也已成为水电站智能化改造重要方向。受各因素影响,非线性系统发展较为缓慢,实用理论及应用复杂性较强,还需要配合使用神经网络智能技术,加强数值计算及符号推理水平。神经网络智能技术并不依托具体模型,而是通过将信息数据输入到系统内,对数据进行非线性映射处理。相较于其他智能技术而言,神经网络智能技术能够更好开展实例学习工作,提高水电站自动化系统运行期间的信息处理水平。神经网络智能技术还可以借助非线性映射功能,更好好分析并解决存在于水电站自动化设备运行期间的各类复杂问题,对保障水电站电气设备安全高效运行意义重大。

5水电站自动化改造智能技术应用案例

5.1水电站智能化改造工程概况。本文以某市一水电站为例,该水电站主要采用了FX2N-64MTPLC控制系统、数模转换模块。系统运行多年,PLC与导叶反馈装置均为单配制,无法及时满足现有水电站远程疾控、少人维护目标。在水电站自动化改造过程中,配合使用调速器电气控制柜电源、导叶开度冗余装置、侧屏模块冗余装置、主用回路故障自动切换备用回路装置,对调速器进行智能化改造。

5.2水电站智能化发展趋势。水电站作为我国电网工程建设要点,可直接影响到区域整体发电水平。现有水电站呈现出多元化发展趋势,通过使用智能网络中心,设计出功能完善的水电站智能操作平台。通过将智能技术应用在水电站自动化改造过程中,可以开展人机结构层综合转型工作,降低水电站运行期间安全隐患问题,实现水电站远程集中管控目标。

5.3水电站智能化改造流程。在案例水电站中,自动化改造工作主要涉及母线回路变更、机主出口调整等工作,需要明确实际改造流程,着重应用智能技术安全系统。构建起水电站自动化设备监管平台,及时发现存在于系统运行过程中的故障问题,建立起科学调动控制模式。配合使用自动发电控制系统功能模块,对机组的有功功率进行自动化管控。借助调速系统对电网频率进行自动调节,从根本上提升电网中电能传输质量。着重关注自动化系统执行状态检测工作,利用地理信息系统建立起一体化设备监控与调度平台,进一步降低电力设备运行过程中的故障隐患问题发生几率,从根本上提升水电站运行期间的安全性。

5.4水电站智能化改造管控要点。在水电站自动化改造期间使用智能技术,需要在具体管理过程中着重关注设备维护环节,避免设备出现故障问题影响到电力资源供应效果。注重对水电站自动化改造进行整体规划部署,制定出更加专项可行的设备运营维护方案,更好实现自动化改造设备自动化管控目标。具体而言,线路运行水平可直接影响到电气设备运营综合效果,因此需要在设备管理创新的过程中,加强线路设备管理创新力度。借助编排好的程序有效控制电气设备运行技术参数,使电气设备能够更好实现自动化、一体化目标。在水电站自动化改造应用过程中,为确保自动化工作高质高效开展,还需要注重日常管理及时的完善。结合水电站电气设备运行实际要求,制定可靠的电气设备故障运维方案,进一步控制设备运维期间的各项成本。加强人员管理水平,定期在从业人员群体中开展专业技能与职业素养的培训工作,确保其能够正确操作电气自动化管控系统,使智能技术能够被更好的应用在日常工作中。

6结语

社会经济的快速发展使各领域生产经营建设电力需求量日渐增长,对水电站自动化、智能化改造水平提出了更高要求。相较于发达国家而言,我国水电自动化改造上尚且处于起步阶段,在智能技术应用期间一般存在较多问题。因此为平稳推动水电自动化改造进程,充分发挥出智能技术应用优势,还需要明确水电站智能化改造要点,结合水电站运营特征及要求,制定出专项可行的智能化改造技术方案。积极引进先进智能技术,分析并找寻出存在于水电自动化设施运行中的各类隐患问题,确保水电站能够始终处于安全可靠的运行状态。

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作者:江书樵 单位:中国华电集团有限公司衢州乌溪江分公司