1、智能水电厂智能水电厂汇报提纲汇报提纲l1.智能水电厂的提出l2.智能水电厂的概述l3.以东北电网白山发电厂智能化改造为例介绍其计算机监控系统智能水电厂的提出智能水电厂的提出l1.智能电网的要求l2.数字化变电站（IEC61850）智能电网的要求智能电网的要求l按照国网公司提出的“坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动”智能电网的理念，2010年国网东北有限公司决定以白山发电厂作为试点，开展智能化水电厂的建设，通过水电机组状态检修、水电厂计算机监控系统、梯级水电站群经济运行、大坝安全监测、基础自动化、通信网络等方面的智能化改造，全面提升白山发电厂的安全稳定经济运行水平，提高设备的可观性
2、、可控性、可调性，实现机组并网快速化、安全化、标准化和智能化，提升网厂智能协调水平。数字化变电站（数字化变电站（IEC61850）l以IEC61850通信标准在数字化变电站中的应用为现实基础，将其延伸至水电厂的应用。l结合水电厂与变电站的不同之处，提出一种适合水电厂智能化的实现方案。l最终实现IEC61850在智能水电厂中的应用。智能水电厂的概述智能水电厂的概述l智能化水电厂通过采用先进的传感器、电子、信息、通信、控制、智能分析软件等技术，建立全厂信息采集、传输、分析、处理的统一信息平台，实现水电厂的自动运行控制、设备状态检修、经济运行、运行状态自适应、分布协同控制、智能分析决策等高级应用功能
3、，实现信息化、自动化、互动化。l通过智能水电厂建设，实现一次设备智能化，二次设备网络化数字化，数据的采集和传输光纤化，全厂数据共享互动化，各信息系统之间有机配合与互操作，减少设备重复建设，节约大量二次电缆，解决电站抗干扰问题，提高设备及系统的可靠性和实时性，最终减少电站投资。l建设智能水电厂，目的是提升水电厂的安全和经济运行水平，进一步提高机组的可观性、可控性和可调性，提升网厂之间的智能协调水平。由于国内在智能水电厂方面刚刚起步研究，加强智能水电厂的概念、目标、功能、系统配置及系统间互动的研究，有利于推动计算机监控系统、机组状态检修、水电厂经济运行等方面研究的展开。白山水电厂智能化规划设计方案
4、白山水电厂智能化规划设计方案 计算机监控系统计算机监控系统l2010年3月东北电网公司“白山发电厂智能化水电厂改造规划设计”研讨会的邀请，北京中水科水电科技开发有限公司、国网电力科学研究院等5家设计、科研单位应邀出席了会议。l2010年5月东北电网公司对东北电网有限公司直属水电厂智能化规划纲要、白山发电厂智能化水电厂规划设计等纲领性文件的评审，东北电网公司直属水电厂智能化规划等工作基本告一段落，水电厂智能化改造进入全面建设阶段。l2010年10月东北电网智能化水电厂2010年建设项目方案细节 确定。l2011年1月东北电网公司白山厂统一时钟系统建设项目作为该厂第一台智能化水电厂改造项目，于1月
5、4日正式开工，由此也拉开了该厂智能化水电厂建设的帷幕。l整个电厂的改造工作由我们公司来完成，集成化统一平台由南瑞集团实施。现实状况现实状况l白山发电厂经过多年的不懈努力，在国内已率先建立了梯级集控中心监控、电站监控、水情水调、机组状态监测、继电保护、大坝监测、计量等自动化系统也初具规模。随着技术的不断进步和理念的不断创新，上述系统和装置等二次系统也日臻完善，为白山发电厂智能化建设提供了必要的条件和基础。l由于缺少统一的接口标准和数据结构模型，各自动化设备和系统间接口复杂，难以相互兼容与互操作，实现系统管理和数据共享困难，对水电站生产管理和自动化技术的进一步提高形成制约。l互操作问题。不同厂家通
6、信体系结构不统一，设备间通信协议和接口自成体系，给同一厂家不同时期产品维护带来困难，使得不同厂家设备间的互操作性不易实现。这些问题给设计、集成、测试、后期维护、升级带来了很大的困难，也降低了系统的可靠性。智能化建设总目标智能化建设总目标l远方智能控制：完成梯级电站计算机监控系统的智能化升级，通过对通信传输和计算机网络系统的改造，在吉林市实现白山梯级电站远方智能集中控制。l全厂经济运行：完成水情、气象、水调和防汛决策指挥等系统的智能化建设，实现白山梯级水库智能化联合调度，提高全厂经济运行水平。l状态检修：完成全厂状态检修系统的智能化建设，实现对水轮发电机组、变压器、断路器等主要发电设备及水工建筑
7、物的在线状态监测和故障智能诊断，提高设备故障诊断水平，减少运行维护及检修成本。l完成大坝安全监测系统智能化建设，为各种水工建筑物的安全生产决策提供科学的依据。l建设数据信息平台：完成数据信息统一平台建设，实现各生产自动化系统、管理信息化系统数据的共享与综合应用。l提高经济效益：完成基础自动化系统智能化建设，提高设备安全运行水平，全面提升经济效益，提高全员劳动生产率，降低劳动强度。智能化水电厂的优点智能化水电厂的优点l基于高速工业以太网交换技术，实现了全站信息的共享。采用“点对点”方式只能在间隔内共享过程层信息。采用高速工业以太网交换技术可以共享全部过程层实时数据，使间隔层装置可以基于全厂电压、
8、电流信息和开关量信息实现保护和控制功能。l实现了自动化功能的整合，简化现有的水电厂监测设备，系统更为经济、可靠。仅用一套间隔层测控装置实现保护、测控、录波、测距、选线等自动化功能，使现场设备大大减少和简化，显著降低了一次性设备成本和运行维护成本；同时由于装置减少和消除了复杂的电缆接线，大大提高了整个系统的可靠性。l基于全站信息共享实现集中保护、测控功能，可以充分发挥智能水电厂的技术优势，提高系统的自动化水平。智能水电厂中采用电子式互感器和智能高压电气等过程层设备，在过程层实现了电气信息的数字化，不仅避免了传统方式下的电缆连接，也使数据的统一和共享成为可能。智能化水电厂计算机监控系统设计依据智能
9、化水电厂计算机监控系统设计依据l智能化水电厂计算机监控系统设计应遵循IEC61850、IEC60870和国家的相关标准 智能水电厂系统结构智能水电厂系统结构l智能水电厂自动化系统的结构，在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备;在逻辑结构上可分为三个层次，根据1EC61850通信协议定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。各层次内部及层次之间采用高速网络通信。其中，站控层与间隔层网络采用交换式以太网，介质可选双绞线。间隔层与过程层的网络也采用交换式以太网，介质应采用单模光纤。智能化水电厂结构图智能化水电厂结构图过程层过程层l过程层是一次设备与二次设备的结合面
10、，或者说是指智能化电气设备的智能化部分 l实时电气量检测l状态参数在线检测与统计l操作控制的执行与驱动间隔层间隔层l汇总本间隔过程层实时数据信息 l实施对一次设备保护控制功能 l实施本间隔操作闭锁功能 l实施操作同期及其他控制功能 l对数据采集、统计运算及控制命令的发出，具有优先级别的控制 l承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能 站控层站控层l通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库。l按既定规约，将有关数据信息送往调度或控制中心。l接收调度或控制中心有关控制命令，转间隔层、过程层执行。l具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能 l
11、具有(或备有)站内当地监控，人机联系功能。如显示、操作、打印、报警，甚至图像、声音等多媒体功能。l具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。计算机监控系统改造方案计算机监控系统改造方案 l2010年10月-2011年6月为第一阶段。主要完成白山发电厂计算机监控系统的软件升级改造，可保留主要计算机设备和PLC，进行软件和少量硬件升级，使升级到H9000 V4.0，显著提升系统的智能化水平，优化系统性能。对于现地层智能设备数据通讯，优先采用现场总线方式实现设备间数据交换，其他数据可通过IEC61850通信网关或常规网关方式实现接入。l2011年6月-2012年1月为第二阶
12、段。主要完成IEC61850标准接口开发，实现对符合IEC61850的IED设备的接入计算机监控系统。l系统采用两层结构，即一次设备仍采用传统的PT/CT，站控层和间隔层采用IEC61850-8-1通信。l和支持IEC61850的IED设备通信仍采用IEC61850网关的方式。通过在站控层增加2台IEC61850网关以及为每一个LCU增加一个IEC61850网关，提供系统IEC61850标准接口，支持符合IEC61850标准的数字化保护或者IED设备的接入。IEC61850网关与支持IEC61850的IED设备通过IEC61850-8-1进行通信，实现对数字化保护和测控装置的数据采集和控制。l
13、PLC更换为支持IEC61850的PLC，具有接入非常规PT/CT和开关控制器的能力，LCU与站控层通信采用私有规约。l间隔层设备(包括机组LCU、开关站LCU、公用LCU)的数据来自合并单元，合并单元可以IEC61850-9-1，IEC61850-9-2发送采样值。间隔层设备对开关量的控制通过向开关控制器发送GOOSE报文实现 智能化水电厂软件结构智能化水电厂软件结构 改造后系统的主要功能改造后系统的主要功能l智能数据处理与报警技术l具有自学习功能的自动发电控制技术l系统的安全防误措施l智能化信息查询与数据挖掘技术l设备运行工况智能统计分析与管理l系统智能自诊断技术l事故处理专家系统lWEB信息发布系统l分布式全厂卫星时钟同步技术谢谢！
