小型水电站自动化技术的现状和发展

      国际小水电联合会“云上小水电讲堂”的第十三期直播邀请到国际小水电联合会专家尹刚作《小型水电站自动化技术的现状和发展》的演讲。演讲分为“水电站自动化”、“小型水电站自动化现状”、“小型水电站自动化技术的发展”三个部分。

一、水电站自动化

      水电站自动化即水电生产过程自动化。包括水轮发电机组的自动操作、水轮发电机的自动并列、水轮发电机励磁的自动调节、频率和有功功率的自动控制、辅机的自动控制等。有电磁控制、半导体逻辑控制、微机控制等发展过程，也是强电、弱电、微电的发展过程，也是自动化程度从单机自动化、综合自动化到全开放、分层分布式计算机监控系统发展过程，是一门集机、电、水于一体。

1、水电站运行必须了解的基本概念：

      1）、水电站的基本职责是生产优质的电能。

      2）、无人值班并不等于可以在没有人员监护的情况下进行开机操作。

      3）、水电站机电设备都有一定的生命周期。

2、优质电能的标准：

      电压、频率、波形指标符合国家标准。峰谷和丰枯电力不是评价优质电能的标准。

      1）、优质电压依赖预高性的能励磁设备和发电机的设计。

      2）、优质频率依赖于高性能的调速器。

      3）、优质的波形依赖于发电机的设计。

3、无人值班的定义：

      水电站无人值班的标准应该是，有人开机、无人关机。

按现行的水电站运行维护规范规定的开机程序，水电站的正常开机必须要有人操作、监护、巡视，自动关机过程应该无需人工干预。

二、小型水电站自动化现状

高压机组监控系统

      在我国，最早生产小型水电站计算机监控设备的厂家大都是生产变电站综合自动化产品的，厂家的主导产品是数字保护，少数是生产四合一集控台起家。由于电力综自产品市场在二网改造过程中，被南瑞、南自、许继等所逐步垄断，很多非电力行业内厂家转而生产小型水电站监控设备和工厂配电自动化，在小型水电站信息不畅的宽松环境下，逐步发展起来。

      小型水电站监控保护在我国的发展是从大型机组开始的，监控是移植于大型水电站技术，保护则是沿用电力继电保护技术。这些产品最初都是大学和电力研究机构完成的，中、小企业保护技术基本是采用引进方式，完整的监控软件多在组态王上进行二次开发，极少的厂家具备自主开发能力，各厂家的技术差别不大。

低压机组一体化控制保护屏

      数字技术的发展是十分迅速的，很少中、小型厂家的自主研发能力能够跟上其发展步伐。数字技术的每一次新发布都是全新的思想，创造性的，只有大学和国家科研院所才有可能跟得上。低压机组一体化控制保护技术是未来的发展方向。

三、小型水电站自动化技术的发展

      我国在上世纪90年代中期引入“无人值守”的概念，随着计算机技术的广泛应用，“无人值守(少人值班)”在我国水电厂逐步得到推广。近来，随着流域梯级开发和计算机监控技术的成熟、自动化组件智能化的提高，呈现出流域梯级电站集中调度与水电厂“无人值守”运行模式相结合的发展态势。

      随着科学技术的进步，小型水电站无人值班将会实现，但他依赖于农村水电电气设备制造水平提高及国家和行业规范的修改。但是，目前谈水电站无人值班是不科学的。是不符合相关规范的。

四、数字水电站技术在小水电的应用：

      随着 IEC---61850协议的推出和光纤互感器的应用，数字变电站技术在国家电网大面积推广，数字水电站及数字变电站技术也在湖北小水电试运行成功，并实现在武汉对恩施的水电站、变电站进行远方实时数据采集分析。

      一体化机组自动控制保护产品在小型水电站自动化行业开辟了一条低成本自动化智能应用的途径，与其他老的自动化的区别和技术差异性凸显，解决了小型水电站员工素质下降问题。

      云技术和大数据是国家最近比较热门的话题，他将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上。在其中共享的资源、软件和信息以按需服务的方式提供给计算机的用户。云计算代表信息技术发展方向。为解决信息资源的整合和应用协调提供了可靠路径。在全面实现自动化的前提下，完成智能化。未来结合大数据可以给水电站智能分析和处理提供数据。

      小水电信息化建设将与水利信息化链接，与安全、环保、质检信息化链接，建立专用数据库，储存相关信息，统一水电站外链，建设重复建设，科学整合。实现安全预警，防灾决策，大数据分析，实时监测，远方诊断与指挥，在水调大于电调的原则下进行科学调度，实现全寿命周期管理。全面实现绿色小水电。