抽水蓄能电站自动化设备国产化实践

抽水蓄能电站自动化设备国产化实践

吴志峰左程

（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司湖南长沙410213）

摘要：我国抽水蓄能设备主要通过进口成套采购，随着近年我国抽水蓄能电站的建设，通过打捆招标，技术引进等途径，主机制造水平得到较大提升，达到国际水平，但是自动化设备仍然以进口为主。

关键词:抽水蓄能电厂;自动化技术

抽水蓄能电厂相对于核电厂和风电厂来说,其运行成本低,稳定性高,容量大,因此在电网系统中具有重要地位。近年来,我国逐渐加大了抽水蓄能电站的建设力度,对稳定电力系统、促进经济稳步发展具有重要作用;然而,我国工农业生产和生活对电能的需求逐渐增加,加强电厂自动化技术的应用,确保电站的安全运行就显得十分必要。

1当前抽水蓄能电厂的现状

近年来,欧美等发达国家相继开展智能电网研究和建设,我国也在积极推进智能电网的研究和建设工作,国家电网公司正在研究和建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。抽水蓄能电厂作为电网调节的重要组成部分,其智能化建设将是今后的主要发展方向和全新目标。随着科学技术的进步,我国基本上已经实现了智能化的管理,尤其是在继电保护、调速以及状态监测等方面,取得了很大的进步。可以说自动化水平已经上升到了可以与国际发达国家相媲美的水准。但是由于目前的接口水平以及规范还有所欠缺,所以造成系统间的数据难以达到共享的要求。这一状况会影响系统间功能的发挥,从而制约智能电网的发展,无法达到预期的要求。但是,当前在智能电网的变电环节,我国的发展还是极为显著的,所以可以说自动化技术已经基本成型,能够应用在抽水蓄能电厂的生产工作中。

2抽水蓄能电站自动化系统结构

参照智能变电站的设计要求,智能抽水蓄能电站自动化系统的物理结构可分为智能化的一次设备和网络化的二次设备。根据IEC61850通信协议定义,智能抽水蓄能电站自动化系统的逻辑结构可分为过程层、现地控制层和系统层三个层次。系统层与现地控制层通过系统层网络连接,现地控制层与过程层通过过程网络进行连接。

2.1系统层

根据智能抽水蓄能电站要求,系统层是基于一体化平台基础上,实现的多业务应用系统,由主机、操作员站、远动通信装置、保护信息系统和其他各种功能工作站构成,实现全厂实时监控、信息管理、厂网实时自动控制、智能调节、状态检修、在线分析决策支持和生产管理协同互动等抽水蓄能电站核心业务。

2.2现地控制层

现地控制层由现地控制单元(LCU)、调速器系统、励磁调节器系统、静止变频器系统(SFC)、继电保护系统、在线监测系统等现地自动化系统组成。各现地自动化系统汇总实时数据信息,对数据进行统计运算,实施操作和保护等控制功能,具有IEC61850标准接口,通过IEC61850标准接口将设备信息送至一体化管控平台。

2.3过程层

过程层是一次设备与二次设备的接合面,由现场自动化元件、变送器、电子式互感器、合并单元、智能终端等构成,完成实时运行信息的采集、设备运行状态的监测和操作控制的执行与驱动等功能。

3自动化系统的实施路线

目前,在抽水蓄能电站智能化应用上,二次智能设备进展较快,一次智能设备进展较慢,短期内难有重大技术突破,因此实现真正的智能化抽水蓄能电站将是一个长期、复杂和困难的过程。

3.1建设原则

抽水蓄能电站智能化建设涉及生产、运行、维护管理等各方面,规模大,内容多,结构复杂,技术难度高,建设周期长,是一项巨大的系统工程。为了保证智能化建设的高起点和高水平,实现全厂各系统的统一有效管理和互动,避免重复建设,必须按照“统一规划、分布实施”的原则进行总体规划。在确保智能化目标的前提下,智能化建设应根据进度要求、现场实际需求、具备的技术条件等,按照系统总体层次架构进行规划设计,分层次、分阶段逐步开发建设,并与未来技术的发展水平相适应,以实现各系统的有序耦合,避免投资浪费。

3.2实施路线

鉴于目前智能化传感器和智能开关组件尚不成熟和稳定,相关技术标准尚待完善,因此抽水蓄能电站智能化建设可按以下两个阶段分段实施。

(1)二次设备智能化阶段。

鉴于目前实际,该阶段重点研究开发二次智能设备、一体化数据平台和高级智能应用软件,实现二次设备通信网络化、集成标准化、数据共享化、运管一体化和业务互动化,提高系统的稳定性、可靠性和实时性。在这个阶段,系统采用2层结构,实现系统层和现地控制层智能化建设,暂不建设过程层,一次设备仍采用传统设备和传统连接方式,在二次设备选型上,尽量选用支持IEC61850协议的二次设备,对于暂不具备该协议通信能力的设备利用规约转换器进行连接。通过该阶段建设,可显著提升抽水蓄能电站自动化系统的智能化水平,优化系统性能。

(2)一次设备智能化阶段。

该阶段重点研究开发一次智能设备,实现一次设备通信网络化和智能化,提高控制操作的稳定性、实时性。在这个阶段,重点实施过程层智能化建设,并进一步完善过程层和现地控制层智能化建设,系统结构由系统层和现地控制层2层结构逐渐过渡到系统层、现地控制层和过程层3层结构,抽水蓄能电站智能电子设备(IED)大量应用,自动化系统实现对IEC61850协议的全面支持,高级应用功能和智能决策系统指导电站自动运行,最终实现抽水蓄能电站自动化系统智能化。

随着对智能化抽水蓄能电厂的研究,自动化技术已经逐步渗透在生产建设的过程中,并且我国已经掌握其核心技术,可以完全不依靠国外的帮助建设起自动化的系统。在全国各地已经相继建设起大型的抽水蓄能电厂若干座,为当地解决了工作与生活中的麻烦。我国自开始研究智能抽水蓄能电厂的建设至今已经经历了近十年的历程,并且在发展与建设中不断完善其核心技术,相信在今后的工作中,这一项目还将朝着更加广阔的发展方向前进。

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