水电站智能安防系统的研究应用

水电站智能安防系统的研究应用

单良

南京河海南自水电自动化有限公司 江苏南京 210000

摘要：随着我国科学技术和自动化水平的不断提升，我国水电站运行项目中也随着科技的发展加入了新的元素，而且智能安防系统的引入范围也越来越广，给水电站的安防部署带来了新的保障。因此，水电站的智能化应该从功能联动、业务整合、资源共享的角度进行出发和考虑，然后根据当前系统中的各种功能，结合自身业务能力，统筹系统综合资源的前提下进行研究，建设成一个高级智能的水电站安防系统，这样也能大大提升水电站的安全防护的整体水平。

关键词： 水电站   智能安防系统  研究

1、引言

    伴随着科技的进步，在水电站的常规的电气设备的检测过程中，为了达到对水电站中使用设备的采集、测量、监控、调节和保护的目的[1]。因此，设备中选择了使用智能化技术，同时该技术已经越来越成熟，并取得了一定的科技成果，也在一定程度上反应了我国电网智能化的发展进程，大大提高了人们的生活水平和质量。其中，为了实现设备的自动化控制，以及电网系统中联合防护和统一管理的目的，我国加快了水电站中智能安防系统的建设步伐，因为智能安防系统不但可以极大程度上节约人力成本，减轻值班人员的工作量，还能减少水电站设备的维护成本，提高安全防护的等级，从而全面提高了水电站的综合效益。

2水电站智能系统结构的简要介绍

     常规水电站智能系统的结构一份分为三层结构，即流程层、中间层、站控层。

2.1流程层

流程层主要是可以有效的进行电气设备的一二次融合，从网络层次达到对水电站中多层设备的监控，同时，流程层还可以接收站控层的各项数据指令之后，从而驱动电气层的设备执行相应的命令，从而进行检修维护等任务。在流程层中，一般需要配置两种电源，即直流和交流电源，这是为了防止站控层与中间层发生故障，尤其是当两个及以上层级的供电电源发生故障时，另外一路电源可以保证系统的独立运行，从而减少故障范围的影响，一定程度上防止电气设备陷入全网瘫痪的状态，有效的保证了水电站设备的正常运转和发电工作的继续维持。

2.2中间层

中间层与流程层有所不同，流程层主要实现的是数据传输和通讯，在通信过程中，会采用双工通讯的方式，并通过扩展通讯信道，从而保障中间层与站控层何流程层之间的双向通讯。中间层主要将监控的各种数据传递给站控层，然后将站控层的指令数据传输给流程层，从而实现了对水电站中电气设备的维修和调节。另外，中间层需要根据水电站中各种电气设备需要维护的优先等级做出判断，因此，中间层还要对流程层中采集到的各种原始数据进行统计、分析、计算，根据优先级进行判断哪些设备需要优先进行维护和调节，从而大大的提高了维护的效率。

2.3站控层

站控层一般是为了达到对流程层各种电气设备的统一管理为主要目的，因此可以称之为流程层的终端。一般情况下，站控层会首先利用接收到的流程层的各种信息数据，然后构建基于设备监控与维护的基础数据库。当流程层中检测到电气设备的异常数据后，站控层会将异常数据信息传递到水电站的集控中心，最后集控中心的工作人员，会根据异常数据信息，设置监控状态指数、修改定值阈值并进行故障信息处理等各种参数，再次利用中间层和过程层进行转发命令等指令，从而对流程层的各种设备进行维修。除此之外，站控层还需要识别监控设备通讯中断的风险因子，电气设备发生故障时会向流程层发出特殊信号，从而保证流程层的设备可以独立进行运转。

3水电站智能安防系统的系统组成

水电厂的智能安防系统的整个系统架构呈分布式部署架构，其主要由前端子系统、电站层中心管理平台、传输网路三部分组成[2]。

其中，底层支撑是由前端子系统构成，然后安全防护系统的中心管理平台，则是对数据进行应用管理，而且支持不同的用户权限。所有平台中所需的数据构建，都是为了整体的应用所服务的。中心管理平台可以实现对水电站所有电气设备运行参数的在线收集、数据分析、故障信息处理、在线巡检等业务功能的处理，也能实现整个系统的多级分层管理和后续扩展。前端子系统中主要包括视频监控系统（或工业电视系统）、信息采集系统、智能在线分析系统、故障联动处置系统等部分，然后子系统可以分开建设部署，最后统一由传输网络接入中心管理平台之中，而传输网络则采用整个水电厂厂区构建的局域网实现。

4水电站智能安防系统的研究应用

4.1合并单元

合并单元主要采集电压互感器和电流互感器的各种电压和电流遥测信息，可以对电力系统中的电压、电流的瞬时采集值进行计算分析，当确保电压、电流的遥测值在误差范围之内，再将电压电流的遥测信息发送给保护装置进行分析和判断，从而实现对电力系统的二次保护跳闸和故障检测。除此之外，合并单元为了智能组件间的相互数据间的传输和通信，因此需要预留足够的数据接口，并利用交换机与交流层的设备连接，且将采集到的信息传递给测控装置，从而实现保护功能。

4.2智能终端

智能终端一般会采取电缆或光缆的连接方式与电气一次设备进行连接，采用智能终端可以有效的获得电压互感器、电流互感器的状态信息以及SF6气体传感器、断路器等电气一次设备的各种位置信息等。当线路发生故障信息后，智能终端可以根据故障信息及时给电气的一次设备发送跳闸指令，从而防止线路故障引发的进一步设备损坏，跳闸之后，也可以方便检修人员对电气一次设备进行检修和维护。所以，智能终端的功能中需要支持指令连锁、三相跳闸、遥控分合等基本功能。与合同单元的功能类似，智能终端也可以将电气设备中的故障信息发送给保护装置，从而实现了电气一次设备的保护功能。

4.3 智能识别

智能安防系统的主要的功能，还有利用智能识别分析技术，针对采集到的数据信息，如表计的智能读表、电站中的表计图像数据等，进行分析计算，代替了人工原始数据的采集方式，从而实现了远程读表的功能，同时将视频化等非机构化的信息转换为结构化的数字信息，针对隔离开关、刀闸等设备的关键特征进行比对，完成了图像监控对象的开合状态的逻辑控制。

4.4智能联动

系统联动属于点对点或者点对多点的网状结构，然后中心管理平台可以根据业务规划将联动方案制成标准流程，然后规划联动的模式，联动策略，然后中心管理平台将消息下发给各级子系统，从而完成相互信息间的通信，完成整个联动过程。

4.5智能巡检

智能安防系统中，另外一个主要应用视频监控系统完成电力线的巡检工作，自动巡检功能的实现，大大提高了整个系统的自动化程度，而且替代了传统人工方式繁重的作业程度，从而提高了工作效率。系统中结合了智能识别和应用的功能，在自动巡检过程中，可以自动识别出断路器、刀闸的位置信息等参数，并将数据传递给系统平台，平台通过自动比对和智能判断，来分析当前线路上电力系统运行的状态，从而实现了远程巡检的功能。

5、总结

总而言之，水电站智能安防系统作为智能化水电厂自动化智能化建设的主要组成部分，而且在整个电站的自动化建设中起着非常重要的作用。而且安防系统也提高了整个水电厂的安全防护等级，并有助于建立一套完善的、科学的电力防护体系。

参考文献

[1] 石爱莲. 浅谈水电站综合自动化系统改造[C]. 2007年水利青年科技论坛.2007.10.12.

[2] 马成龙. 智能变电站二次系统验收流程与测试方法研究[D]. 长春工业大学. 2018.