CN104460635B - 一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，它包括集控中心、传输网络、多个智能水电厂系统、水情子系统和气象子系统，智能水电厂系统包括智能调控装置和前端采集传感器，前端采集传感器采集前端设备信息，通过水电厂网络和智能调控装置互连，将采集的数据存入数据库；智能调控装置用于根据系统的内部数据调节设备和控制系统；智能水电厂系统通过传输网络将数据传递给集控中心；水情子系统和气象子系统通过通讯网络与集控中心连接，提供水情和气象信息。本发明的有益效果是使多个独立的自动化子系统连接，构成实时、有机统一的整体，有利于推进水电厂的智能化建设，实现水电厂信息化与智能化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统。
背景技术
智能电网是国家12.5建设规划之一，智能水电厂是智能电网电源点智能化的一个重要环节，目前大型水电厂在设计初期就涉及了智能化元素，但较多关注的是生产控制环节，与经营管理严重脱节，与真正意义上的智能水电厂尚有一定的差距。中小型水电厂由于投运时间较长，大多处于偏远山区，基本上是采用传统的控制方式，自动化程度低，可靠性差，要实现无人值班（少人值守）和减员增效，保障人身安全与提高工作效率，智能化是必然的发展趋势。
目前水电大开发已经进入饱和期，下一步面临的是水电厂设备的运行、维护与技术提升的需求，在水电厂油水气机电统一视角下，依据设备运行原理和信号相关性，对设备、设施的状态进行分析诊断，为优化运行、发电控制、防洪调度、状态检修和资产全寿命周期管理、提高经济效益等提供智能决策与支持，实现集成开放、坚强可靠、经济高效、管理智能的效率效益最大化的智能化水电厂是一条水电发展必经之路。
传统水电厂各系统内部存在多个信息孤岛，造成大量数据闲置、缺乏信息共享，虽然局部的自动化程度在不断提高，但高级应用开发不足、信息不完善和共享能力薄弱，多个自动化子系统彼此独立，不能构成实时、有机统一的整体，不利于水电厂的智能化建设，要实现水电厂信息化与智能化，为智能水电厂建设打下坚实基础，必须打破信息孤岛，建立统一的信息平台。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，将水电厂各系统通过高速数据总线有机关联起来，使系统之间达到互联互通，实现数据信息共享、互动协同。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，它包括集控中心、传输网络、多个智能水电厂系统、水情子系统和气象子系统，所述智能水电厂系统设置有电厂网络，通过传输网络将数据传递给集控中心；所述水情子系统和气象子系统通过通讯网络与集控中心连接，提供水情和气象信息；所述集控中心对收集的数据进行监控、分析、管理和调度，它包括状态分析模块、运行监控模块、智能决策模块和调度管理模块；
所述状态分析模块用于监测设备运行状况，对设备健康状况进行评价，给出检修、停运、观察、继续运行处理建议；所述运行监控模块用于根据状态分析模块所给出的设备处理建议，按照启停与负荷变化的要求，下发控制指令到智能调控装置，执行调节；所述智能决策模块用于在运行监控模块所做出的智能调控的基础上，为智能水电厂的生产，水电厂设备的管理、运行、维护提供管理依据与辅助建议，为设备运行提供最佳效率区间；所述调度管理模块用于管理智能水电厂的调度规则或调度计划；
所述智能水电厂系统包括智能调控装置和前端智能传感器，所述智能调控装置用于根据系统控制指令实现被控对象的参数调节和系统控制；所述前端采集传感器用于采集前端设备的运行信息、设备状态信息、工况变化及过渡过程数据；前端采集传感器采集的数据通过水电厂网络连接存入数据库，所述的智能调控装置和前端智能传感器通过水电厂网络互联。
所述前端采集传感器包括电气量检测传感器和非电气量检测传感器，所述电气量检测传感器用于对电流、电压、磁通和气隙的检测，它包括电流传感器、电压传感器、磁通测量仪和空气间隙传感器；所述非电气量检测传感器用于对压力、流量、振动、转速和位移的检测，它包括压力传感器、流量传感器、振动传感器、转速传感器和位移传感器。
所述的前端采集传感器还包括温湿度传感器和风速仪，温湿度传感器用于采集水电厂微环境的温度、湿度数据，风速仪用于采集水电厂微环境的风速数据，湿度传感器和风速仪分别通过水电厂网络将温度、湿度及风速信息传输至气象子系统，气象子系统根据现场采集的温度、湿度及风速信息以及其自身从气象局数据平台获取的气象数据综合分析得到各水电厂的实时气象信息；集控中心的调度管理模块参考该实时气象信息，制定或修订负荷计划，运行监控模块根据负荷计划下发控制指令到智能调控装置，执行调节。
所述的前端采集传感器还包括降雨量传感器和水位计，降雨量传感器用于采集各智能水电厂的降雨量，水位计用于测量各智能水厂水位变化情况，降雨量传感和水位计通过水电厂网络与集控中心相连，集控中心接收降雨量信息和水位变化情况信息，同时与水情子系统交互水情信息；集控中心对所接收的信息进行综合分析计算，计算出水电站厂内并行机组极值效率，选择最优运行点，并下发控制指令到各水电厂的智能调控装置，执行调节。
所述智能水电厂系统还包括数据服务器、应用服务器、数据互联装置，所述数据服务器、应用服务器和数据互联装置通过水电厂网络互连，数据服务器用于数据收集、数据备份和数据库管理；应用服务器用于数据处理、数据分析、状态诊断、远程发布和系统管理；数据互联装置用于系统内各子系统互联互通，实现数据信息共享和互动，数据互联装置通过通信协议传递数据到集控中心。
所述集控中心和智能电厂系统均设置有安全防护系统，用于保障数据传输的安全和区间隔离。
所述的集控中心通过传输网络与移动智能终端连接，让电厂和授权用户能远程访问，用于远程监控。
所述的传输网络采用TCP/IP协议或自定义协议规范，所述水电厂网络是采用光纤通信。
本发明的有益效果是：将水电厂各系统通过高速数据总线有机关联起来，使系统之间达到互联互通，实现数据信息共享、功能互动，使多个独立的自动化子系统，构成实时、有机统一的整体，利于水电厂的智能化建设，实现水电厂信息化与智能化。及时、全面地掌握生产情况对于提高水电厂设备维护质量、提高检修水平，迅速的诊断和决策并且进一步实现状态检修有极大的现实意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，它包括集控中心、传输网络、多个智能水电厂系统、水情子系统和气象子系统，所述智能水电厂系统设置有电厂网络群，通过传输网络群将数据传递给集控中心；所述水情子系统和气象子系统通过通讯网络与集控中心连接，提供水情和气象信息；所述集控中心对收集的数据进行监控、分析、管理和调度，它包括状态分析模块、运行监控模块、智能决策模块和调度管理模块；
所述状态分析模块用于监测设备运行状况，对设备健康状况进行评价，给出检修、停运、观察、继续运行处理建议；所述运行监控模块用于根据状态分析模块所给出的设备处理建议，按照启停与负荷变化的要求，下发控制指令到智能调控装置，执行调节；所述智能决策模块用于在运行监控模块所做出的智能调控的基础上，为智能水电厂的生产，水电厂设备的管理、运行、维护提供管理依据与辅助建议，为设备运行提供最佳效率区间；所述调度管理模块用于管理智能水电厂的调度规则或调度计划；
所述智能水电厂系统包括智能调控装置和前端智能传感器，所述智能调控装置用于根据系统控制指令实现被控对象的参数调节和系统控制；所述前端采集传感器用于采集前端设备的运行信息、设备状态信息、工况变化及过渡过程数据；前端采集传感器采集的数据通过水电厂网络连接存入数据库，所述的智能调控装置和前端智能传感器通过水电厂网络互联。
所述前端采集传感器包括电气量检测传感器和非电气量检测传感器，所述电气量检测传感器用于对电流、电压、磁通和气隙的检测，它包括电流传感器、电压传感器、磁通测量仪和空气间隙传感器；所述非电气量检测传感器用于对压力、流量、振动、转速和位移的检测，它包括压力传感器、流量传感器、振动传感器、转速传感器和位移传感器。
所述的前端采集传感器还包括温湿度传感器和风速仪，温湿度传感器用于采集水电厂微环境的温度、湿度数据，风速仪用于采集水电厂微环境的风速数据，湿度传感器和风速仪分别通过水电厂网络与将温度、湿度及风速信息传输至气象子系统，气象子系统根据现场采集的温度、湿度及风速信息以及其自身从气象局数据平台获取的气象数据综合分析得到各水电厂的实时气象信息；集控中心的调度管理模块参考该实时气象信息，制定或修订负荷计划，运行监控模块根据负荷计划下发控制指令到智能调控装置，执行调节。
所述的前端采集传感器还包括降雨量传感器和水位计，降雨量传感器用于采集各智能水电厂的降雨量，水位计用于测量各智能水厂水位变化情况，降雨量传感和水位计通过水电厂网络与集控中心相连，集控中心接收降雨量信息和水位变化情况信息，同时与水情子系统交互水情信息；集控中心对所接收的信息进行综合分析计算，计算出水电站厂内并行机组极值效率，选择最优运行点，并下发控制指令到各水电厂的智能调控装置，执行调节。
所述智能水电厂系统还包括数据服务器、应用服务器、数据互联装置，所述数据服务器、应用服务器和数据互联装置通过水电厂网络互连，数据服务器用于数据收集、数据备份和数据库管理；应用服务器用于数据处理、数据分析、状态诊断、远程发布和系统管理；数据互联装置用于系统内各子系统互联互通，实现数据信息共享和互动，数据互联装置通过通信协议传递数据到集控中心。通过数据互联装置实现各自动化系统之间的互联互通，在逻辑上有相互关联的设备可实现互动，相互关联设备之间除采集自身所需状态参数及运行信号，还需要获取对方的相关参数，才能更好判断本设备的控制逻辑及运行工况是否正常。例如：调速器机组压油装置现地控制单元在控制过程中需要获得对应机组的相关参数，如接力器行程、机组负荷变化、机组当前工况等参数，有了这些参数才能判断油泵启动是否频繁，调速器压油装置工作是否正常。
一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，各智能水电厂系统之间在功能与逻辑上相对独立，各个智能水电厂系统设置有自身的信息平台，通过智能传感器、变送器等采集被控对象（设备）的运行信息、状态信息，建立自有的实时与历史数据库，并实现对设备的操作与控制。一体化信息平台系统通过规范的接口方式与标准数据交换格式与各智能水电厂系统实现互联互通，实现平台与系统、系统与系统之间的双向互动；对连接到高速数据总线上的数据互联装置进行统一管理，包括运行状态监测、端口配置、参数设置、远程维护等。
一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统具备统一的数据编码与规范要求，能将原有子系统的数据纳入到该一体化信息平台系统，同时提供灵活的组态功能，支持多种用户数据生成、网络发布、智能终端数据查看。通过一体化信息平台系统监控各子系统运行状态，并收集系统的内部数据，包括设备的运行信息、设备状态信息、工况变化及过渡过程数据、电量、非电量参数等。
所述集控中心和智能电厂系统均设置有安全防护系统，用于保障数据传输的安全和区间隔离。
所述的集控中心通过传输网络与移动智能终端连接，让电厂和授权用户能远程访问，用于远程监控。
所述的传输网络群采用TCP/IP协议或自定义协议规范，所述水电厂网络是采用光纤通信。
一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，通过平台系统实现上下游电厂进行协调调度；获取电网的调度计划，将电厂的运行状态、负荷值上送到调度；通过水情子系统和气象子系统获取水情、气象、环境参数并采用智能模拟系统精确计算水电站厂内并列运行机组极值效率，选择最优运行点,从而提高水电站综合经济效率。
Claims (5)
1.一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，其特征在于：系统包括集控中心、传输网络、多个智能水电厂系统、水情子系统和气象子系统，所述智能水电厂系统设置有水电厂网络，通过传输网络将数据传递给集控中心；所述水情子系统和气象子系统通过通讯网络与集控中心连接，提供水情和气象信息；所述集控中心对收集的数据进行监控、分析、管理和调度，它包括状态分析模块、运行监控模块、智能决策模块和调度管理模块；
所述状态分析模块用于监测设备运行状况，对设备健康状况进行评价，给出检修、停运、观察、继续运行的处理建议；所述运行监控模块用于根据状态分析模块所给出的设备处理建议，按照启停与负荷变化的要求，下发控制指令到智能调控装置，执行调节；所述智能决策模块用于在运行监控模块所做出的智能调控的基础上，为智能水电厂的生产，水电厂设备的管理、运行、维护提供管理依据与辅助建议，结合设备状态及工况要求，对设备进行优化组合，使设备运行在最佳效率区间；所述调度管理模块用于管理智能水电厂的调度规则或调度计划；
所述智能水电厂系统包括智能调控装置和前端采集传感器，所述智能调控装置用于根据系统控制指令实现被控对象的参数调节和系统控制；所述前端采集传感器用于采集前端设备的运行信息、设备状态信息、工况变化及过渡过程数据；前端采集传感器采集的数据通过水电厂网络连接存入数据库，所述的智能调控装置和前端采集传感器通过水电厂网络互联；
所述的前端采集传感器包括温湿度传感器和风速仪，温湿度传感器用于采集水电厂微环境的温度、湿度数据，风速仪用于采集水电厂微环境的风速数据，湿度传感器和风速仪分别通过水电厂网络将温度、湿度及风速信息传输至气象子系统，气象子系统根据现场采集的温度、湿度及风速信息以及其自身从气象局数据平台获取的气象数据综合分析得到各水电厂的实时气象信息；集控中心的调度管理模块参考该实时气象信息，制定或修订负荷计划，运行监控模块根据负荷计划下发控制指令到智能调控装置，执行调节；
所述的前端采集传感器还包括降雨量传感器和水位计，降雨量传感器用于采集各智能水电厂的降雨量，水位计用于测量各智能水厂水位变化情况，降雨量传感和水位计通过水电厂网络与集控中心相连，集控中心接收降雨量信息和水位变化情况信息，同时与水情子系统交互水情信息；集控中心对所接收的信息进行综合分析计算，计算出水电站厂内并行机组极值效率，选择最优运行点，并下发控制指令到各水电厂的智能调控装置，执行调节；
所述智能水电厂系统还包括数据服务器、应用服务器、数据互联装置，所述数据服务器、应用服务器和数据互联装置通过水电厂网络互连，数据服务器用于数据收集、数据备份和数据库管理；应用服务器用于数据处理、数据分析、状态诊断、远程发布和系统管理；数据互联装置用于系统内各子系统互联互通，实现数据信息共享和互动，数据互联装置通过通信协议传递数据到集控中心；通过数据互联装置实现各自动化系统之间的互联互通，在逻辑上有相互关联的设备可实现互动，相互关联设备之间除采集自身所需状态参数及运行信号，还需要获取对方的相关参数，才能更好判断本设备的控制逻辑及运行工况是否正常；判断本设备的控制逻辑及运行工况是否正常包括：调速器机组压油装置现地控制单元在控制过程中需要获得对应机组的相关参数，所述对应机组的相关参数包括接力器行程、机组负荷变化、机组当前工况，通过这些参数判断油泵启动是否频繁，调速器压油装置工作是否正常；
通过平台系统实现上下游电厂进行协调调度；获取电网的调度计划，将电厂的运行状态、负荷值上送到调度；通过水情子系统和气象子系统获取水情、气象、环境参数并采用智能模拟系统精确计算水电站厂内并列运行机组极值效率，选择最优运行点，从而提高水电站综合经济效率。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，其特征在于：所述前端采集传感器包括电气量检测传感器和非电气量检测传感器，所述电气量检测传感器用于对电流、电压、磁通和气隙的检测，它包括电流传感器、电压传感器、磁通测量仪和空气间隙传感器；所述非电气量检测传感器用于对压力、流量、振动、转速和位移的检测，它包括压力传感器、流量传感器、振动传感器、转速传感器和位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，其特征在于：所述集控中心和智能电厂系统均设置有安全防护系统，用于保障数据传输的安全和区间隔离。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，其特征在于：所述的集控中心通过传输网络与移动智能终端连接，让电厂和授权用户能远程访问，用于远程监控。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能水电厂的一体化信息平台系统，其特征在于：所述的传输网络采用TCP/IP协议或自定义协议规范，所述水电厂网络是采用光纤通信。
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