学术期刊发表网是专业正规学术咨询|学术论文发表网站

学术期刊发表网

学术期刊发表网>理工论文免费文献>大数据融合下的智慧水利枢纽集成技术

大数据融合下的智慧水利枢纽集成技术

学术期刊发表网 位置:理工论文 时间:2022-05-06 09:14 (12)

摘要:[摘要] 针对温州珊溪水利枢纽水调系统信息不能共享,调度平台设置重复,水资源无法实现高效利用问题,通过科学分析论证其智能一体化管控平台,以及一体化平台各类业务需求间的相互关

  [摘要] 针对温州珊溪水利枢纽水调系统信息不能共享,调度平台设置重复,水资源无法实现高效利用问题,通过科学分析论证其智能一体化管控平台,以及一体化平台各类业务需求间的相互关系,提出合理可行的建设规划,并围绕构建具备水、电耦合机制的枢纽经济调度模式;流域远程集中“运管一体化”调控模式;基于虚拟服务器的计算机设备体系;基于调度一体化智能平台体系等方面进行研究创新,为珊溪水利枢纽智能一体化调度平台顺利实施提供理论支撑,真正实现珊溪水利枢纽电站和渠系的远程监控五遥(遥信、遥测、遥控、遥调、遥视)功能,达到水调电调、引水供水远程集中控制,优化联合调度,提高飞云江流域水能高效利用的目标。

  [关键词] 智慧水利;水利调度;研究;集成技术;珊溪水利枢纽

大数据融合下的智慧水利枢纽集成技术

  珊溪水利枢纽集供水、发电、灌溉、防洪和生态 等功能,如何实现所属各生产单位“无人值班、少人 值守”智能化调度目标,提高温州飞云流域的水能 利用率,最终达到远程集约化运行的现代化管理目 标,顶层规划是重中之重。本文从工程实际情况出 发,在各部门现有的运行生产基础之上,通过分析 论证智能调度一体化平台建设,以“运管一体化”为 主导思想,提出“信息标准化、系统整体化、决策智 能化”特征的智能一体化管控平台建设规划,实现 水利枢纽安全运行的重大目标。

  1 工程概况

  珊溪水利枢纽工程是温州市境内飞云江干流 控制性大型综合利用水利工程,属国家重点建设工 程。工程包括珊溪水库工程和赵山渡引水工程两 个部分,珊溪水库控制流域3831 km2 ,水库正常蓄水 位142 m,最大坝高132.5 m,总库容18.24亿 m3 。赵 山渡引水工程包括引水枢纽工程和输水渠系工程, 输水渠系全长62 km,设计流量36 m3 /s,年供水量8 亿m3 。珊溪水利枢纽工程主要以灌溉和供水为主, 兼有发电、防洪以及改善下游滨海平原河网水质等 综合效益。

  2 珊溪水调平台存在的问题

  目前,珊溪水利枢纽各生产单位主要采用各自 独立的运行管理模式,独立完成发电监控、工程安 全监测、引水供水监控、生产管理等业务。由于不 同的业务均建立各自的运行系统和管理模式,存在 系统重复投资和生产现场人员多、各个岗位都缺人 的严重现象,没有实现集约化管理,与“无人值班、 少人值守”智能化管控的目标相去甚远。

  (1)信息不能有效共享,水资源不能有效利用。 不能充分利用珊溪水库、赵山渡水库的不同特性, 实现上下游水库联合优化调度,协调完成引供水、 防洪、发电等综合任务,从而最大限度地发挥水调 电调最优配合,创造工程的综合效益。

  (2)调度系统设置独立重复。由于不同的业务 均建立各自独立的自动化系统,因此自动化系统重 复投资多,运行维护成本较大。比如自动化的备品 备件不能共享使用,造成的浪费现象等。

  (3)传统的运行管理模式已落后。随着高科技 的应用和大数据时代的到来,各种智能化产品应用 得到普及,获取的信息量大,人们的思维模式和生 活需求发生了本质的变化,对智能化、便捷化的生 活、工作需求变得尤为凸显,改变目前运行管理模 式是社会发展的大趋势[1] 。

  3 智能化调度平台建设思路

  基于珊溪公司的自动化系统现状,为达到智能 化建设的目标,需要完成以下任务:建立一体化平 台,实现通信平台网络化、枢纽信息数字化、信息共 享标准化、高级应用一体化、多系统间的联动化、现 地控制智能化。系统按照纵向分层、横向分区的原 则,以珊溪水利枢纽桐浦基地落成为契机,建设珊 溪水利枢纽智能化,实现枢纽调度系统集中运行; 通过两个发电厂的信息共享,达到水资源的优化调 度,保证供水和发电的稳定性。最终形成珊溪公司 具体的生产、业务调度中心,为引供水、防汛抗洪、 发电调度、机组检修等工作做出决策。

  (1)统筹调度,集约管理。建立水利枢纽集中 管理机构,建立统一的水利枢纽调度集中控制,通 过集约管理,全面实现水电机组、闸门的远程控制 与调度、大坝安全管理、水情调度以及安全生产集 中管理,实现远程集中控制、优化系统调度、增加水 资源高效利用,进而使珊溪水利枢纽工程运行管理 工作从分散的点迈入统一、全面的科学管理,构建 珊溪水利枢纽运行管理新模式[2] 。

  (2)实现集中管控,降低经营成本。目前各生 产单位自动化系统缺乏统一标准,在调度控制、专 家决策、联合监控、图像监控、安全防护、信息通信 等功能缺乏统一规范,未能从全局高度对珊溪公司 各生产单位自动化系统的资源进行整合。各生产 单位的自动化系统独立运行,没有统一的接口标准 和规范,数据采集、存储、处理缺少统一设计,各生 产单位的自动化系统间数据共享不足。通过珊溪 水利枢纽智能一体化的建设,可在桐浦基地实施珊 溪公司下辖生产单位的日常生产监控以及水库优 化调度业务,有效减少各生产单位的现场调度、运 行人员数量,提升珊溪公司水电生产管理的科技水 平。依托智能化管控一体平台实现珊溪公司两座 水力发电厂和渠系集约管理,提高业务效率。

  (3)统筹水电联调,提高生产效益。通过构建 经济运行系统,建立科学的优化调度模型和高精度 的水文预报模型,可对各电厂的整体调度和发电过 程进行有效优化控制,充分发挥各电站的水力补偿 和电力补偿作用,通过优化梯级电站间水量分配, 洪水资源化利用、机组高效率区运行等技术手段, 有效提高枢纽工程的发电效益。

  4 智能化调度平台规划内容

  (1)数据采集总线。建设灵活、可扩展、符合国 际标准的数据采集总线。珊溪水利枢纽智能化建 设的数据采集涉及生产运行中各种类型的设备与 装置,如水力发电厂、引水渠系计算机监控设备、励 磁继电保护装置、闸门远控系统、在线监测设施等, 将各类关联数据在一体化运行平台共享,实现数据 同源化,避免同源不同值问题。按照统一的标准, 各系统在平台交换数据,达到数据利用高效性。

  (2)应用管理平台。以数据中心为核心,构建 插件式、开放、可扩展动态应用管理平台。珊溪水 利枢纽智能化建设的各现地自动化系统,负责现地 不同类型的信息管理与运行控制,并将实时的运行 数据汇总在中心平台。数据中心提供标准的电厂 模型化资源,提供实时、历史数据分析处理服务。 作为珊溪公司智能调度的数据源,为珊溪公司建立 插件式、开放、可扩展动态应用管理平台,将各种应 用作为服务插件进行总体整合,形成各类基础应用 动态组合,智能决策总体分析面向调度服务的体系 架构。

  (3)自诊断智能化功能。融合多类专家知识库 与分析模型,实现诊断、适应、自愈的智能化功能。 水电厂生产运行涵盖调度运行、专家决策、梯级监 控、水库调度、图像监控、信息通信等各应用领域。 机组正常运行、水库调度,以及工程安全监测,全过 程存在多种状态诊断、调度决策、安全分析等综合 分析决策应用,目前已具备多类专家知识库或分析 模型支持其智能化的建设。

  (4)应用安全体系。强化以安全防护为基础的 应用安全体系。安全防护是水电站运行的前提与 基础,提供必要的运行安全防护措施是智能化水利 枢纽运行的必要条件。建立一种包括监控后台、现 地所有站控层的一体化防护。监控后台、远动防护 闭锁规则具有统一的数据模型、统一的闭锁规则组 态、统一闭锁逻辑判断。简化防护系统结构,兼顾 站控层各种设备的需求。此外将门禁系统、无线巡 检系统、消费系统、生产管理系统进行统一组织,生 成电子地图,实现多系统的联动功能。

  (5)信息发布平台。构建统一的可识别的信息 发布平台。珊溪水利枢纽调度平台建设应包含分 析模型资源、监控数据等各类生产运行调度环节, 并通过平台统一进行展示发布。运行调度系统利 用二维三维GIS技术、通过信息发布平台进行生产 运行过程信息的图形化、图像化展示与发布[3] 。针 对整个珊溪公司的各种资源设施,建设数字化平台,以三维大坝、三维水电厂、三维输水渠系为基 础,进行数字化整合,实现二维、三维信息互动,利 用资源信息实现三维数字化水电厂的快速资源定 位与模拟仿真,形成统一的珊溪公司智能化可视化 信息发布应用管理平台。

  (6)梯级管控目标。以梯级调度为目标,实现 梯级一体化管控目标。温州珊溪水利枢纽智能化 建设的业务应充分考虑珊溪公司的调度特点,利用 梯级调度模型,结合上下游水库特性,发挥梯级调 度的优势,实现上下游电站的调度智能化、一体化, 使梯级电站整体效益最大化[4] 。

  5 创新与展望

  (1)构建具备水、电耦合机制的枢纽经济调度 模式。构建完整的“调度-执行-反馈-修正-再调 度-再执行”在线闭环调度与控制体系,依赖计算机 24 h不间断运行的能力,及时反馈调度方案在执行 过程中的偏差,并自动对原调度方案进行实时修 正。通过信息交互、策略共享以及实时反馈等机 制,形成涵盖非实时水库调度和实时电力运行的动 态系统,能够对各类影响因素做出及时、正确的响 应,实现枢纽的动态优化调度。同目前传统的梯调 优化调度相比,流域经济运行可以提高水能利用 率、减少弃水量、增加发电量,通过联合的水文补偿 和电力补偿,提高联合保证出力和调峰能力以外, 还能够大幅度提高水库调度与电力运行的自动化 水平,在保护发电机组及其辅助设备的同时显著提 高供电质量,并且提高实际调度过程与预想调度过 程的一致性,促使电力运行更加平稳。

  (2)流域远程集中“运管一体化”调控模式。目 前,珊溪公司的各生产单位仍然采用现场属地原 则,各水电厂分散的运行管理方式不仅降低了枢纽 梯级电站的运行能力,更使水资源造成严重浪费。 温州珊溪水利枢纽应以运营一体化的调控平台,对 下辖电厂(渠系)进行统一遥测、遥信、遥控、遥调和 遥视功能的同时,实现标准化、科学化、集约化的支 撑体系。

  (3)基于虚拟服务器的计算机设备体系。温州 珊溪水利枢纽智能一体化管控平台将接入珊溪、赵 山渡、高湖等电站以及引水渠系,种类较多。为完 成温州珊溪水利枢纽智能一体化管控平台远程集 中监控系统与各电厂(渠系)计算机监控系统的通 信,按照传统模式,通常采用以下两种方案:第一种 方案是每个生产现场通信分别配置一套冗余的通 信机名,第二种方案是由两台冗余的实时数据库服 务器完成与其他厂站的通信。对于第一种方案而 言,温州珊溪水利枢纽智能一体化管控平台远程集 中监控系统共需配置约6台厂站通信机,硬件设备 投资较大且设备利用率不高;对于第二种方案而 言,由于各水电厂(渠系)通信功能均由两台实时数 据库服务器完成,系统运维时各电厂(渠系)数据库 相互影响,给枢纽生产安全带来一定隐患。因此, 采用国产虚拟服务器构建温州珊溪水利枢纽智能 一体化管控平台安全 I区计算机设备体系。通过采 用虚拟化技术,不需要为每个电厂均配置一套冗余 的通信服务器,而只需配置一套冗余通信服务器即 可。通过采用虚拟化技术,物理主机将被虚拟化为 各类资源池,当资源池里某个节点出现故障,虚拟 机自动前移到另一物理主机上。因此,系统的运行 可靠性也将得到进一步提高。此外,由于各虚拟通 信服务器之间完全隔离,可以按照厂站为单元开展 系统运维,将系统运维工作对远程集中监控业务的 影响程度降到最低。

  (4)基于调度一体化智能平台体系。温州珊溪 水利调度管控平台应构建水调自动化、远程控制、 大坝安全监测等应用于生产管理的调度一体化管 控平台体系。根据统一的通信总线,实现应用、服 务、数据一体化设计。构建安全区域I、II及管理信 息区域的智能调度平台,开展各类信息业务,解决 自动化和信息化系统管控困难、各自独立、调度水 平不高等问题[3] 。

  6 智能规划后效益分析

  通过机组和水库最优工况运行,可以提高设备 经济运行水平,使水资源利用最大化,提高经济效 益。通过提高机组运行自动化水平和安全水平,可 为电网稳定运行提供更加可靠的电源保障。

  (1)优化联合调度效益。通过珊溪、赵山渡两 厂联合运行和引水渠系及水资源的综合利用,提高 珊溪公司经济运行水平。

  (2)减少弃水,增加发电、供水效益。通过水利 枢纽的联合调度,按水能和电能的综合平衡来考虑 各电厂发电量,使水库的弃水减到最少。投入经济 调度与控制系统(EDC)功能后,可以做到充分利用 水资源,合理分配各电厂电量,使上游水电厂发电 的水量在下游水电厂的发电环节中得到最大利用,下游水电厂的弃水降到最低。

  (3)减少机组频繁启停产生的效益。通过梯级 水电厂的 EDC 和 AGC 联合运行,不仅考虑了单个 电厂机组间躲避振动区,同时考虑电厂之间机组联 合躲避振动区的问题,既满足了电网要求又保证了 电厂安全、稳定运行需要的各种安全闭锁条件以及 常规控制和开停机控制的完整结合,对提高设备的 使用能力,延长设备的使用寿命,减少机组低负荷 运行时间,减少机组的频繁启停所造成的损害,效 益显着。

  (4)减员增效产生的效益。智能化建设完成 后,实行集中管理将大幅度提高电厂运行效率,人 工费用大大降低,减轻现场工作人员的劳动强度, 减少现场的运行人员、维护人员数量。

  (5)建设电能量、供水量系统产生的效益。电 能量、供水量系统的建设,可使企业准确地对电能 量供水量计量,提供准确发电量、上网电能量和供 水量数据,对结算和收费提供可靠的依据。

  7 结语

  温州珊溪水利枢纽通过搭建智能一体化管控 平台,进行集控中心中控室和机房工程设计、基础 设施建设。通过系统的建设,实现温州珊溪水利枢 纽下属电站和渠系的远程监控五遥(遥信、遥测、遥 控、遥调、遥视)功能,以及水调电调、引水供水集中 调度功能。从而实现决策支持系统建设,进一步实 现业务系统化、经营管控规范化、领导决策智能化。 以智能一体化管控平台为基础,进行现地系统智能 化改造,包括计算机监控系统、防雷系统、继电保护 系统等,完善相应系统的统一接口,按照“数字化、 网络化、智能化”要求,达到整个水利枢纽的智能化 目标。

  参考文献

  [1] 郝均卫.煤炭公司级安全生产综合信息平台的设计与 实现[J].河北化工,2014(8):153-155,158.

  [2] 雍成林,薛井俊.江都水利枢纽集中控制系统的研究与 探讨[J].水利水文自动化,2014(2):50-54.

  [3] 滕玉楠.基于云服务的水库调度自动化系统优化改造 与升级[J].水电能源科学,2015,33(6):170-173.

  [4] 张伟,谢珏.珊溪水利枢纽工程对温州社会经济发展的作 用分析[J].浙江水利水电专科学校学报,2019,21(2):64-67.

  作者:卢陈涛

  推荐阅读:水利水电工程论文字数多少能发


转载请注明来自:http://www.xsqkfb.com/lglw/21770.html


与“大数据融合下的智慧水利枢纽集成技术”相关的学术论文范文推荐

1、大体积调蓄水池复合土工膜防渗技术分析
摘要:摘 要:文章以天祝县金强川三期工程项目为例,分析调蓄水池复合土工膜防渗技术的具体应用。天祝藏族自治县金强...查看详情

2、大数据云时代医院档案信息化建设面临的挑战
摘要:摘 要:大数据云时代赋予了医院档案工作更显著的信息化属性,使档案管理工作取得了更好的成效。我们不能满足于...查看详情

3、智慧城市信息安全保障体系研究
摘要:[提要] 大数据背景下,智慧城市发展成为城市化发展必由之路。然而,在智慧城市建设进程中,数据信息共享与信息...查看详情

4、大数据背景下矿山测绘地理信息检测研究
摘要:摘要:在我国现代化技术的不断发展情况下,大数据技术应用越来越普遍。在矿上测绘作业中对大数据技术进行应用...查看详情

5、超危大钢结构起重吊装工程安全管理标准化探析
摘要:以肇庆新区长利湖水系综合整治工程项目为背景,总结提升其超危大景观桥钢结构主梁吊装工程安全管理经验,从法...查看详情