基于智能云技術(shù)的梯級電站遠程控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到水電站信息傳輸與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于智能云技術(shù)的梯級電站遠程控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機電設(shè)備等。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪發(fā)電機組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。
[0003]目前，水電站信息管理系統(tǒng)中，水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)是最基本的組成部分，監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備同步投入，建成后可以達到無人值守、少人值守的要求。但發(fā)電站具有地域分布較寬、運行設(shè)備較多等特點，迫切需要一種更加有效地保障發(fā)電站安全可靠的運行的智能監(jiān)控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于智能云技術(shù)的梯級電站遠程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠節(jié)約社會勞動力，降低枯水期對社會勞動力的閑置浪費，并能降低電站生產(chǎn)成本、解放時間精力，獲得更高的利潤。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于智能云技術(shù)的梯級電站遠程控制系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于:包括云電站接入端與遠程監(jiān)控端，所述云電站接入端包括多個梯級電站控制子系統(tǒng)，該梯級電站控制子系統(tǒng)均能獲取電網(wǎng)中電壓信號與電流及各種電參量信號、發(fā)電機組的電壓信號與電流及各種電參量信號、執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號、大壩處的水位信息以及發(fā)電機組的溫度信息，并根據(jù)獲取的監(jiān)控數(shù)據(jù)對電站發(fā)電運行過程進行監(jiān)控；
[0007]每個所述梯級電站控制子系統(tǒng)還將獲得的監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，所述遠程監(jiān)控端中的遠程監(jiān)控平臺通過監(jiān)控端云服務(wù)器下載所述監(jiān)控數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述監(jiān)控數(shù)據(jù)對多個梯級電站控制子系統(tǒng)進行控制，所述云電站接入端還設(shè)置有無線通訊模塊，所述云電站接入端可通過無線通訊模塊與手持移動終端實現(xiàn)信息交互。
[0008]本系統(tǒng)通過對多個梯級電站的運行情況進行實時監(jiān)控，然后根據(jù)獲得的監(jiān)控數(shù)據(jù)對多個梯級電站實現(xiàn)智能化控制，從而實現(xiàn)遠程自主控制多個梯級電站發(fā)電過程，不依賴人工操作，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各梯級電站輸出的額定功率、效率曲線、水情，自主選擇啟停機組、分配機組功率，使得機組運行合理化、單位水量發(fā)電量最大化、機組運行損耗最小化。且在智能化運行中，還可實現(xiàn)自動愈合功能，即在多機組運行中，如果一臺出現(xiàn)故障，關(guān)掉故障機自動化系統(tǒng)電源開關(guān)后，剩余機組自動組成新的運行架構(gòu)，不影響多機組聯(lián)動運行效果。
[0009]本系統(tǒng)將多個梯級電站進行集中或托管，直接導致了電站運行人工費用的降低，也可降低了枯水期對社會勞動力的閑置浪費，業(yè)主或值班管理員平常只需通過手持移動終端或遠程控制端對電站情況進行了解從而節(jié)約出更多的時間和精力，對于業(yè)主方面產(chǎn)生的影響將是運營成本的下降和時間精力的解放，更重要的是成本降低了利潤自然就增長了。另外，還可實現(xiàn)對社會勞動力的節(jié)約，降低枯水期對社會勞動力的閑置浪費，并能讓原有部分人員進入環(huán)境更好的市區(qū)監(jiān)控室內(nèi)工作，對電站業(yè)主而言降低了生產(chǎn)成本、解放了時間精力獲得了更高的利潤；電站的管理將不受地理的限制，只需能夠有效與調(diào)度部門溝通即可，有助于提高監(jiān)控人員的專業(yè)性和增進社會就業(yè)率。
[0010]進一步的，所述梯級電站控制子系統(tǒng)包括處理器，該處理器的輸入端組通過信號調(diào)理模塊連接有網(wǎng)端信號采集模塊、機端信號采集模塊、開關(guān)量輸入模塊、水位信號采集模塊以及溫度信號采集模塊，所述處理器的輸出端組通過開關(guān)量輸出模塊輸出控制信號，實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的控制，在所述處理器的輸出端還連接有人機界面；其中，所述網(wǎng)端信號采集模塊用于獲取電網(wǎng)中電壓信號與電流及各種電參量信號；所述機端信號采集模塊用于獲取發(fā)電機組的電壓信號與電流及各種電參量信號；所述開關(guān)量輸入模塊用于獲取所述執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號；所述水位信號采集模塊用于獲取大壩處的水位信息；所述溫度信號采集模塊用于獲取所述發(fā)電機組的溫度信息，所述處理器還可通過第一串口模塊與后臺計算機實現(xiàn)通訊互聯(lián)；所述處理器還通過第二串口模塊與所述無線通訊模塊連接。
[0011]在實際使用過程中，處理器通過采集電網(wǎng)中電壓信號與電流信號、發(fā)電機組的電壓信號與電流信號、執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號、大壩處的水位信息以及發(fā)電機組的溫度信息，完成對水電站發(fā)電運行過程的監(jiān)控，同時，可根據(jù)獲取的信號發(fā)出開關(guān)量控制信號，對執(zhí)行機構(gòu)中的各個設(shè)備進行控制，所述人機界面用于顯示電站運行過程中的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、電度等信息；
[0012]當電站出現(xiàn)過速、過壓、過流、失壓、機組溫度過高，及水機事故時，自動化系統(tǒng)會先跳開斷路器，投折向器或水阻再關(guān)噴針或?qū)~，若主閥有電動機構(gòu)的同時會關(guān)閉主閥；
[0013]當水位到達上上限時，若現(xiàn)在只開了一臺機組，處理器會很好的先判斷另一臺機組是否滿足開機條件，若滿足，將自動開啟另一臺機組且并網(wǎng)發(fā)電帶30%的負荷，此時程序會觀察10分鐘左右的水位是否有下跌；若水位仍在上漲則將負荷帶到60%，以此類推；
[0014]并在人機界面上會顯示相關(guān)的信號:如斷路器合分，噴針或?qū)~全開全關(guān)，斷路器已儲能未儲能等，所述信號調(diào)理模塊在具有多個溫度傳感器的胸膛里，還可對信號進行選通，減少硬件電路結(jié)構(gòu)，然后由所述溫度信號放大電路進行差分放大后送入處理器進行處理，從而實現(xiàn)一鍵自動開/停機、調(diào)頻/調(diào)功、自動網(wǎng)壓跟蹤、自動準同期、勵磁、溫度檢測、過速保護、過流過壓及低電壓保護、失磁保護、通訊等功能。
[0015]更進一步的描述是，所述信號調(diào)理模塊設(shè)置有溫度信號放大電路，該溫度信號放大電路包括第一放大器U49與模擬選擇開關(guān)U47，所述第一放大器U49的正相輸入端串接電阻R136后連接所述溫度信號采集模塊的輸出端，該第一放大器U49的反相輸入端依次電阻R131、電阻R130與電阻R129后接直流正電源，所述第一放大器U49的輸出端連接所述模擬選擇開關(guān)U47的一個輸入端，所述第一放大器U49的輸出端與其反相輸入端還串接有電阻R124，所述模擬選擇開關(guān)U47的另一個輸入端與連接所述溫度信號采集模塊的輸出端，模擬選擇開關(guān)U47的兩個控制端分別與所述處理器的兩個控制信號輸出端相連，模擬選擇開關(guān)U47的使能端接直流負電源；
[0016]所述模擬選擇開關(guān)U47的第一輸出端依次經(jīng)過電阻R126與電阻R127后連接第二放大器U48A的正相輸入端，第二放大器U48A的負向輸入端串接電阻R133后接地，該第二放大器U48A的輸出端串接電阻128后連接第三放大器U50的反相輸入端，所述第二放大器U48A的輸出端串接電容C134后連接電阻R126與電阻R127的公共端；
[0017]所述模擬選擇開關(guān)U47的第二輸出端依次經(jīng)過電阻R145與電阻R146后連接第四放大器U48B的正相輸入端，第四放大器U48B的負向輸入端串接電阻R149后接地，該第四放大器U48B的輸出端串接電阻147后連接第三放大器U50的正相輸入端，所述第四放大器U48B的輸出端串接電容C138后連接電阻R145與電阻R146的公共端；
[0018]所述第三放大器U50的輸出端依次串聯(lián)電阻R138與電阻R137后作為信號輸出端，所述第三放大器U50的輸出端與反相輸入端之間還連接有電阻R132。
[0019]進一步的，所述執(zhí)行機構(gòu)包括發(fā)電機組啟動開關(guān)、調(diào)速器、高低壓開關(guān)、斷路器以及噴針與導葉。
[0020]為了對溫度信號采集模塊提供穩(wěn)定的工作電源，保證其測量精度，所述溫度信號采集模塊的電源輸入端還連接有恒流源電路，該恒流源電路包括第五放大器U52、三極管Qll與三極管Q12，該第五放大器U52的正相輸入端串接依次電阻R157與電阻R155后接直流正電源，所述第五放大器U52的反相輸入端串接電阻R154后接直流正電源，所述第五放大器U52的輸出端與所述三極管Q12的基極相連，三極管Q12的集電極連接所述第五放大器U52的反相輸入端與電阻R154的公共端，三極管Q12的發(fā)射機與連接三極管Qll的基極，三極管Qll的集電極連接所述第五放大器U52的反相輸入端與電阻R154的公共端，三極管Ql的發(fā)射極串接二極管D47后輸出恒定電流。
[0021]作為優(yōu)選，所述處理器采用STM32F407IGT6單片機，所述模擬選擇開關(guān)U47采用⑶4052多路模擬選擇開關(guān)芯片，所述第一串口模塊為RS485串口，所述第二串口模塊為RS232 串口。
[0022]本發(fā)明的顯著效果是:
[0023](I)提高了水資源利用率，增加了發(fā)電效益；固定的水量，自動化控制系統(tǒng)能夠根據(jù)水位高度，自動調(diào)整水輪機的開度，使得水位保持在一個比較高的水平，電站能夠維持在一個比較高的落差下發(fā)電，從而提高了單位水量的發(fā)電量；
[0024](2)避免了跑水、半管水等低效率運行的狀況，最合理有效的利用了有限的水資源，對電站的發(fā)展有非常