基于智能云技术的梯级电站远程控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到水电站信息传输与控制技术领域，具体地说，是一种基于智能云技术的梯级电站远程控制系统。
【背景技术】
[0002]水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。
[0003]目前，水电站信息管理系统中，水电站自动化监控系统是最基本的组成部分，监控系统与发电厂发电设备同步投入，建成后可以达到无人值守、少人值守的要求。但发电站具有地域分布较宽、运行设备较多等特点，迫切需要一种更加有效地保障发电站安全可靠的运行的智能监控系统。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于智能云技术的梯级电站远程控制系统，该系统能够节约社会劳动力，降低枯水期对社会劳动力的闲置浪费，并能降低电站生产成本、解放时间精力，获得更高的利润。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种基于智能云技术的梯级电站远程控制系统，其关键在于:包括云电站接入端与远程监控端，所述云电站接入端包括多个梯级电站控制子系统，该梯级电站控制子系统均能获取电网中电压信号与电流及各种电参量信号、发电机组的电压信号与电流及各种电参量信号、执行机构的反馈信号、大坝处的水位信息以及发电机组的温度信息，并根据获取的监控数据对电站发电运行过程进行监控；
[0007]每个所述梯级电站控制子系统还将获得的监控数据上传至网络服务器，所述远程监控端中的远程监控平台通过监控端云服务器下载所述监控数据，并根据所述监控数据对多个梯级电站控制子系统进行控制，所述云电站接入端还设置有无线通讯模块，所述云电站接入端可通过无线通讯模块与手持移动终端实现信息交互。
[0008]本系统通过对多个梯级电站的运行情况进行实时监控，然后根据获得的监控数据对多个梯级电站实现智能化控制，从而实现远程自主控制多个梯级电站发电过程，不依赖人工操作，控制系统能够根据各梯级电站输出的额定功率、效率曲线、水情，自主选择启停机组、分配机组功率，使得机组运行合理化、单位水量发电量最大化、机组运行损耗最小化。且在智能化运行中，还可实现自动愈合功能，即在多机组运行中，如果一台出现故障，关掉故障机自动化系统电源开关后，剩余机组自动组成新的运行架构，不影响多机组联动运行效果。
[0009]本系统将多个梯级电站进行集中或托管，直接导致了电站运行人工费用的降低，也可降低了枯水期对社会劳动力的闲置浪费，业主或值班管理员平常只需通过手持移动终端或远程控制端对电站情况进行了解从而节约出更多的时间和精力，对于业主方面产生的影响将是运营成本的下降和时间精力的解放，更重要的是成本降低了利润自然就增长了。另外，还可实现对社会劳动力的节约，降低枯水期对社会劳动力的闲置浪费，并能让原有部分人员进入环境更好的市区监控室内工作，对电站业主而言降低了生产成本、解放了时间精力获得了更高的利润；电站的管理将不受地理的限制，只需能够有效与调度部门沟通即可，有助于提高监控人员的专业性和增进社会就业率。
[0010]进一步的，所述梯级电站控制子系统包括处理器，该处理器的输入端组通过信号调理模块连接有网端信号采集模块、机端信号采集模块、开关量输入模块、水位信号采集模块以及温度信号采集模块，所述处理器的输出端组通过开关量输出模块输出控制信号，实现对执行机构的控制，在所述处理器的输出端还连接有人机界面；其中，所述网端信号采集模块用于获取电网中电压信号与电流及各种电参量信号；所述机端信号采集模块用于获取发电机组的电压信号与电流及各种电参量信号；所述开关量输入模块用于获取所述执行机构的反馈信号；所述水位信号采集模块用于获取大坝处的水位信息；所述温度信号采集模块用于获取所述发电机组的温度信息，所述处理器还可通过第一串口模块与后台计算机实现通讯互联；所述处理器还通过第二串口模块与所述无线通讯模块连接。
[0011]在实际使用过程中，处理器通过采集电网中电压信号与电流信号、发电机组的电压信号与电流信号、执行机构的反馈信号、大坝处的水位信息以及发电机组的温度信息，完成对水电站发电运行过程的监控，同时，可根据获取的信号发出开关量控制信号，对执行机构中的各个设备进行控制，所述人机界面用于显示电站运行过程中的电压、电流、频率、功率因数、有功功率、电度等信息；
[0012]当电站出现过速、过压、过流、失压、机组温度过高，及水机事故时，自动化系统会先跳开断路器，投折向器或水阻再关喷针或导叶，若主阀有电动机构的同时会关闭主阀；
[0013]当水位到达上上限时，若现在只开了一台机组，处理器会很好的先判断另一台机组是否满足开机条件，若满足，将自动开启另一台机组且并网发电带30%的负荷，此时程序会观察10分钟左右的水位是否有下跌；若水位仍在上涨则将负荷带到60%，以此类推；
[0014]并在人机界面上会显示相关的信号:如断路器合分，喷针或导叶全开全关，断路器已储能未储能等，所述信号调理模块在具有多个温度传感器的胸膛里，还可对信号进行选通，减少硬件电路结构，然后由所述温度信号放大电路进行差分放大后送入处理器进行处理，从而实现一键自动开/停机、调频/调功、自动网压跟踪、自动准同期、励磁、温度检测、过速保护、过流过压及低电压保护、失磁保护、通讯等功能。
[0015]更进一步的描述是，所述信号调理模块设置有温度信号放大电路，该温度信号放大电路包括第一放大器U49与模拟选择开关U47，所述第一放大器U49的正相输入端串接电阻R136后连接所述温度信号采集模块的输出端，该第一放大器U49的反相输入端依次电阻R131、电阻R130与电阻R129后接直流正电源，所述第一放大器U49的输出端连接所述模拟选择开关U47的一个输入端，所述第一放大器U49的输出端与其反相输入端还串接有电阻R124，所述模拟选择开关U47的另一个输入端与连接所述温度信号采集模块的输出端，模拟选择开关U47的两个控制端分别与所述处理器的两个控制信号输出端相连，模拟选择开关U47的使能端接直流负电源；
[0016]所述模拟选择开关U47的第一输出端依次经过电阻R126与电阻R127后连接第二放大器U48A的正相输入端，第二放大器U48A的负向输入端串接电阻R133后接地，该第二放大器U48A的输出端串接电阻128后连接第三放大器U50的反相输入端，所述第二放大器U48A的输出端串接电容C134后连接电阻R126与电阻R127的公共端；
[0017]所述模拟选择开关U47的第二输出端依次经过电阻R145与电阻R146后连接第四放大器U48B的正相输入端，第四放大器U48B的负向输入端串接电阻R149后接地，该第四放大器U48B的输出端串接电阻147后连接第三放大器U50的正相输入端，所述第四放大器U48B的输出端串接电容C138后连接电阻R145与电阻R146的公共端；
[0018]所述第三放大器U50的输出端依次串联电阻R138与电阻R137后作为信号输出端，所述第三放大器U50的输出端与反相输入端之间还连接有电阻R132。
[0019]进一步的，所述执行机构包括发电机组启动开关、调速器、高低压开关、断路器以及喷针与导叶。
[0020]为了对温度信号采集模块提供稳定的工作电源，保证其测量精度，所述温度信号采集模块的电源输入端还连接有恒流源电路，该恒流源电路包括第五放大器U52、三极管Qll与三极管Q12，该第五放大器U52的正相输入端串接依次电阻R157与电阻R155后接直流正电源，所述第五放大器U52的反相输入端串接电阻R154后接直流正电源，所述第五放大器U52的输出端与所述三极管Q12的基极相连，三极管Q12的集电极连接所述第五放大器U52的反相输入端与电阻R154的公共端，三极管Q12的发射机与连接三极管Qll的基极，三极管Qll的集电极连接所述第五放大器U52的反相输入端与电阻R154的公共端，三极管Ql的发射极串接二极管D47后输出恒定电流。
[0021]作为优选，所述处理器采用STM32F407IGT6单片机，所述模拟选择开关U47采用⑶4052多路模拟选择开关芯片，所述第一串口模块为RS485串口，所述第二串口模块为RS232 串口。
[0022]本发明的显著效果是:
[0023](I)提高了水资源利用率，增加了发电效益；固定的水量，自动化控制系统能够根据水位高度，自动调整水轮机的开度，使得水位保持在一个比较高的水平，电站能够维持在一个比较高的落差下发电，从而提高了单位水量的发电量；
[0024](2)避免了跑水、半管水等低效率运行的状况，最合理有效的利用了有限的水资源，对电站的发展有非常