關于水電站電氣自動化應用問題的思考

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625300）

電力電子技術的廣泛使用，微電子產業的迅猛發展，使得電氣自動化在水電站中的日常運行中發揮了重大作用。電氣自動化讓水輪發電機組自動化成為了現實，利用計算機對水電項目的生產設備進行全程監控，主要是對水輪發電機組和輔助設備的狀態進行自動檢測，發出指令實施相應操作，依據軟件信號發出危險報警等。簡單來說，實現水電站電氣自動化可以完全脫離人工操作，所有的設備在計算機指令的指示下進行，對生產過程進行實時的控制和監視。水電站電氣自動化提高了水電工作的安全可靠性、運行的經濟性，同時提高生產效率，改善了勞動環境。

1 水電站自動化的目的

水電站實現自動化有利于提高水電工作的安全性和運行的經濟性，減少人力資源的投入；改善工作人員勞動的環境條件等。

1.1 提高了水電工作的安全性

水電站自動化，使得所有的工作設備能夠快速、準確、及時的啟動，進行數據分析和事故分析。這樣不僅有利于防止不安全的工作狀態出現進一步惡化，也可以使事故中的設備及時報警并啟動備用裝置，保證水電生產工程得以繼續。此外，將自動控制裝置引入到各項流程的控制，可以降低工作人員因誤操作造成事故的幾率。

1.2 保證電能質量

電能的質量通常用電壓和頻率這兩項指標來衡量。眾所周知，電力系統中的無功功率的平衡決定著電力系統的電壓而有功功率的平衡則決定著頻率。發電系統的電荷是隨時不停的變化的，人的操作往往不能及時準確的對其做出調整，采用自動裝置可以解決這一難題，他可以及時準確的調節有功和無功功率，保持電壓和頻率的穩定。

1.3 提高發電機組運行經濟性

水輪發電一直工作在滿負荷的狀態是我們最理想的憧憬，而實際中因為機組故障等諸多原因往往不能滿負荷運載。利用自動控制裝置，控制并指令選擇最佳的運行組數，結合當前水利條件，使用最少的水生產最多的電能，更好的實現水電站經濟任務。

1.4 提高了操作人員工作效率

水電站電氣自動化的實行，減少了實際操作人員參與控制、監視、記錄、安全檢查等任務，減輕了它們勞動的強度，減少了運行管理人員的數量，實現少人甚至無人值班，提高了勞動生產效率，節約了水力資源。

2 水電站自動化包含的部分

水電站自動化需要考慮的內容有水電站的規模、水電站的運行方式、采用的發電設備以及設備安裝方式等。下面就從各個小部分進行分析：

（1）實現自動控制水輪發電機組運行方式的選擇，在開停機和發電機轉調相等幾個方面實現自動化；

（2）能夠自動維持和控制水輪發電機組的連續運行；

（3）實現對主要的電氣設備和線路的監視、保護；

（4）完成對輔助電氣部分的監視。輔助設備主要有水泵、空壓機以及油泵。系統能在它們發生故障時能自動報警和啟動備用設備；

（5）完成對水工建筑物運行的實際工作狀態進行實際的監控。如在水中的閘門工作的狀態，攔污柵極是否發生堵塞的監控，以及上下游水位的測量監控。

3 設備型號的選擇和自動化設計

在科學技術發展同時，水電站自動化程度也有了不斷提高。水輪發電機組作為電站最主要設備也使用了越來越多的自動化元件。

3.1 軸流槳式水輪機中PLC的使用

中低檔水電站中大多后會選擇軸流槳式水輪機。因為其設計的特殊性，能為水電站提供更多的經濟效益而被使用，雖然廠家為實現不同的水頭導葉開度都會制造出水輪機能夠利用協聯曲線來連接漿葉轉角，同時設計制造出了專門調速器來滿足協聯曲線。即便如此，水電站在實際運行中，主渦輪機上下游水位也會隨著槳葉變化。很多情況都同生產廠家理論模擬相差甚大，因此僅僅依據協聯曲線的變化難以保證機組的運行處于最佳狀態。為滿足實際水電站的需要。在調試的過程中得到最佳的協聯曲線即可在編程控制器的調節下改進原來設別協聯曲線，最終保證機組能夠得到優化。

3.2 調速器調節水庫式電站的PLC實現

電站運行中水頭有較大變動范圍是水庫式電站最主要的特點，水頭變化過大，會導致電力調整器不能讓機組達到額定的轉速。所以，采用PLC編程控制器，可以根據電站水頭的高低來修改程序參數，使機組工作在額定的狀態下。

4 水電站電氣自動化技術的進步

當今，電子計算機技術普遍應用于各個領域，其模擬監測控制技術也是基于現場總線理論，慢慢取代了傳統意義上的控制系統，大大地提高了水電站自動化的發展，真正實現了"無人值班，少人參與"的工作模式。

4.1 系統組成

結合計算機、PLC器件以及相關智能接口技術；在微機式繼電保護裝置和專用智能中綜合使用可控裝置，利用標準的以太網絡格式，利用現場總線把每一個現地控制的站逐一的連接起來，組建出能夠按照不同功能進行分部協作的整體監控系統。

4.2 系統的一些特點

（1）體系結構開放，等級層次分明同時還具有良好的可擴展性；

（2）分布式系統選擇分層結構，針對不同的監控對象，采用不同監控方法，具有性能較好的分散性、整體性和靈活性；

（3）采用先進的冗余處理技術，提高系統穩定性；

（4）結合Windows操作系統以及先進的通訊手段，定期對系統升級；

4.3 系統具有的功能

（1）對水電站內的全部設備進行自動監視和控制，計算機監控系統自動完成對水電站內被監控設備數據采集，分析設備工作狀態并進行記錄；

（2）對水電站實行自動化的控制，根據上級的調度要求，結合水電站的實際情況，對電站的生產能力進行自適性調節，保證水電站可持續發展模式；

（3）實現水電站管理的自動化：實現運行報表自動生成、運行操作自動記錄、設備參數自動備份整合；

結語

水電站電氣自動化的實現，提高了水電經濟效益和水電安全性的同時，也保證了水電站較高效率。水電站的生產效益同其自身的自動化程度高低密不可分。在國家能源結構調整政策實施中，會繼續加大對水資源的開發力度，屆時水電站電氣自動化的系統研究和完善的意義也會越來越大。

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