水電站綜合自動化系統應用分析

梁勇

摘要：以計算機監控系統為水電站設備主要保護，包括輔助設備的監控、水文自動測報系統、電氣設備的監控等水電站所有主設備和輔助設備監控系統，稱為水電站綜合自動化系統。為了適應自動化發展和電力體制改革的需要，綜合自動化系統在水電站中的應用越來越廣泛。文章對水電站綜合自動化系統的應用進行了分析。

關鍵詞：計算機監控；輔助設備監控；水文自動測報；電氣設備監控；綜合自動化系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2015）19-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.065

近年來，人民群眾物質文化生活水平不斷提高，國民經濟發展突飛猛進，電力需求日益旺盛，對電能質量的要求也越來越高。由于20世紀70、80年代建造的水電站經多年運行，現有設備老化陳舊、自動化水平低，發出的電能質量也不高，嚴重影響社會經濟的發展，為了提高水能資源利用效率，保障農村和城市居民及工廠用電需求，消除發電生產安全隱患，提高發電電能質量，對水電站進行綜合自動化系統改造是十分必要的。

由于我國水電站大多建在偏遠山區，離城鎮較遠，電站職工的生活條件和居住環境較差，生活水平低下，開展的娛樂活動少。對水電站進行綜合自動化改造可以大大改善電站職工所在的工作和生活環境，減少運行發電工作量，提高他們的生活質量。另外，自動化改造可以實現無人值班或少人值守，符合電力體制改革的發展方向。

1 綜合自動化系統內容

水電站綜合自動化系統主要包括計算機監控系統、輔助設備監控系統、水文自動測報系統、電氣設備監控系統等。

1.1 計算機監控系統

水電站計算機監控系統是利用計算機對水電站的電能生產進行控制。采用計算機控制的目的，是為了提高水電站的自動化水平，提高水電站的供電質量，提高水電站的安全運行水平，提高水電站的勞動生產率和經濟效益。

在水電站計算機監控系統中，用計算機代替傳統自動控制，使控制過程更合理、靈活。因此，計算機控制比傳統的自動控制和自動化技術有更多的優越性。水電站計算機監控系統是一門涉及多種學科的綜合性科學技術，近年來有了較大的進展。特別是隨著數字電子計算機性能不斷提高，價格不斷降低，使得計算機在工業生產過程控制，以致水電廠自動化控制中的應用更為廣泛。它的應用對水電站生產帶來了巨大的經濟效益，標志著水電站綜合自動化技術發生質的飛躍。

1.2 輔助設備的監控

水電站的主要輔助設備為調速控制系統和水系統。水系統又分為技術供水系統和發電機組的冷卻水系統等。通過對調速系統的油壓與氣壓的檢測、技術供水系統供水量的檢測、發電機組的冷卻水系統的檢測、發動機組的定子與轉子回路電氣參數量的檢測、發電機組主要部位軸瓦溫度的檢測和潤滑油的溫度的檢測等，了解水電站運行機電設備的運行狀況。當設備運行參數出現異常時，監控系統立即啟動報警系統并執行保護裝置，方便工作人員對設備進行及時的檢修和維護。

1.3 水文自動測報系統

水文自動測報系統是由收集、傳遞和處理水文實時數據的各種傳感器、通訊設備和計算機等裝置組合而成的一種測報系統。分為遙測站、信息傳輸通道和中心控制站三部分，主要用于防汛和水利調度工作。應用遙測、通信、計算機和網絡等技術，完成流域或測區內固定及移動站點的降水量、蒸發量、水位、流量、含沙量、風向、風速和水質等水文氣象要素以及閘門開度等數據的采集、傳輸、處理和應用的信息系統。自動測報系統最開始用于汛期的水文情況收集，后來也用于水文站網資料收集，兼顧洪水預報、調度，又用作資料匯總整編。使用的計算機由單機發展到計算機網絡和建立數據庫，任何一個地方的終端都可以調用數據，進行預報，效益顯著，在水電站水工觀測中的應用越來越廣泛。

1.4 電氣設備的監控

水電站的基本電氣設備包括母線、變壓器及輸變電線路等。通過檢測相應電氣設備的參數，判斷電氣設備的運轉是否正常。一旦出現異常，如變壓器的電壓出現大幅度的波動時，應立即啟動報警系統和保護裝置。這是一種通過分析相應的數據找到出現問題的設備及時進行維修的方法，目前正被廣泛采用。

2 水電站實現自動化的必要性

2.1 保證電能的質量

電能質量的主要指標是電壓與頻率，而電壓與頻率分別由無功功率與有功功率的平衡決定。電能質量高的標準是電壓與頻率的穩定性較好。在傳統的手動控制及經驗技術下，當發電系統的電荷發生變化時，不能及時地調整無功功率與有功功率，導致電壓與頻率穩定性不高，電能質量低下。但引進電氣自動化技術后，系統可以根據發電系統的變化及時地進行調整，有助于提升電能的質量。

2.2 改善員工的工作環境

水電站一般建在比較偏僻的地方，室外工作環境差。在水電站電氣自動化技術應用之前，數據的采集及相應的控制都需要工作人員到工作現場。電氣自動化技術應用后，相應的控制及數據采集可以由計算機完成，工作人員只需在電腦前輸入相應的命令即可，這大大改善了工作人員的工作環境。另外，由計算機進行數據統計及相應的操作，出現錯誤的概率遠遠低于人為錯誤，電氣自動化技術的應用可以大大提高工作人員的工作

效率。

2.3 降低水電站運行成本

水電站在電氣自動化應用之前，所有的工作都是由相應的工作人員完成，不可避免地出現人為失誤，更加重了勞動力成本。電氣自動化應用之后，工作人員數量大大減少，個人管控范圍更廣，能節省大量人力成本。由于電氣自動化的應用，發動機組可以根據實際情況自動增減機組進行發電，充分利用水資源，這比傳統的依靠經驗，人為增減發動機組達到的經濟效果更加明顯。電氣自動化應用后，當意外事故發生時，系統進行報警與啟動保護裝置，防止水電站發生系統性崩潰，能避免造成難以估量的損失，水電站綜合自動化系統的應用可以降低水電站的經濟運行成本，大大提高水電站的效益。

3 水電站綜合自動化系統的應用

水電站電綜合自動化正向智能化方向發展，主要體現在水電站正向實現少人值班、無人值班的方向發展。水電站應用綜合自動化系統后，不再像以前擁有大量工作人員，計算機監測、計算等功能代替了部分人的工作。水電站可以根據實際情況適時的調整工作任務，如自動完成數據的采集和報表的打印。另外，水電站綜合自動化向著模塊化方向發展，體現在水電站電氣自動化功能的模塊化。每一個電氣自動化模塊可以實現不同的功能，例如技術供水系統管理模塊、調速器和發電機組系統管理模塊等。不同的水電站根據自己的實際需求選擇相應的模塊進行組合大大提高了水電站機組自動化控制的通用性和時效性。

4 結語

水電站自動化水平是水電站現代化的一個重要標志。綜合自動化的應用可以大大改善員工的工作環境，提高工作效率，降低其運行成本，提高水電站的經濟效益。電氣自動化主要是對發電機機組的監控、輔助設備的監控、電氣設備的監控等，隨著計算機技術、通信技術和微機電技術的發展，未來的水電站電氣自動化水平必將趨于綜合智能化方向，水電站電氣自動化功能將更加強大，實用性及時效性更強，綜合自動化技術在水電站的使用會越來越受到水電行業的歡迎。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）