淺析水力發電自動化

摘要：本文主要從水力發電及自動化的概述入手，針對水力發電自動化進行了分析研究。

關鍵詞：水力發電；自動化

一、水力發電及其自動化的概述

1、我國水力發電的背景

水力發電是利用水從高處下落產生的巨大動能來進行能量轉換從而發電的，水流向下降落所產生的能量是十分可觀的，利用這種自然能源可以環保的進行發電。現有的國家水力發電工程有很多，最為有名的還為三峽發電站。在利用自然水流流動所產生的動力時發現不同的時間以及季度中水流的速度都不相同，有時在夏季缺水時所出現的問題就是無法利用發電設備進行發電，這就使得發電受到了環境的制約，給日常的供電帶來的諸多的不便。為了解決這一實際性的問題，水力發電技術又進一步發展了一種新的蓄水發電技術。蓄水發電顧名思義就是在雨水充沛的季節將河水進行積攢，在雨水缺乏的季節再將積攢的水放出，利用放出水產生的動力進行水力發電[1]。這種蓄水發電技術比傳統的水力發電技術對水的利用更加有效，對日常供電的穩定也起著重要的作用。蓄水發電技術的發展是水力發電的重要發展階段，在近些年中，環保成為了我們身邊的熱門詞匯，發電也朝著環保的方向進行著。

2、水力發電自動化的重要性分析

2.1 有效促進經濟效益的進一步提高

水力發電應用自動化技術可以提高水力發電的經濟效益，也是水力發電運用價值的充分體現。水利發電可以通過自動化技術，使與其相關的設備機組在電力負荷允許的情況下產生更多的電能，在安全的基礎上進行高效工作，全面提高水力發電的經濟效益。應用自動化技術，可以實現資源的充分利用，在水量不同的情況下合理選擇設備開機臺數。

2.2 有效提高設備的運行效率

自從水力發電引用自動化技術以來，設備可以依靠自動化系統對水力發電進行綜合管理和控制，同時可以及時發現設備運行過程中出現的問題和異常現象，對其進行檢測、分析、處理，降低故障發生幾率，提高設備的運行效率，為水利發電設備提供安全保障。水力發電自動化技術應用之后，大大節約了人力資源的消耗，同時降低了操作失誤現象，提高了設備工作效率。

2.3 有效提高電能質量

由于社會生產的加快以及人民生活水平的提高，人們對于電能的質量要求也越來越高，據相關電力市場調查顯示，關于電能質量問題的起因，自然因素占絕大部分，而水力發電對于自然因素的依賴性較強。而自動化技術可以緩解這一弊病，提高電能的質量。評判電能質量的標準在于實際電壓以及頻率。其中，通常情況下，對于電壓的要求是要在額定電壓±5%的范圍內變化，而對于頻率而言，其要求就是在額定頻率的士0.2-0.5Hz范圍內波動。因此，確保實際電壓與實際頻率在規定范圍，將有效地提升水力發電站產生電能的質量。水力發電站產生的電能在電壓與頻率方面主要是通過系統對其進行變壓與變頻，這是一項對精確性要求極高的操作，一般人工操作難以滿足，必須通過自動化技術對其進行處理。因為電壓與頻率是一個時刻在變動的數值，必須經由自動化技術葉其進行快速與準確的調節并且進行維持，保證水力發電機組產生電量的高質量輸送，自動化技術在水力發電站的實際工作中是不可或缺的。

2.4 有效降低人力成本

水力發電站基本上都建立在原理城區的位置，影響了工作人員的正常生活，不利于員工身心健康。此外，水力發電站運行設備和自動化系統都需要進行定期檢修和維護，增加了工作人員的工作量。利用自動化技術不僅提高水電站設備的運行效率，同時提高了設備的監測、檢查、分析處理問題的能力，減輕員工的工作重量和工作壓力，同時提高水力發電站的運行管理水平。

二、水力發電自動化技術

1、計算機監控系統

在水力發電廠中，實時計算機監控系統系統是可行的，并且能夠有效提升水力發電廠的生產綜合效率。計算機實時監控系統的基本配備為廠站級計算機、GPS時鐘同步系統、語音報警系統、網調通信子系統、水情通信子系統、辦會信息網絡子系統等，在對原有的運行系統進行改造后，計算機實時監控系統具有良好的人機界面，并且能最大限度的保護計算機和系統中的硬件設備與軟件資源，為實現無人值班的自動化運行莫定了良好的基礎基礎。

2、水輪機發電及自動化系統技術

水輪機發電及自動化系統的安裝需要精密仔細地進行，安裝的過程不需要對其進行環境溫度及其他物理上因素的控制，安裝后在室溫下再進行一次校驗。出于運行環境考慮，元件要選用抗濕熱型，并需要用止水帶對接線盒蓋螺紋連接等處進行密封處理。開關的選擇采用兩種浮子開關，一種是干簧接點式，一種是帶旋轉凸輪的總成式。前者與水導浮子開關較為相似，后者與壓油裝置油罐的12對浮子接點較為相似，兩種均可通過改變實際液位至整定值再進行調整。傳感器試驗中使用數字式多功能表計，利用裝置內部產生24V直流電為傳感器提供工作電源，輸出電流直接在其液晶顯示屏上讀取，可以方便地進行元件調整。油位傳感器的調整也類似，當實際油位處于其測量范圍低限時，調整調節螺絲使其輸出4mA，處于高限時，使輸出為20mA。

3、水力發電設備的集成化與智能化

集成化包括以下幾層含義功能，集成即把控制、維護、管理三個功能集成為一個整體。今后隨著生產技術的發展，還可能把更多的功能集成起來。目標集成即把性能、可靠性、效益等子目標集成為統一的目標，使企業整體最優、整體效益最大。信息集成即把整個企業的各種信息有機地組成一個統一的系統，自然在一個信息集成系統中必須保證信息的統一性、協同性、互操作性，妥善解決信息的矛盾與沖突。要想實現上述目標，就需要全面提高整個系統以及各個組成部分的精確度和智能功能。換言之，要想全面提高水力發電系統自動化技術，就要實現設備的操作智能化、決策智能化和監測智能化。所謂的智能化，就是系統的每個領域、監測裝置、執行裝置等都具有預設目標分析、故障分析、決策分析和行為態勢分析。

4、發電機勵磁系統

發電機勵磁系統組成比較復雜，但是對水利發電廠的改善效果很明顯。勵磁系統是指供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備，其主要組成部分是勵磁功率單元和勵磁調節器。勵磁系統的主要作有：①根據發電機負荷的變化相應的調節勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；②控制并列運行各發電機間無功功率分配；③提高發電機并列運行的靜態穩定性；④提高發電機并列運行的暫態穩定性；⑤在發電機內部出現故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；⑥根據運行要求對發電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。

5、設備分布化布局