水電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用探究

張瑞鵬

【摘要】現(xiàn)階段，我國很多小型水電站自動化都是以計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行控制，運用計算機進行控制是提高水電站電能質(zhì)量的關(guān)鍵，也能達(dá)到發(fā)電效率的目的，讓水電站逐步實現(xiàn)無人或少人值班的目的。在水電站工程中，自動化技術(shù)也起著非常重要的作用。自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以提升水電站安全運行的能力，有助于電力企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的實現(xiàn)。本文主要針對水電站自動化技術(shù)的應(yīng)用進行論述，并且提出一些應(yīng)用策略，以便于為水電機組的管理人員提供見解。

【關(guān)鍵詞】小型水電站；自動化技術(shù)；應(yīng)用研究

引言：

我國一直以來對水電站都是高度重視，同時對水電站的自動化管理也提出了一些嚴(yán)格的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高水電工程的自動化管理是我們一直深入研究的課題，水電站管理的好壞直接影響著經(jīng)濟效益的增長，也是滿足社會和經(jīng)濟需求的重要體現(xiàn)，將水電站自動化的管理落到實處，才能提高自動化技術(shù)的應(yīng)用效率。

一、小型水電站自動化技術(shù)的重要體現(xiàn)

（1）實現(xiàn)對水輪機組的自動化控制

自動化技術(shù)的核心環(huán)節(jié)就是要實現(xiàn)水輪機組的自動化控制，例如機組啟停自動化、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電的自動化等。此外，自動化系統(tǒng)還可對水輪發(fā)電機組進行自動維護，例如可根據(jù)系統(tǒng)運行要求和水電站真實運行情況，將機組運行數(shù)量調(diào)整到最佳，從而實現(xiàn)小型水電站經(jīng)濟效益。對機組經(jīng)濟負(fù)荷進行合理分配，可通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷來對發(fā)電機組無功功率和有功功率進行自動調(diào)節(jié)，將經(jīng)濟效益發(fā)揮到最大化，促進小型水水電站的經(jīng)濟發(fā)展。

（2）監(jiān)控水輪發(fā)電機的實時運行狀態(tài)

在小型水電站管理過程中，應(yīng)用自動化技術(shù)可更為有效的實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組和輔機設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控，從而對整個水電系統(tǒng)的正常運行起到保障作用，提高發(fā)電質(zhì)量。在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，自動化技術(shù)可實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)子通過電量以及定子的監(jiān)控，同時也可對機組發(fā)動機各部軸承運行溫度、鐵芯溫度和定子繞組的數(shù)據(jù)進行檢測，若自動化監(jiān)控系統(tǒng)一旦檢測出數(shù)據(jù)異常，或識別出機組設(shè)備存在運行問題，會自動啟用備用設(shè)備，并停止異常設(shè)備的運行，還能將異常報告進行智能化預(yù)處理，將結(jié)果發(fā)送到計算機終端，通知檢修人員及時處理。

（3）實現(xiàn)對輔助設(shè)備的控制

自動化系統(tǒng)包含了對小型水電站輔助設(shè)備的自動控制，例如各種類型的空壓機、油泵、水泵等等，同時可對電站的電氣設(shè)備進行監(jiān)控和維護，若出現(xiàn)異常可自動啟用輔助設(shè)備，并采取相應(yīng)的措施對設(shè)備進行保護，例如可發(fā)出低頻信號或直接急停，從而減少水電站經(jīng)濟損失，提高安全性能。

二、自動化技術(shù)在小型水電站發(fā)展中的應(yīng)用

（1）PLC 在軸流漿式水輪機組調(diào)速器的應(yīng)用

水輪機在運行時 ，其葉片可以根據(jù)水的不同與導(dǎo)葉協(xié)連，增大水輪機運行水頭范圍，給發(fā)電站帶來更多的經(jīng)濟效益。由于水輪發(fā)電機組制造出來的水輪機的調(diào)速器內(nèi)，漿葉與導(dǎo)葉協(xié)連，在實際電站運行過程中，上下游水位處于變化狀態(tài)以及水輪機水頭出現(xiàn)變化，導(dǎo)致實際運作產(chǎn)生的參數(shù)與廠家提供的出現(xiàn)較大的偏差，在協(xié)聯(lián)曲線的運行狀態(tài)下，無法使運行狀態(tài)達(dá)到最佳位置。因此 ，可以再用 PLC 可編程控制器中的調(diào)速器，可以在機組運轉(zhuǎn)過程中，根據(jù)上下游水位情況以及水頭變化情況，對程序進行有效修稿和調(diào)整，使機組更大程度的發(fā)揮其運行性能。

（2）PLC 在調(diào)節(jié)水庫式電站調(diào)速器中的應(yīng)用

運行水頭變化幅度大是水庫式電站的主要特征，其調(diào)速器的設(shè)計往往按照水輪機的水頭進行設(shè)計。但是如果當(dāng)發(fā)電站的水頭降低時，水輪機運行狀態(tài)處于低水頭運作，電液調(diào)整器不能使機組調(diào)到預(yù)定設(shè)置的自動狀態(tài)。為此，為了增大調(diào)整器的啟動開度，串接電阻在指示儀中或者更換芯片使得開度與調(diào)節(jié)器輸出值之間產(chǎn)生差值。在設(shè)計安裝時，可以采用 PLC可編程控制器，便可與通過電站的水頭高低進行程序修改改變啟動開度。當(dāng)電站水頭更小于設(shè)計水頭時，為使機組開機不致過速，而又必須換回芯片或撤除串接電阻，若采用 PLC 可編程控制器，則可根據(jù)電站水頭高低，修改其程序來改變起動開度即可。

（3）自動化改進的其他技術(shù)措施

據(jù)國家電力體制改革的要求，實現(xiàn) “ 廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”后，水電站如果沒有綜合自動化系統(tǒng)，而是依靠傳統(tǒng)的人工操作控制，設(shè)備陳舊落后而不能可靠運行，既影響電網(wǎng)供電 ，又使自身效益受損，將難以滿足市場競爭的需要。為了使自動化技術(shù)更好的應(yīng)用到水電站電氣設(shè)備中，需要對其進行技術(shù)改善和創(chuàng)新。為了完成水電站電氣自動化的創(chuàng)新工作，首先應(yīng)對計算機的監(jiān)控技術(shù)進行改進。實現(xiàn)水電站電氣自動化的關(guān)鍵工具主要是計算機，它是控制整個電站運行系統(tǒng)的大腦，所以應(yīng)引起重視。為了更好的發(fā)揮計算機的監(jiān)控作用，應(yīng)對計算機設(shè)備以及其他附屬設(shè)備進行科學(xué)調(diào)制。其次采用先進的工業(yè)電視監(jiān)督和控制也是實現(xiàn)自動化創(chuàng)新的重要方面。因為工業(yè)電視不僅能夠?qū)ΡO(jiān)視對象的詳細(xì)作為真實反映出來，對工作人員決策起著直接的影響。因此，為了降低水電站的安全事故發(fā)生率，提高運行的安全穩(wěn)定性 ，需要大量實施運用工業(yè)電視設(shè)備。此外，由于水電站容易出現(xiàn)火災(zāi)情況，給水電站的生產(chǎn)安全以及經(jīng)濟效益造成一定程度的威脅。因此，應(yīng)在發(fā)電站設(shè)置消防防護系統(tǒng)，全面有效的控制和消除火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)事故出現(xiàn)以后，系統(tǒng)可以自動傳輸火警警報，通過消防系統(tǒng)進行內(nèi)部工作，迅速控制火災(zāi)。

結(jié)束語：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對水電站自動化技術(shù)也提出了更高的要求。水電站系統(tǒng)自動化實現(xiàn)后，使水電站運行更經(jīng)濟，工作更具可靠性，同時減少工作運行人員、降低勞動強度，勞動條件得到改善，勞動生產(chǎn)率進一步提高發(fā)電站運行的安全穩(wěn)定性，經(jīng)濟效益得到進一步提高。電氣自動化技術(shù)的興起與運用將會是水電站現(xiàn)代化進程發(fā)展的必然趨勢。隨著國家能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，對水資源的開發(fā)利用程度進一步加大，使得水電站在今后的道路上有輝煌的成就。

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