關(guān)于水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)改造要點(diǎn)的探討

摘 要：隨著我國(guó)水利工程建設(shè)的不斷完善，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改造改造大潮也席卷而來(lái)，在水利水電廠改造中自動(dòng)化系統(tǒng)越來(lái)越受到重視。近年來(lái)，水電廠在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的支持下，機(jī)組運(yùn)行情況良好，不但改善了生態(tài)環(huán)境、推進(jìn)了農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還減少了系統(tǒng)維護(hù)人員的勞動(dòng)量，為水電廠的自動(dòng)化的發(fā)展提供了保障。本文簡(jiǎn)述了水電廠的發(fā)展方向，以及自動(dòng)化系統(tǒng)改造的相關(guān)內(nèi)容，希望能夠?yàn)橐院蟮乃姀S的相關(guān)工作人員提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化系統(tǒng)；水電廠；改造要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0115-02

1 水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展前景及發(fā)展意義

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了高速的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化也在不斷推進(jìn)，人們對(duì)電力的需求量日逐漸增加，對(duì)其質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格。而我國(guó)的電力行業(yè)的自動(dòng)化水平一直比較低，難以滿足當(dāng)下社會(huì)的生產(chǎn)需求，為了提升電能的質(zhì)量以及水電廠的工作效率，如今必須進(jìn)行改造，把計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)作為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的老式水電站以人工操作為主的控制模式。而新建的水電站應(yīng)當(dāng)按照綜合自動(dòng)化的要求來(lái)建設(shè)，使水電站能夠漸漸地實(shí)現(xiàn)少人值班甚至無(wú)人值班的目標(biāo)。此外，在水電廠應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠幫助解決能源的短缺、環(huán)境污染等問題，還能夠促進(jìn)區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，縮小城鄉(xiāng)之間的差距，推動(dòng)農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。遵照國(guó)家電力體制改革的相關(guān)要求，使得水電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的控制，從而適應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。

2 自動(dòng)化基礎(chǔ)改造和元件選擇

2.1 勵(lì)磁系統(tǒng)

改進(jìn)后的勵(lì)磁系統(tǒng)必須滿足以下幾點(diǎn)要求：①系統(tǒng)的設(shè)備必須具備先進(jìn)性以及高度的可靠性；②能夠很好的匹配計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)；③運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便安全，并且需要進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)工作少；④性價(jià)比高。

2.2 調(diào)速器

調(diào)速器的選擇原則：①調(diào)速器必須具備先進(jìn)性以及高度的可靠性；②與計(jì)算機(jī)的連接穩(wěn)定；③運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便安全，并且需要進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)工作少；④性價(jià)比高。

2.3 自動(dòng)化檢測(cè)元件

自動(dòng)化測(cè)量元件的合格與否直接影響到整個(gè)發(fā)電廠的運(yùn)行，所以在一定程度上直接將影響著自動(dòng)化系統(tǒng)改造的成功與否。其選擇的標(biāo)準(zhǔn)：①自動(dòng)化檢測(cè)元件必須具備先進(jìn)性以及高度的安全性、可靠性；②性價(jià)比高；③維護(hù)工作簡(jiǎn)單。

3 各單元的改造要點(diǎn)

3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控單元的改造

完成自動(dòng)化基礎(chǔ)改造之后，就要設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)所掌控的監(jiān)控系統(tǒng)，然后進(jìn)行選擇和調(diào)試工作，完成上述的內(nèi)容后才能夠正式投入使用：①設(shè)置計(jì)算機(jī)所要監(jiān)控的主要對(duì)象以及所要監(jiān)控的信息量；②計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)則一般依據(jù)無(wú)人值班的原則，保證既能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控，又能夠?qū)φ緝?nèi)進(jìn)行全面的監(jiān)控。此外需要保證監(jiān)控的系統(tǒng)需要具高度的先進(jìn)性和準(zhǔn)確性。所應(yīng)用的電腦硬件軟件、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等必須符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到成熟、可靠、耐用的要求，并且擁有熟練的技術(shù)和充足的準(zhǔn)備品，擁有長(zhǎng)期服務(wù)和支持。系統(tǒng)需引用可拓展的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而為系統(tǒng)擴(kuò)大規(guī)模、增加相關(guān)功能提供相應(yīng)的保障。同時(shí)要有一定的冗余的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，這是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生局部故障時(shí)，也不會(huì)引起系統(tǒng)的誤操作以及影響系統(tǒng)的有誤操作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。各發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在脫離主控系統(tǒng)的情況下也能夠獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)行。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)速度也應(yīng)當(dāng)加快，擁有能夠向上進(jìn)行兼容的特性。安全、可靠、維護(hù)操作簡(jiǎn)單易行。監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，并且擁有足夠頑強(qiáng)的抗干擾能力。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)同其他的系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而方便進(jìn)行信息的通報(bào)，例如：閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、機(jī)組狀態(tài)維護(hù)系統(tǒng)等。

3.2 輔助設(shè)備的改造

對(duì)于輔助設(shè)備的改造來(lái)說(shuō)，其是水電廠進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造的核心，輔助系統(tǒng)的改造對(duì)于適應(yīng)方案、優(yōu)化配置的研究以及系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)有著重舉足輕重的意義。

3.2.1 改造的方案

我國(guó)現(xiàn)階段水電站輔助設(shè)備主要有統(tǒng)一的集中控制操作和分散控制集中管理兩種控制系統(tǒng)。對(duì)于輔助控制來(lái)說(shuō)，分散控制集中管理此種模式應(yīng)當(dāng)作為首選。在管理模式確定后，就需要制定相關(guān)的改造方案，在改造的過程中，應(yīng)該要嚴(yán)格牢記無(wú)人值班這一原則。同樣的，測(cè)控裝置的功能應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定、質(zhì)量安全可靠。具有故障自動(dòng)識(shí)別、診斷自動(dòng)執(zhí)行等功能。同時(shí)能夠及時(shí)、無(wú)誤地將各個(gè)系統(tǒng)所收集的信息傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，然后進(jìn)行統(tǒng)一的處理。

3.2.2 系統(tǒng)優(yōu)化配置

在進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造過程中系統(tǒng)的優(yōu)化配置也是很有必要的，可以概括為以下幾點(diǎn)：①編程控制器是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，其控制輔助設(shè)備是最有力的。②對(duì)于壓油系統(tǒng)外圍元器件的選擇，應(yīng)采用安全先進(jìn)的壓力變送器。③對(duì)于配置排水系統(tǒng)外圍的元器件，由于集水井的水質(zhì)環(huán)境很惡劣，淤積的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響到了液位測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)還會(huì)對(duì)排水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重的情況還可能會(huì)導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。為了避免以上的問題的發(fā)生，必須保證液位測(cè)量的可靠性，并且采用最好的軟啟動(dòng)器和接觸器組件。④對(duì)于壓縮空氣的系統(tǒng)的配置。由于壓縮空氣系統(tǒng)的組件每一個(gè)元器件都非常重要，每一個(gè)元件出現(xiàn)問題都足以造成系統(tǒng)的崩潰，所以需要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的改造目標(biāo)

3.3.1 設(shè)計(jì)的原則

①盡可能的實(shí)現(xiàn)少人值班（甚至無(wú)人值班）的目標(biāo)；②應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)自動(dòng)化的相關(guān)要求；③水電站的監(jiān)控都必須由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，不需要另設(shè)置監(jiān)控設(shè)備；④確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性等功能，并且完善相關(guān)的功能；⑤采用具有冗余的配置，確保監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的錯(cuò)性；⑥監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用了分層分布式機(jī)構(gòu)，在不受到整體控制時(shí)，需要保證局部也能夠獨(dú)立的運(yùn)行。

3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的目的

①對(duì)水電站的主要設(shè)備進(jìn)行記錄和監(jiān)控；②對(duì)水電站的主要設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制或者直接控制，其中包括機(jī)組的開關(guān)機(jī)以及功率的調(diào)整，這些基本上都需要依靠計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；③如果機(jī)組由于事故而導(dǎo)致緊急停機(jī)，或公用設(shè)備進(jìn)行開啟/關(guān)閉等的切換動(dòng)作時(shí)都需要計(jì)算機(jī)的參與，這些過程都是嚴(yán)禁進(jìn)行人工操作的；④實(shí)現(xiàn)水電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化；⑤當(dāng)發(fā)生難以解決的重大事故，此時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，或者電話報(bào)警；⑥在接受上級(jí)的調(diào)度部門進(jìn)行聯(lián)系時(shí)可以保證聯(lián)系狀態(tài)維持在通信的狀態(tài)；⑦水電站由少人值守逐漸發(fā)展向無(wú)人值守的過度階段。

4 結(jié) 論

水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的改造能否順利進(jìn)行主要依托于管理知識(shí)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，堅(jiān)信在科技日益強(qiáng)大的中國(guó)，自動(dòng)化技術(shù)也將越來(lái)越進(jìn)步，為水利事業(yè)的繁榮提供強(qiáng)有力的保障，從而水利事業(yè)能夠造福更多的人，為生態(tài)環(huán)境的改善貢獻(xiàn)出一份力量。希望今后通過大家共同的不懈努力，能夠讓水電站的自動(dòng)化的運(yùn)行水平得到大幅度的提高，讓水電廠實(shí)現(xiàn)“少人值班，甚至是無(wú)人值守”的目標(biāo)提供有力的保障。

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收稿日期：2018-9-3

作者簡(jiǎn)介：姜 昊（1991-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事自動(dòng)裝置檢修工工作。