電氣自動化在水利水電工程中的應(yīng)用

馬淑倩

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，電氣自動化技術(shù)在各個行業(yè)有廣泛應(yīng)用，將其應(yīng)用在水利水電工程中具備顯著優(yōu)勢，能夠很大程度上提高水利水電工程經(jīng)濟效益。電氣自動化技術(shù)屬于先進技術(shù)，在發(fā)展過程中越來越完善，應(yīng)用范圍有明顯增大，能夠取得顯著效果。水利水電工程關(guān)系到我國國計民生，同時對居民生活質(zhì)量等有重要影響，必須要對電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用有足夠重視，就此展開了研究分析。

1 水利水電工程中電氣自動化技術(shù)作用

電氣自動化技術(shù)包含電氣控制、自動化等，能夠在提高其自動化水平的同時節(jié)約人力和物力方面花費。同時電氣自動化技術(shù)在發(fā)展過程中逐漸滲透人們?nèi)粘Ｉ罘椒矫婷妫热绲罔F、電力、工程建設(shè)等各個方面，在水利水電工程中，電氣自動化技術(shù)因為其便捷性、高效性以及廣泛性等特點，可發(fā)揮重要價值和作用。電氣自動化屬于科學(xué)技術(shù)發(fā)展結(jié)果，能夠很大程度上促進生產(chǎn)力水平的提高，在增強經(jīng)濟實力的同時滿足科技發(fā)展需要。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，電子電力技術(shù)和微電子技術(shù)等迅猛發(fā)展，將電氣自動化應(yīng)用在水利水電工程中，能夠更好地滿足水利水電工程建設(shè)和發(fā)展需要。水利水電工程中水輪發(fā)電機屬于重要組成，水利水電工程自動化可發(fā)揮水輪發(fā)電機樞紐作用，通過模擬計算等方式，實現(xiàn)對水利水電工程的監(jiān)測控制，評估發(fā)電機組與相鄰部件運行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)問題后，可及時發(fā)出報警信號，確保各任務(wù)的順利完成。水利水電工程自動化水平很大程度上受到水利水電工程大小以及機組設(shè)備好壞等因素影響。

水利水電工程往往需要24 h作業(yè)，工作人員很難對其工作狀態(tài)展開持續(xù)、密切關(guān)注，在這種情況下，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可發(fā)揮重要租用，在機組旁無人檢測情況下，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠按照預(yù)設(shè)的目標(biāo)展開工作。隨著水利水電工程的發(fā)展，水利水電工程自動化還關(guān)系到整個水利水電工程的安全經(jīng)濟運行。水利水電工程存在有明顯優(yōu)勢，不僅可以提高工作安全可靠性，節(jié)約成本花費，同時還能夠維持電量正常供應(yīng)，促進單位工作效率的提升，使勞動條件得到改善。

水利水電工程電氣自動化系統(tǒng)在實際應(yīng)用中可保障工程項目運行可靠性和經(jīng)濟性，提高勞動生產(chǎn)率和電能質(zhì)量。可利用計算機系統(tǒng)監(jiān)測水庫徑流長期預(yù)報，對運行曲線繪制和科學(xué)控制等進行優(yōu)化，每年能夠提高2%發(fā)電量，利用電腦對電廠參數(shù)和經(jīng)營等情況展開監(jiān)測，找到存在的事故隱患，在事件出現(xiàn)后，給予及時有效處理，避免事故擴大，促進電力系統(tǒng)恢復(fù)，縮短故障處理時間，每年可提高1%發(fā)電量，創(chuàng)造出巨大經(jīng)濟效益。

2 水利水電工程電氣自動化內(nèi)容

不同水利水電工程規(guī)模，受到技術(shù)人員主觀需求以及習(xí)慣等影響，自動化技術(shù)在實際應(yīng)用中還會存在有需求多樣化特點，在這種情況下，整個自動化系統(tǒng)不管在研發(fā)方面，還是在安裝方面，其要求存在明顯區(qū)別，能夠很大程度上提高系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計時間，增大研發(fā)成本，影響自動化技術(shù)的發(fā)展。

水利水電工程電氣自動化受到多個方面因素影響，比如水利水電工程大小、水利水電工程電氣自動化參與程度、水利水電工程類型等。也就是說，水利水電工程電氣自動化主要是用來實現(xiàn)對水利水電工程整體運行情況的監(jiān)督和管理，同時可監(jiān)控水輪發(fā)電機組以及相關(guān)輔助設(shè)備等，實現(xiàn)對輔助設(shè)備的獨立性控制。另外，還需要重視對電氣設(shè)備的監(jiān)督和控制，判斷水工建筑物是否可正常運行。

2.1 對水輪發(fā)電機組運行模式自主智能控制

首先，利用電氣自動化關(guān)停機，在無人情況下獨立性完成各項工作；其次，電氣自動化在實際應(yīng)用中還能夠保證發(fā)電機組的健康、經(jīng)濟運行，能夠與實際情況相結(jié)合，自動發(fā)送指令，控制發(fā)電機組的關(guān)和閉，結(jié)合負(fù)荷要求更換機組，最大限度提高有用功，控制無用功；最后，當(dāng)有工作事故，或者在洪澇期機組頻率降低等情況下，能夠確保設(shè)備更加智能的投入工作，在汛期時，可實現(xiàn)對部分機組的智能化斷開。

2.2 監(jiān)測水輪發(fā)電機組及周圍重要設(shè)備的運行狀態(tài)

水利水電工程電氣化不僅可檢測發(fā)電機定子繞組以及鐵芯溫度是否在額定范圍，同時還可監(jiān)測發(fā)電機組定子與電子電路安全，監(jiān)督發(fā)電機組潤滑度和制冷系統(tǒng)以及機組變速系統(tǒng)等。當(dāng)這些系統(tǒng)有故障出現(xiàn)時，及時向檢測人員發(fā)送急救或者警訊信號，自動啟動應(yīng)急響應(yīng)程序。

2.3 對周圍重要設(shè)備智能控制

在控制方面，涉及油泵、水泵以及空壓機等控制，當(dāng)有問題出現(xiàn)時，可自動切換輔助設(shè)備維持運行。還可對變壓器、輸電線路等重要電氣設(shè)備展開控制、檢測以及保護。監(jiān)測水工建筑物運行狀態(tài)，檢測水位高低或者攔污閘是否存在阻塞等，保護飲水壓力管。

3 設(shè)備選型及自動化設(shè)計

當(dāng)前水利水電工程中水輪發(fā)電機組自動化水平有明顯提高，運行過程中所使用的元件數(shù)量越來越多。但是在主機配套自動化元件方面還存在有性能不穩(wěn)定、靈敏度差等問題，給水利水電工程自動化控制安全帶來較大的影響，因此，水利水電工程設(shè)備選型和自動化設(shè)計十分關(guān)鍵。

3.1 軸流漿式水輪機調(diào)速器中PLC的運用

軸流漿式水輪機在中低水電站有廣泛應(yīng)用，能夠為電廠創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。汽輪機發(fā)電機組制造單位有著不同導(dǎo)葉開度和相關(guān)曲線葉片角度，工廠在實際生產(chǎn)過程中，受到渦輪頭以及下游水位變化等，與廠家提供的參數(shù)存在較大區(qū)別，很難取得理想運行狀態(tài)。機組調(diào)試過程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用，可針對不同頭和水位下的導(dǎo)葉和葉片進行調(diào)整，獲取最佳聯(lián)營曲線，確保其可以更為穩(wěn)定安全運行。

3.2 水庫式電站調(diào)速器中PLC的應(yīng)用

水庫電站運行過程中，水頭范圍十分廣泛，同時水庫電站中有調(diào)速機和啟動開度裝置，在渦輪機水頭設(shè)計方面按照這一參數(shù)設(shè)計。如果渦輪發(fā)電機水頭較低情況下運行時，通過對電液的調(diào)整很難增加單位達到額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)壓器啟動開度，必須要選擇更換芯片等方式解決，電阻串聯(lián)調(diào)節(jié)產(chǎn)值開放程度受單位差異等因素影響較大，如果電站頭比設(shè)計水頭小，注意避免過快啟動，可利用PLC編程控制器等交換芯片以及去除串聯(lián)電阻，對程序進行修改，以此改變啟動開度。

4 結(jié)語

水利水電工程電氣自動化與水電生產(chǎn)之間存在密切聯(lián)系，能夠很大程度上提高水電生產(chǎn)效率，實現(xiàn)對水利資源的有效開發(fā)和利用，符合國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。電氣自動化技術(shù)具備先進性特點，將其應(yīng)用在水利水電工程中，能夠準(zhǔn)確把握電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況，同時還能夠檢測發(fā)電機組中存在的問題和故障，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行情況的有效監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患后及時警報，明確故障出現(xiàn)位置。未來水利水電工程電氣自動化應(yīng)用范圍將會不斷擴大，為我國水利水電行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。