水電站自動控制系統設計

劉友鑫+向冰

摘要：設計中小型水電站自動控制系統的目的在于保證水電站能夠正常的、有序的、安全的工作運行，保障水電站水輪機的發電質量，提高水電站周圍電網的安全性，能夠有效的提高水電站監控運行管理的自動化水平，保證水電站能夠正常安全的運行，提高電站工作人員的工作條件，逐漸使得電站實現“無人值班、關門運行”的過渡，為水電站增加了經濟效益，是水電站不可或缺的一個系統。本文對于中小型水電站自動控制部分進行介紹。

關鍵詞：水電站；自動控制；設計；計算機

引言

水電站最主要的機電設備是水輪機，水輪機具有結構簡單，輔助工作的設備較少，容易實現自動化等特點，所以在實際的工作中不需要較多的運行管理人員。

水電站的發電是不需要任何的燃料的，發電量的多少取決于徑流量，徑流量越大，發電量越大，但是水電站的運行費用并不會隨著發電量的增加而增加。水電廠在整個消耗電能的過程中只占電站同期發電量的1%左右，十分的節約。對于整個電力系統來說，在豐水期時，可以適當的減少火電機組的運行，這樣可以有效的減少煤炭的燃耗，有利于降低發電成本，并且水輪機本身具有多方面的有點，可以做到隨啟隨停，操作方面，可以靈活使用，對于電力系統的調峰、調頻、調相等具有幫助作用。

1水電站特點

由于水力發電是利用水頭落差所具有的動能和勢能進行發電，所以具有不消耗任何燃料、不產生污染物等特點，不會出現污染環境的問題。水電站的建立一般都會建立水庫，水庫除了有發電的作用外，還有防洪、防汛等能力，對于河流和水體的天然徑流具有調節作用。但是水電站也會受到季節的影響，枯水期和豐水期對于水電站的發電量的影響是比較大的，這也是水電站一個比較顯著的特點。

2水電站控制目的

中小型水電站要實現自動控制的目的在于保證水輪機組能夠正常、安全的運行，這樣就能夠保證發電的安全可靠，對于水電站事故的發生也能起到預防作用，保證水電站以及該區域整個電網的安全性，有利于水電站的優化，降低發電成本，減少工作人員的數量，最終實現無人化運行。

2.1提高水電站設備運行的可靠性

水電站在運行的過程中所以出現不正常的運行狀態時，一般都是突發性的，運行的工作人員如果不能及時處理的話，就會造成重大事故發現，對于水電站的危害是比較大的，所以要對水電站安裝自動控制系統，這樣可以不間斷的對水電站的運行情況進行監控，保證各個設備的正常運行。

水電站自動控制系統具有多方面的優點，可以對水電站中各個設備的狀態做出監控，一旦在監控的過程中發現異常情況，自動控制系統會主動發出警報，這是工作人員就能最迅速的對出現的事故進行檢查修復，保證事故所帶來的損失達到最小，這樣也可以保證電網能夠有效的運行。

2.2提高水電站發電質量和電網運行穩定性

由于水電站在區域電網中所擔任的調頻任務，所以人工調節并不能夠達到實際的需求，人工調節對于頻率和電壓所出現的偏差較高，調節的質量差，不能夠達到要求，所以需要自動控制系統來完成。水電站在電網中如果擔任基荷的任務，那么必須根據不同的來水情況做出不同的指令，這種情況下，人工操作往往會使得問題不能得到解決，所以需要自動控制系統。

2.3優化水電站運行

自動控制系統能夠對于水電站機組進行運行優化，根據實際的運行情況，可以給機組進行工作分配，讓機組保持在高效率的工作狀態下工作。

2.4優化運行人員配置

水電站自動控制系統可以減少水電站運行人員的工作量，還可以減少工作人員的數量，使得電站能夠實現無人值班的狀態，進行遠程操作。由于水電站的工作人員數量可以得到減少，那么為工作人員修建的基礎設施相應的也可以減少，這樣的話可以有效的減少水電站的運行費用，還可以減少水電站的發電成本。

3小型水電站自動控制設計的思路

由于往年受限于價格和技術，所以水電站的監控系統一般都是以集中式為主，通過一套計算機來完成水電站所有設備的監控工作，這樣的情況下，監控就會受到多方面因素的限制，比如所能監控的工作內容不齊全，工作的效率低，可靠性不高等情況。

目前，世界計算機水平在不斷的提升，而且計算機越來越普遍的應用于各個行業。低廉的價格，使得計算機控制變得更為可靠，并且控制的準確性和經濟性提高，再設計的過程中可以采用分層分布的方式，這樣的結構可以更加合理。同構小型可編程序控制器PLC的發展，將其余計算機的控制結合起來，使得自動控制更加的完善，具體的方式見圖1。

4結束語

實現水電站自動控制的目的在于保證水電站的發電機組能夠安全、可靠的運行，保證發電質量，保障水電站所在區域電網的穩定與安全，最大程度的優化水電站的運行，提高生產效率，減少工作人員的數量，有效降低發電的成本，做到遠程操作，無人值班，實現水電站的自動化運行。

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