水電站綜合自動化控制技術的研究

陳文鑫

摘 要：水電站中自動化的實現主要是通過計算機監控技術，替代傳統的人工監管對于整個水電站的情況，進行定時檢查并保存相關數據，這種方式不但實現了“無人值班”或“少人值守”的工作方式，減輕了勞動強度，還提高了水電站的工作效率。但是，我國水電站綜合自動化控制技術剛起步不久，在技術方面還存在著許多問題，為此加強對水電站綜合自動化控制技術分析，對于不斷提高水電站綜合自動化控制水平具有十分重要的意義。

關鍵詞：水電站;綜合自動化;控制

1水電站自動化系統的概述

由于水電站的選址一般會處在山區，遠離城市的地方，水電站的工作人員會在一個惡劣的環境下值班與工作。水電站實施自動化系統的目的一方是為了盡可能改進水電站工作人員面對的惡劣工作環境。應用計算機監控技術實時的對水電站的各個設施進行監督管理，智能的記錄實時的各項數據，以此達到無人值班的效果。伴隨著時代的發展，依據國家對電力體制革新的相關規定，要求“廠網分離，競價上網”，水電站的工作量急劇加大，依然采用傳統人工管理方式，會被市場所淘汰，即便贏得了發電上網這一寶貴的機遇，也會因為設備落后的原因無法跟上發電工作，不但影響發電工作，也降低了經濟效益。因此，實現水電站自動化系統是非常有必要的。水電站的綜合自動化是依據計算機監控系統而構建的。這種控制系統的功能是對于整個水電站的調配，包括水庫狀況的監控，所有設備的啟動和終止，以及負荷如何分配的智能化運算，并且可以實時的連接上級相關部門達到數據共的目的。

2水電站綜合自動化控制范圍

2.1對水工建筑物進行自動化控制

通過綜合自動化控制技術可以實現對水工建筑物的自動化控制，通過對水電站閘門、攔污柵以及水電站上下游水位等進行監視、控制，確保水電站安全穩定運行。

2.2對水輪發電機組進行自動化控制

通過綜合自動化控制技術可以實現對水輪發電機組的自動化控制，不但對其運行方式進行控制，而且還可以對水輪發電機組以及輔助設備的運行進行控制。在上述過程中，綜合自動化技術可以完成水輪發電機組的開關機、并列、發電和調相之間轉換等操作，使其按照設定的程序自動運行。綜合自動化技術還可以對發電機組各組件的電量、溫度及其工作狀況等進行監控，當出現異常狀況時自動完成相關保護性操作，從而不斷提高水輪發電機組的安全系數。

3水電站自動化作用

3.1提高工作的可靠性

水電站實現自動化后，一方面可通過各種自動裝置快速、準確、及時地進行檢測、記錄和報警，既可防止不正常工作狀態發展成事故，又可使發生事故的設備免遭更嚴重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過各種自動裝置來完成水電站的各項操作和控制（如開停機、并列），不僅可以大大減少運行人員誤操作的可能，減少了發生事故的機會，而且還可加快操作或控制的過程，尤其在發生事故的緊急情況下，可保證系統的安全運行和對用戶的正常供電具有非常重大的意義。

3.2保證電能質量

電壓和頻率作為衡量電能質量好壞兩項基本指標。電壓正常偏移不超過額定值的±5%，頻率正常偏移不超過額定值的±0.2-0.5HZ。電壓或頻率的穩定主要取決于電力系統中無功功率和有功功率的平衡，因此要維持系統電壓和頻率在規定范圍內，就必須迅速而又準確地調節有關發電機組發出的有功和無功功率。特別是在發生事故的情況下，快速的調節或控制對迅速恢復電能質量具有決定性的意義，而這個過程單純靠手動操作，無論在速度方面還是在精度方面都是難于實現的，只能借助于自動裝置來完成。可見提高水電站的自動化水平是保證電力系統電能質量的重要措施之一。

3.3提高運行的經濟性

水電站實現自動化后，可根據系統分配給電站的負荷和電站的具體條件合理地進行調度，保持高水頭運行，同時合理選擇開機臺數，使機組在高效率區運行，以獲得較好的經濟效益。如何實現各電站合理最優調度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對于梯級電站來說尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統、航運、灌溉、防洪等多項要求，經濟運行條件復雜，單憑人工控制很難實現，實現自動化以后，將有助于電站經濟運行任務的實現。特別是對于具有調節能力的水電站，應用綜合自動化控制技術不但可對水庫來水進行預報計算，還可綜合水位、流量、系統負荷和各機組參數等參量按經濟運行程序進行自動控制，大大提高運行的經濟性。

3.4提高勞動生產率，改善勞動條件

水電站大多地處偏僻山區，遠離城鎮，職工長期生活在較差的環境之中。水電站實現自動化后，很多工作都是由各種自動裝置按一定的程序自動完成，用計算機監控系統來代替人工操作及定時巡回檢查、記錄等繁雜勞動，大大改善運行人員的工作和生活環境，減輕了勞動強度，提高了運行管理水平。同時還可減少水電站運行人員，實現無人值班（或少人值守），提高勞動生產率，降低運行費用和電能成本。

4水電站自動化控制

4.1計算機監控系統

計算機監控系統可以根據水電站的實際情況，對輔助功能進行優化及改造，可以使計算機監控系統在實際應用的過程中發揮更好的控制功能。但是需要根據實際情況對水電站的計算機監控系統進行選擇，一般情況下新建的水電站主要是以全自動化的計算機監控系統為主，但是在對相對老舊水電站進行改造的過程中，通常需要使計算機和常規控制設備相結合，進而實現水電站的計算機監控功能。計算機監控系統主要包括遙測、遙控、通信以及遙調4個功能，常用于語音、可視化以及視像等設備。

4.2消防監控系統

消防監控系統通常采用火情探測器，當有火情出現時，探測器就會發出一種信號，該信號經過一定的處理，進而產生相應的報警信號，并將處理的信息通過串行通信接口與水電站的計算機監視系統進行通信，確定火災的具體位置及火災處理措施，這種異步通信的方式對于火情的及時發現和解決有一定的積極作用。總之，水電站消防監控系統不僅具有一定的監控作用，同時在一定程度上實現了對水電站的通風以及滅火系統的控制。

4.3水文自動測報系統

自動化系統中的水文自動測報系統可以自動地對水電站進行水利檢測，主要是對水電站的各項水利信息進行實時動態監控，象水情、汛情等。并且水文自動測報系統的實時監控功能還可以及時地對水利信息進行收集、處理、預報。在小型水電站自動化系統改造的過程中，需要根據實際情況選擇適當的通信方式，目前水電站中常用的是超短波通信、短波通信以及衛星通信方式。

5結語

隨著我國經濟的快速發展和人民群眾物質文化生活水平不斷的提高，全社會對電力的需求日益增強，對電能質量的要求也越來越高。水電站中應用自動化控制技術，可以很大程度上節約成本，減輕工作人員壓力，增加工作效率，是水電站改變傳統管理模式進入數字化管理的正確路線。為了滿足社會對高質量電能和發電效率的要求，需對老舊水電站進行以計算機監控系統為基礎的綜合自動化改造，新建水電站需實現無人值班或少人值守的目標，以提高水電站的運行可靠性及效率。對水電站進行綜合自動化改造還有另外一個目的，就是可以改善水電站員工的工作環境，減少巡回檢查、手寫記錄等不必要的重復性勞動，從而降低水電站運維成本。

參考文獻

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