小型水電站自動化改造分析

劉靜萍

（安順市水利水電勘測設計院，貴州安順 561000）

0 引言

水電行業中，自動化運行系統不僅有效提高水電站的運行標準化，而且在提高故障預警及響應速度、提高自動控制調節能力和降低運行人員勞動強度等方面發揮重要作用。鑒于自動化運行系統的綜合價值，為提高自動化水平，滿足自身生存和發展的需要，各小型水電站應結合自身具體情況，采取適當的策略推廣或改造自動化運行系統。

1 自動化運行系統對小型水電站的作用

①提高小型水電站運行標準化，提高設備運行的安全性和可靠性。以前，水電站的運行通常由人工控制，操作失誤等人為因素帶來的影響不可忽視。而自動化運行系統按照設定的運行標準，能夠可靠的運行水電站的所有設備，避免人為失誤造成的問題，有效降低運行故障的可能性，提高整體運行質量；②提高故障預警及響應速度。通過對運行參數和機組狀態的動態監測，進行早期預警，及時發現運行中存在的問題和缺陷，提高事故響應速度，防止故障問題帶來的重大安全隱患，滿足電站的各種運行需求；③提高小型水電站自動控制調節的能力。自動化運行系統自動控制調節的特性能保持機組維持在最佳運行狀態，大大提高電能質量，節約水電站的資源；④改善工作環境，降低勞動強度。水電站共有四臺機組，改造前運行人員必須守在水輪機手輪旁，以防機組緊急跳閘人工停機，噪聲、高溫等環境惡劣，嚴重影響運行人員的身心健康。現在采用自動化運行系統后，廠房設有中控室集中監控，環境得到改善；機組可以一鍵自動控制開關機，勞動強度降低，值班人數由四人減至兩人，真正實現少人值守。

2 小型水電站自動化系統功能分析

小型水電站的建設可以為促進社會發展及提高生活水平的不斷提升提供質量較高的電力能源，其內部的自動化系統需要具備如下的幾項功能：①實時采集和處理水電站運行數據。自動化系統需要針對小型水電站內部的主要設施進行實時收集運行狀態和參數的工作，并在自動化的預處理之后將數據存放在實時的運行數據庫中，為計算機系統顯示設施運行畫面及數據提供支撐。除此之外，也可在發現數據異常的情況下，自行采取相應的控制措施，并同步打印出實際的故障及問題數據；②參數的綜合計算。系統可以做到定時分析計算實時搜集到的設施運行數據，并將計算的結果分類存儲到歷史或者是計算數據庫中，運營人員只需要登錄終端查看這些數據便可做到在全面了解設施運行數據的前提下，綜合管理各項水電站設施；③安全監控及警報功能。借助計算機對各項設施的運行狀態進行實時的監控和顯示，在發現參數出現異常的情況下，會及時向值班人員發出警報，并詳細記錄故障發生時的設施運行參數和狀態，以便為排查故障發生的原因提供支撐；④調控設備。小型水電站的自動化系統可以控制并操作水電內部的設施，主要包括設施運行過程的實時監視、選擇設施的運行及控制方式、轉換工況及控制機組的開停機等。除此之外，還可以將系統的調度日負荷曲線為基礎實現發電及電壓的自動化控制，水電站自動化系統原理如圖1 所示。

圖1 小型水電站自動化系統原理

3 小型水電站的自動化系統改造分析

3.1 計算機監控系統改造

對于小型水電站的自動化系統而言，其中的核心就是監控系統，計算機監控系統的設置可以根據水電站運行的實際狀況變化，針對輔助功能進行相應的優化和改造工作，從而確保計算機監控系統在實際的運行過程中更好地控制水電站各類設施的運行。一般而言，如果是新建的小型水電站，其中的計算機控制系統是全自動化的，但是針對相對陳舊的小型水電站，進行自動化系統改造的過程中，計算機監控系統需要和常規性質的控制設備做出有效的結合，借此來實現水電站內部的計算機監控功能。

3.2 保護系統的改造

小型水電站內部的自動化系統中的保護系統設置的主要目的是為了實時保護小型水電站內的發電機，從而降低因為發電設施故障引發的生產安全問題的發生概率。為了進一步完善這一保護系統的功能，需要升級改造相應的技術，就目前的情況來看，在小型水電站自動化保護系統的升級改造中可以使用DSA保護監控系統來實時保護小型水電站內的發電設施。如此一來，可以保障自動化系統內部的間隔層以及站控層有效控制水電站內的各項現場運行設施，并做到及時地反饋處理水電站運行設施等各項信息，并且DSA 保護系統本身還帶有十分良好的抗電磁干擾性能，也就意味著在水電站的自動化系統升級改造中有較為強烈的實用性。通過在自動化系統中加入DSA 保護監控系統也可以做到遠程監控水電站內的各項運行設施，并可在發現故障問題時，及時發出相應的預警，并采取有效的措施處理故障，將水電站內的設施損失程度降到最低。

3.3 自動水文測報系統的改造

在傳統的小型水電站運行當中，對于水位的檢測和預測一般是利用人工定期檢查的方式來實現的，但是這一方式不但需要大量的人力、物力支持，并且無法做到實時掌控水電站的實際情況，通過自動化系統中含有的自動水文測驗功能可以針對水電站內的水利情況進行實時的檢測，并且這一系統自帶的實時監控功能，還可以在實時收集處理各項水利信息的前提下，對未來的水利信息變化做出相應的預測。

3.4 消防監控系統的改造

自動化系統里還有消防監控系統，主要是為了監測水電站內部的火情，并且經常性地設置在水電站里的主副廠房等相對重要的地區，一般而言需要在這個系統中使用火情探測器，在發現火情的第一時間內探測器就會發出一定的信號，經過消防監控系統的處理之后就會做出相應的警報。同時與計算機系統的連接，也使其可以在計算機上顯示火災的具體位置和實際采取的火災處理措施，這種方式對于及時小型水電站內的火災有著十分顯著的幫助?？傮w來說，水電站內的自動化消防監控系統，除了帶有一定的監控功能之外，還具有通風以及滅火相關功能。

4 小型水電站自動化運行系統的實施策略

4.1 改造水電站的原有設備

老式的小型水電站原有設備大多陳舊、安全性差，為提高自動化技術水平，首先要改造水電站的原有設備，特別是自動裝置、基礎自動化元件設備等。在更新自動裝置、基礎自動化元件設備時，我們需要根據電站裝機容量大小、在電網中的作用和自身情況，同時考慮設備的綜合性能，選用較高性價比的設備。

4.2 選擇合適的運行模式

自動化運行系統主要有兩種運行模式：手動與自動相結合的半自動運行模式和全自動運行模式，這兩種模式還可以與計算機監控系統相配套組合成更多模式，實現少人值守或無人值班。一般新建電站和具備條件（資金、技術和發電許可等條件）的電站適合選擇全自動模式，以便達到一步到位的目的。對于老式小型水電站的改造，考慮以半自動模式為主。

4.3 做好相關工作人員的培訓工作

自動化運行系統對管理人員與技術人員都有較高的要求。因此，必須制定全面、合理、科學的技術培訓制度，加強對相關人員的培訓工作，加大人才管理方面的工作力度，只有熟悉自動化的基本運行模式和維護機制，提高相關工作人員的素質與專業技能，才是確保水電站正常運行管理的關鍵。

4.4 國家應該調整相關政策

由于小型水電站普遍位于偏遠地區，要改變其自動化的現狀，需要更多的人力和物力的支持。為實現全國的均衡發展，國家應制定相關的優惠政策，培養專業人才，增加資金投入，優化管理結構，盡力支持小型水電站自動化運行系統的開發利用，支持小型水電站的自動化發展。

5 結語

改變小型水電站自動化的現狀，以達到少人值守或無人值班的目標，是水電站現代化管理的發展方向，也是水電站自身生存和發展的需要。小型水電站在考慮綜合自動化運行系統時，應結合自身實際，因地制宜，積極采用新技術、新工藝、新產品，為其可靠運行及正常發揮其功能創造條件。同時，國家應該更加重視小型水電站的自動化建設，以實現均衡發展，因為統一設備標準，實現小型水電站的自動化，有規劃的、有目的地加快小型水電站的發展，可以使其在優化電力結構和促進經濟社會發展中的作用更為顯著。