劉青

（江西省吉安市白云山水利水電管理局江西省吉安市 343062）

關(guān)于水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用問(wèn)題的探討

劉青

（江西省吉安市白云山水利水電管理局江西省吉安市 343062）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力建設(shè)取得了巨大的成就，對(duì)用電安全提出了更高的要求。水電站是電力供應(yīng)系統(tǒng)的重要部分，其安全運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)前，隨著電器技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)水電站電氣自動(dòng)化的應(yīng)用取得了很好的成績(jī)，但依然存在許多不足。本文首先闡述了水電站電氣自動(dòng)化的重要作用，其次具體介紹了電氣自動(dòng)化在水電站中的應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前水電站電氣自動(dòng)化存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，最后對(duì)水電站電氣自動(dòng)化的設(shè)備保護(hù)進(jìn)行了探討。

水電站；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用；設(shè)計(jì)

當(dāng)前，我國(guó)電力資源主要是水電和火電兩種，而水電是電力資源的最大提供者。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，水電站的運(yùn)行越來(lái)越需要電氣自動(dòng)化的支持，以實(shí)現(xiàn)更加良好和安全地運(yùn)行。雖然我國(guó)水電站電氣自動(dòng)化的應(yīng)用取得了較好的效果，但是依然存在著不足，如何實(shí)現(xiàn)水電站電氣自動(dòng)化越來(lái)越成為電力科技研究的重要課題。

1 水電站電氣自動(dòng)化的重要作用

1.1 提高水電站安全穩(wěn)定性能

我國(guó)的科學(xué)技術(shù)的更新速度越來(lái)越快，電氣自動(dòng)化技術(shù)也取得了巨大進(jìn)步。雖然，電氣自動(dòng)化在水電站中的應(yīng)用比較普及，但任然存在著許多問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化在水電站中的應(yīng)用，對(duì)于維護(hù)水電設(shè)備的安全穩(wěn)定性具有重要的作用。當(dāng)前的電力供應(yīng)系統(tǒng)中，許多水電站因電氣自動(dòng)化技術(shù)限制還有許多安全隱患和缺陷。未來(lái)的水電發(fā)展方向就是構(gòu)建智能電網(wǎng)，通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)以及先進(jìn)電力電子技術(shù)運(yùn)用到水電站的建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)水電站以及電網(wǎng)的智能化、安全化、穩(wěn)定化。

1.2 提高電能輸出供應(yīng)需求

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)需求對(duì)電力的需求越來(lái)越緊張，需求量飛速增高。一旦電能供應(yīng)不能夠滿足社會(huì)發(fā)展日益增長(zhǎng)的需要，社會(huì)經(jīng)濟(jì)就會(huì)呈現(xiàn)出發(fā)展遲緩現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至造成社會(huì)的癱瘓。通過(guò)電氣自動(dòng)化在水電站中的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于提高水電站的供應(yīng)質(zhì)量和輸出質(zhì)量，合理配置水電資源，改善水電輸出效率，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要作用。

1.3 優(yōu)化資源配置，提升生產(chǎn)效率

水電資源作為重要的能源資源，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有重要的影響。從總量上來(lái)說(shuō)，我國(guó)水電資源的總量是非常豐富的，但由于我國(guó)人口眾多，人均資源便非常緊缺。而且石油等資源已經(jīng)處于枯竭等邊緣，再加上大量的開(kāi)采和使用，對(duì)整個(gè)社會(huì)環(huán)境造成了極大的污染。水電資源是可再生的資源，不僅能夠滿足社會(huì)所需，還能夠?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生積極影響。通過(guò)在水電站中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化，能夠合理地對(duì)水電資源進(jìn)行優(yōu)化配置，解決資源匱乏的難題，對(duì)社會(huì)環(huán)境的保護(hù)有積極影響。

2 水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用存在的問(wèn)題

2.1 水電站電氣自動(dòng)化程度低

在我國(guó)絕大多數(shù)的水電站都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，但是卻有著自動(dòng)化程度低的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在人工操作不能省略、自動(dòng)化系統(tǒng)過(guò)于落后。這就嚴(yán)重影響了水電站的安全穩(wěn)定性，而且使得水電站的生產(chǎn)效率低下，影響了居民用電的供應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。

2.2 電氣自動(dòng)化管理水平落后

當(dāng)前，很多供電企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了電氣自動(dòng)化的重要意義，但仍然存在管理水平落后的問(wèn)題。這是因?yàn)椋孩賴?guó)內(nèi)電氣自動(dòng)化起步較晚，電氣自動(dòng)化技術(shù)還比較落后；②許多企業(yè)忽視了電氣自動(dòng)化管理，片面追求自動(dòng)化技術(shù)，卻導(dǎo)致管理與水平不相適應(yīng)的問(wèn)題；③企業(yè)沒(méi)有對(duì)水電站進(jìn)行良好的規(guī)劃管理，使得水電站的設(shè)備比較落后，而且容易出現(xiàn)故障。

3 水電站電氣自動(dòng)化在設(shè)備保護(hù)中的應(yīng)用

3.1 設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)

實(shí)現(xiàn)水電站電氣自動(dòng)化：①能夠?qū)λ娬镜南嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，已確定設(shè)備是否存在故障和問(wèn)題，并進(jìn)行故障參數(shù)的

記錄；②能夠人為設(shè)置運(yùn)行模式，讓水電站能夠自動(dòng)運(yùn)行，并實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)；③水電站電氣自動(dòng)化能夠隨時(shí)對(duì)影響水電的水量、水溫等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)控，確定水電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，并且在發(fā)生意外情況時(shí)，還能夠自動(dòng)關(guān)閉運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)職能保護(hù)。

3.2 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

水電站電氣自動(dòng)化的另一應(yīng)用是能夠?qū)崿F(xiàn)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的搭建。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)軟件為平臺(tái)，對(duì)水電站的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)報(bào)。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要以下條件：①水文自動(dòng)傳感器，也就是對(duì)相關(guān)水文條件進(jìn)行監(jiān)控的感應(yīng)器；②傳輸器，即是能夠?qū)z測(cè)的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行收集之后，傳遞給計(jì)算機(jī)終端的通道和發(fā)射器；③計(jì)算機(jī)終端，即是能夠接收水文檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)記錄處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)能夠?qū)τ绊懰牡母鞣N因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)水文情況進(jìn)行收集，有利于水文觀測(cè)、資料收集以及水文數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。并且通過(guò)對(duì)水文數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ρ雌凇⒑灯诘冗M(jìn)行預(yù)測(cè)，以便進(jìn)行水力資源的調(diào)度，確保水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保正常的供電。

3.3 設(shè)備故障處置

在進(jìn)行水電站自動(dòng)化設(shè)置之后，對(duì)水電站自動(dòng)化保護(hù)主要有以下幾個(gè)步驟：①預(yù)警，即是在水電站運(yùn)行中發(fā)生故障，并被傳感器檢測(cè)到之后，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)將運(yùn)行故障信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)終端上，而后計(jì)算機(jī)發(fā)出指令到警報(bào)器，實(shí)現(xiàn)預(yù)警，這樣就能夠讓工作人員采取有效措施進(jìn)行處理，維護(hù)水電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②關(guān)閉進(jìn)水閘門(mén)，就是當(dāng)水電站出現(xiàn)故障時(shí)，在進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警之后，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)根據(jù)終端的指令進(jìn)行進(jìn)水閘門(mén)的關(guān)閉，從而將事故控制在可控的范圍之內(nèi)，避免事態(tài)的擴(kuò)大；③停機(jī)，即是水電站出現(xiàn)故障后，自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)指令自動(dòng)開(kāi)啟斷路器，關(guān)閉水電站運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。

3.4 檢測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況

水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用還能夠?qū)λ娬镜脑O(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢測(cè)，主要是檢測(cè)發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備的運(yùn)作情況。要知道，發(fā)電機(jī)是水電站的關(guān)鍵設(shè)備，水電站所有的電能都是通過(guò)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，由此可以看出發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)作對(duì)于水電站有著決定性作用。如果發(fā)電機(jī)以及輔助設(shè)備出現(xiàn)異常情況，自動(dòng)化系統(tǒng)就能夠檢測(cè)到運(yùn)行狀態(tài)，并迅速采取保護(hù)措施，使得水電站損失最小化。

3.5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控是電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的重要手。通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控，能夠有效對(duì)水電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、水電站的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)水電站的所有設(shè)備及運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，如圖1。計(jì)算機(jī)控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)水電站的各種設(shè)備進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的需要結(jié)合人工控制不同，它運(yùn)用了大量的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，使得在控制的過(guò)程中更加方便、智能[2]。通過(guò)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能夠提高水電站電氣自動(dòng)化水平，而且能夠?qū)λ娬驹O(shè)備的安全運(yùn)行起到保護(hù)作用，還有利于水電站經(jīng)濟(jì)效益的提高。

4 水電站設(shè)備的自動(dòng)化保護(hù)設(shè)計(jì)

當(dāng)前水電站電氣自動(dòng)化的應(yīng)用比較普及，對(duì)設(shè)備的保護(hù)也有重要的作用，以下從三個(gè)方面對(duì)水電站電氣自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)備保護(hù)。

圖1 基于計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 采用PLC自動(dòng)化技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以采用PLC自動(dòng)化技術(shù)。PLC自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)前水電站運(yùn)用比較普遍的技術(shù)，主要是應(yīng)用在軸流漿式水輪機(jī)式調(diào)速器和自主調(diào)節(jié)水庫(kù)式水電站中的調(diào)速器中[3]。通過(guò)PLC自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)水電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行編輯、設(shè)置、定時(shí)、指令，以更好地對(duì)水電站設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

4.2 采用工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

水電站雖然在電氣自動(dòng)化的應(yīng)用中采用了監(jiān)視系統(tǒng)，但所采用的設(shè)備比較落后。而工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備是當(dāng)前現(xiàn)代化監(jiān)控的基礎(chǔ)，是非常先進(jìn)的設(shè)備，它能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站設(shè)備以及運(yùn)行狀態(tài)地監(jiān)控和反饋，為工作人員提供有效的數(shù)據(jù)信息，幫助工作人員處理問(wèn)題。

4.3 建設(shè)消防監(jiān)控系統(tǒng)

水電站電氣自動(dòng)化主要是對(duì)水電站的設(shè)備及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而沒(méi)有對(duì)諸如火災(zāi)之類的安全問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。因此，為確保水電站電氣自動(dòng)化的順利實(shí)現(xiàn)，還需要對(duì)影響水電站安全的安全隱患進(jìn)行監(jiān)控，尤其是火災(zāi)。所以，需要在水電站安裝火警報(bào)警其以及煙霧報(bào)警器，以便確保水電站設(shè)備的安全保護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)用電量的不斷增加，水電站的建設(shè)和安全越來(lái)越受到重視。通過(guò)實(shí)現(xiàn)水電站電氣自動(dòng)化，能夠有效保證水電站的安全穩(wěn)定，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)滿足社會(huì)發(fā)展所需的水電資源的供應(yīng)以及對(duì)水電資源的合理優(yōu)化配置有著重要的意義。所以，在未來(lái)的智能電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中，需要積極探索水電站的電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，以促進(jìn)水電事業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)提供穩(wěn)定的水電能源保障。

[1]崔明.變電站與水電站綜合自動(dòng)化[J].中國(guó)水利水電，2010，4（5）：18～20.

[2]張?bào)?，倪曉?淺談水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)故障的排除方法[J].江蘇水利，2011，10（8）：55～56.

[3]徐鵬.電氣自動(dòng)化控制方式的研究[J].科技廣場(chǎng)，2013，8（7）：78～79.

TM63

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1673-0038（2015）47-0264-02

2015-11-30

劉青（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事水電站電氣運(yùn)行工作。