黃婷

【摘 要】水電站又稱為水廠，與人類生活息息相關(guān)，緊密聯(lián)系。水電站是發(fā)電的重要場所，水力發(fā)電是滿足人們用電需求的重要途徑，同時水電站還具有防洪、灌溉等功效，是促進(jìn)我國社會經(jīng)濟發(fā)展的綜合性工程設(shè)施。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，自動化技術(shù)逐漸運用到各行業(yè)之中，并取得了顯著的成就。其中水電站也不例外，自動化技術(shù)在水電站中的有效運用，大大提高了水電站的工作效率，提升了水電站經(jīng)濟效益，優(yōu)化水電站電力運作。本文主要分析了水電站中電氣自動化技術(shù)的運用策略。

【關(guān)鍵詞】水電站；自動化技術(shù)；運用；策略

我國水能資源豐富，無論是蘊藏總量、技術(shù)開發(fā)量及其年開發(fā)量等來說，在世界上都具有一定優(yōu)勢。水力發(fā)電是我國電能供應(yīng)的重要組成部分，與火電廠發(fā)電相比，水力發(fā)電具有能耗低，環(huán)境污染小等優(yōu)勢。當(dāng)前，社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展背景下，對電能需求量不斷提升，我國水力發(fā)電迎來了新的發(fā)展機遇的同時，其中存在的問題也逐漸顯示出來，主要有我國水力資源開發(fā)仍舊處于落后的水平，水利發(fā)電方式傳統(tǒng)老舊，自動化程度有待引進(jìn)和加強。自動化是水電站發(fā)展的必然趨勢，是水電站現(xiàn)代化程度的重要體現(xiàn)。引入自動化技術(shù)，能夠提高水電站的運行效率，節(jié)約人力成本，對水電站經(jīng)濟效益的實現(xiàn)有著巨大的現(xiàn)實意義。筆者結(jié)合實際經(jīng)驗，從水電站電氣自動化的內(nèi)容分析入手，探討了水電站電氣自動化技術(shù)運用策略。

1水電站電氣自動化的內(nèi)容

1.1監(jiān)控水輪發(fā)電機組運行狀態(tài)

對水輪發(fā)電機組運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控主要包括兩大方面：首先是要實現(xiàn)設(shè)備開關(guān)機、調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電及發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相的智能化控制，使得上述操作能在預(yù)先設(shè)計的程序下自主獨立完成；其次，維持水輪發(fā)電機組的低成本自動運行，智能控制啟動的機組數(shù)目，在機組間實現(xiàn)負(fù)荷的有效分配，按照電站實際規(guī)模和系統(tǒng)要求，自動調(diào)節(jié)機組的無功和有功功率等。此外，當(dāng)發(fā)電機組遇到意外情況或者某些電力系統(tǒng)發(fā)生意外事故而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率降低時，預(yù)先設(shè)定的程序會自動啟動備用機組；相反，在汛期到來系統(tǒng)頻率過高時，程序會智能關(guān)閉某些機組，以此自動調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)設(shè)備，使其合理、高效運行，即使沒有工人在場也能對發(fā)電機組運行狀態(tài)實行實時智能監(jiān)控。

1.2監(jiān)控主要輔助設(shè)備運行狀態(tài)

水電站的設(shè)備包括較多的輔助器件，這些器件的正常運行是保證機組正常工作的基礎(chǔ)。因此，要檢測發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子和定子電路是否安全；檢測機組電機定子繞組鐵芯溫度是否在正常范圍；監(jiān)督檢查發(fā)電機組潤滑度以及制冷系統(tǒng)、變速系統(tǒng)等是否正常工作。不論以上哪個部分出現(xiàn)故障，電氣自動化系統(tǒng)都會根據(jù)程序迅速分析事件危害，并立即響應(yīng)應(yīng)急程序，啟動相應(yīng)的保護(hù)措施，同時將故障信息以警報的形式通知工作人員，從而降低傳統(tǒng)應(yīng)急事件處理方式導(dǎo)致的損失。

1.3監(jiān)控和保護(hù)機組外電氣設(shè)備

除了上述發(fā)電機組和主要輔助設(shè)備外，水電站還有大量的其他電氣設(shè)備，如變壓器、輸電線路等。對這些設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控，對整個發(fā)電過程至關(guān)重要。電氣自動化技術(shù)能在變壓設(shè)備、輸電線路出現(xiàn)故障時及時切斷電源，并準(zhǔn)確計算出故障點，通知工作人員及時處理，從而減少了因查找故障位置而花費的時間。

1.4監(jiān)控機組外輔助設(shè)備運行狀態(tài)

完整的水電站除了發(fā)電機組、機組主要輔助設(shè)備及機組外電氣設(shè)備外，還有非常多的機組外輔助設(shè)備，如各種空壓機、水泵和油泵等。此外，水電站大壩及閘門等都對整個發(fā)電過程非常重要，故也需應(yīng)用電氣自動化技術(shù)檢測閘門是否能正常啟動；檢測水位高低，水位過高或過低時自動及時報警等。

2水電站電氣自動化技術(shù)分析

2.1自動監(jiān)控技術(shù)

水電站中利用電氣自動化技術(shù)可以進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)自動監(jiān)控水電站中運行的所有設(shè)備。其監(jiān)控技術(shù)分為三個模式：遠(yuǎn)程監(jiān)控模式、集中監(jiān)控模式以及總線監(jiān)控模式。其中遠(yuǎn)程監(jiān)控是指利用多個CPU一起運行進(jìn)行監(jiān)控，避免某處發(fā)生故障影響整個監(jiān)控系統(tǒng)，且該監(jiān)控模式使用的電纜量相對較少，經(jīng)濟投入少，但其使用的CAN總線對通訊的速度有一定程度的影響。集中監(jiān)控是指水電站內(nèi)所有的設(shè)備集中與一個處理器進(jìn)行監(jiān)控。該監(jiān)控模式對處理器的質(zhì)量要求極高，否則會影響實際監(jiān)控效率和降低處理器的運行效率，但其較大程度上降低了經(jīng)濟成本。除此之外，集中監(jiān)控模式需要多條電纜的支持，加之電纜易發(fā)生破損，存在安全隱患。總線監(jiān)控模式是指利用局域性網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線以及以太網(wǎng)等先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對水電站中的設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，該監(jiān)控模式具有低經(jīng)濟成本、通訊量高、監(jiān)控裝置易安裝等特點，且較大程度上增加了水電站自動化技術(shù)的可靠性。

2.2PLC控制技術(shù)

在水電站中電氣自動化技術(shù)還應(yīng)用在可編程序控制器技術(shù)中，其主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面是PLC應(yīng)用在軸流漿式水輪機的調(diào)速器中，另一方面是水電站中水庫式的電站調(diào)速器。前者由于我國中低水平水電站無法確定軸流式水輪機發(fā)電的水頭和水位，從而對發(fā)電機組的參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，降低了電機組的運行效率。所以，利用自動化技術(shù)可編程序控制器進(jìn)行調(diào)整電機的速度，可以準(zhǔn)確的獲得水頭、水位以及其他參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，再利用該控制技術(shù)繪制協(xié)聯(lián)曲線，讓電機組在最佳狀態(tài)進(jìn)行工作。而后者是應(yīng)為水電站中水庫式的電站水頭范圍較大，利用氣輪機液壓調(diào)節(jié)器無法使機電組在額定功率下工作，只有利用可編程序控制器對水庫式的電站水頭高度進(jìn)行調(diào)整，讓其處于最適位置，確保機組在額定狀態(tài)下工作。

3水電站中電氣自動化的具體運用

3.1自動檢測

水電站中的自動化檢測主要是指，對各項設(shè)備的運轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)化、科學(xué)化的技術(shù)檢測。自動檢測所涵蓋的系統(tǒng)設(shè)備主要有：操作設(shè)備、發(fā)電機組、輔助設(shè)備、變電開關(guān)、水庫設(shè)備裝置、建筑類設(shè)備等。檢測參數(shù)設(shè)定的對象有：電流、溫度、水位、電壓、波位、壓力、頻率、機械轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速等[2]。經(jīng)過監(jiān)測，各路系統(tǒng)將信號返回到主控系統(tǒng)，并轉(zhuǎn)化為圖像、數(shù)字進(jìn)行綜合研究，之后加以完好存儲。

3.2自動控制

水電站電氣自動化的各項裝置的控制對象以脈沖為主，完成水電站的調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電和設(shè)備啟停等操作。水電系統(tǒng)的各參數(shù)設(shè)定后，裝置運轉(zhuǎn)在安全檢測條件下進(jìn)行運轉(zhuǎn)。如果遇到事故，電氣自動化的技術(shù)運用可使備用設(shè)備自行開啟，同時停止原先運轉(zhuǎn)中的設(shè)備裝置，并發(fā)射警示信號，告知檢修者開展及時檢修。此外，按照系統(tǒng)需求對發(fā)電機組參數(shù)做出自行診斷，能夠保證運轉(zhuǎn)機組運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)供電不足或過多的問題。

3.3自動保護(hù)

水電站中系統(tǒng)的自動保護(hù)是指，系統(tǒng)對各工作機組進(jìn)行防護(hù)設(shè)置，有效防止機組設(shè)備受到過多損傷。參數(shù)設(shè)定完成后，水電站中各機組在運轉(zhuǎn)的同時，可實現(xiàn)自動化的檢測和控制。發(fā)現(xiàn)干擾工作機組的實際因素時，系統(tǒng)可對其進(jìn)行記錄、觀察及綜合分析，并發(fā)送警報和啟動自動防護(hù)裝置。

4 結(jié)語

自動化技術(shù)在水電站中的運用，大大提高了水電站運行效率，提升了水電站運行的穩(wěn)定性、安全性，保證了水電站工作的順利開展的有效實施。水電站電氣自動化技術(shù)主要有自動監(jiān)控技術(shù)、PLC控制技術(shù)，筆者結(jié)合實際經(jīng)驗，分析了水電站電氣自動化技術(shù)要點，探討了自動檢測、自動控制和自動保護(hù)等運用策略，以期為推動我國水電站的穩(wěn)定運行，促進(jìn)水電站的長足發(fā)展盡上一份綿薄之力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]水電廠電氣自動化設(shè)備的可靠性研究[J].黃新星.電子技術(shù)與軟件工程.2014（12）

[4]水電站電氣自動化應(yīng)用不足點分析及解決措施[J].周夢陽.低碳世界.2019（02）

[5]淺談電氣自動化在日常生活中的應(yīng)用[J].王凱.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新.2019（06）

（作者單位：四川華電瀘定水電有限公司）