劉靜萍

（安順市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，貴州安順 561000）

0 引言

水電行業(yè)中，自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)不僅有效提高水電站的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化，而且在提高故障預(yù)警及響應(yīng)速度、提高自動(dòng)控制調(diào)節(jié)能力和降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度等方面發(fā)揮重要作用。鑒于自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)的綜合價(jià)值，為提高自動(dòng)化水平，滿足自身生存和發(fā)展的需要，各小型水電站應(yīng)結(jié)合自身具體情況，采取適當(dāng)?shù)牟呗酝茝V或改造自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)。

1 自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)小型水電站的作用

①提高小型水電站運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。以前，水電站的運(yùn)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(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)按照設(shè)定的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，能夠可靠的運(yùn)行水電站的所有設(shè)備，避免人為失誤造成的問題，有效降低運(yùn)行故障的可能性，提高整體運(yùn)行質(zhì)量；②提高故障預(yù)警及響應(yīng)速度。通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)和機(jī)組狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，進(jìn)行早期預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的問題和缺陷，提高事故響應(yīng)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(yùn)行需求；③提高小型水電站自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的能力。自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的特性能保持機(jī)組維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，大大提高電能質(zhì)量，節(jié)約水電站的資源；④改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。水電站共有四臺(tái)機(jī)組，改造前運(yùn)行人員必須守在水輪機(jī)手輪旁，以防機(jī)組緊急跳閘人工停機(jī)，噪聲、高溫等環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員的身心健康?，F(xiàn)在采用自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)后，廠房設(shè)有中控室集中監(jiān)控，環(huán)境得到改善；機(jī)組可以一鍵自動(dòng)控制開關(guān)機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，值班人數(shù)由四人減至兩人，真正實(shí)現(xiàn)少人值守。

2 小型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)功能分析

小型水電站的建設(shè)可以為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展及提高生活水平的不斷提升提供質(zhì)量較高的電力能源，其內(nèi)部的自動(dòng)化系統(tǒng)需要具備如下的幾項(xiàng)功能：①實(shí)時(shí)采集和處理水電站運(yùn)行數(shù)據(jù)。自動(dòng)化系統(tǒng)需要針對(duì)小型水電站內(nèi)部的主要設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)收集運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的工作，并在自動(dòng)化的預(yù)處理之后將數(shù)據(jù)存放在實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫中，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示設(shè)施運(yùn)行畫面及數(shù)據(jù)提供支撐。除此之外，也可在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的情況下，自行采取相應(yīng)的控制措施，并同步打印出實(shí)際的故障及問題數(shù)據(jù)；②參數(shù)的綜合計(jì)算。系統(tǒng)可以做到定時(shí)分析計(jì)算實(shí)時(shí)搜集到的設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將計(jì)算的結(jié)果分類存儲(chǔ)到歷史或者是計(jì)算數(shù)據(jù)庫中，運(yùn)營人員只需要登錄終端查看這些數(shù)據(jù)便可做到在全面了解設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的前提下，綜合管理各項(xiàng)水電站設(shè)施；③安全監(jiān)控及警報(bào)功能。借助計(jì)算機(jī)對(duì)各項(xiàng)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和顯示，在發(fā)現(xiàn)參數(shù)出現(xiàn)異常的情況下，會(huì)及時(shí)向值班人員發(fā)出警報(bào)，并詳細(xì)記錄故障發(fā)生時(shí)的設(shè)施運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，以便為排查故障發(fā)生的原因提供支撐；④調(diào)控設(shè)備。小型水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)可以控制并操作水電內(nèi)部的設(shè)施，主要包括設(shè)施運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視、選擇設(shè)施的運(yùn)行及控制方式、轉(zhuǎn)換工況及控制機(jī)組的開停機(jī)等。除此之外，還可以將系統(tǒng)的調(diào)度日負(fù)荷曲線為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)發(fā)電及電壓的自動(dòng)化控制，水電站自動(dòng)化系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 小型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)原理

3 小型水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)改造分析

3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造

對(duì)于小型水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)而言，其中的核心就是監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置可以根據(jù)水電站運(yùn)行的實(shí)際狀況變化，針對(duì)輔助功能進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和改造工作，從而確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中更好地控制水電站各類設(shè)施的運(yùn)行。一般而言，如果是新建的小型水電站，其中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是全自動(dòng)化的，但是針對(duì)相對(duì)陳舊的小型水電站，進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造的過程中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要和常規(guī)性質(zhì)的控制設(shè)備做出有效的結(jié)合，借此來實(shí)現(xiàn)水電站內(nèi)部的計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能。

3.2 保護(hù)系統(tǒng)的改造

小型水電站內(nèi)部的自動(dòng)化系統(tǒng)中的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置的主要目的是為了實(shí)時(shí)保護(hù)小型水電站內(nèi)的發(fā)電機(jī)，從而降低因?yàn)榘l(fā)電設(shè)施故障引發(fā)的生產(chǎn)安全問題的發(fā)生概率。為了進(jìn)一步完善這一保護(hù)系統(tǒng)的功能，需要升級(jí)改造相應(yīng)的技術(shù)，就目前的情況來看，在小型水電站自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的升級(jí)改造中可以使用DSA保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)時(shí)保護(hù)小型水電站內(nèi)的發(fā)電設(shè)施。如此一來，可以保障自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的間隔層以及站控層有效控制水電站內(nèi)的各項(xiàng)現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)施，并做到及時(shí)地反饋處理水電站運(yùn)行設(shè)施等各項(xiàng)信息，并且DSA 保護(hù)系統(tǒng)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(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造中有較為強(qiáng)烈的實(shí)用性。通過在自動(dòng)化系統(tǒng)中加入DSA 保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)也可以做到遠(yuǎn)程監(jiān)控水電站內(nèi)的各項(xiàng)運(yùn)行設(shè)施，并可在發(fā)現(xiàn)故障問題時(shí)，及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警，并采取有效的措施處理故障，將水電站內(nèi)的設(shè)施損失程度降到最低。

3.3 自動(dòng)水文測報(bào)系統(tǒng)的改造

在傳統(tǒng)的小型水電站運(yùn)行當(dāng)中，對(duì)于水位的檢測和預(yù)測一般是利用人工定期檢查的方式來實(shí)現(xiàn)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(shí)時(shí)掌控水電站的實(shí)際情況，通過自動(dòng)化系統(tǒng)中含有的自動(dòng)水文測驗(yàn)功能可以針對(duì)水電站內(nèi)的水利情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，并且這一系統(tǒng)自帶的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，還可以在實(shí)時(shí)收集處理各項(xiàng)水利信息的前提下，對(duì)未來的水利信息變化做出相應(yīng)的預(yù)測。

3.4 消防監(jiān)控系統(tǒng)的改造

自動(dòng)化系統(tǒng)里還有消防監(jiān)控系統(tǒng)，主要是為了監(jiān)測水電站內(nèi)部的火情，并且經(jīng)常性地設(shè)置在水電站里的主副廠房等相對(duì)重要的地區(qū)，一般而言需要在這個(gè)系統(tǒng)中使用火情探測器，在發(fā)現(xiàn)火情的第一時(shí)間內(nèi)探測器就會(huì)發(fā)出一定的信號(hào)，經(jīng)過消防監(jiān)控系統(tǒng)的處理之后就會(huì)做出相應(yīng)的警報(bào)。同時(shí)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接，也使其可以在計(jì)算機(jī)上顯示火災(zāi)的具體位置和實(shí)際采取的火災(zāi)處理措施，這種方式對(duì)于及時(shí)小型水電站內(nèi)的火災(zāi)有著十分顯著的幫助?？傮w來說，水電站內(nèi)的自動(dòng)化消防監(jiān)控系統(tǒng)，除了帶有一定的監(jiān)控功能之外，還具有通風(fēng)以及滅火相關(guān)功能。

4 小型水電站自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)施策略

4.1 改造水電站的原有設(shè)備

老式的小型水電站原有設(shè)備大多陳舊、安全性差，為提高自動(dòng)化技術(shù)水平，首先要改造水電站的原有設(shè)備，特別是自動(dòng)裝置、基礎(chǔ)自動(dòng)化元件設(shè)備等。在更新自動(dòng)裝置、基礎(chǔ)自動(dòng)化元件設(shè)備時(shí)，我們需要根據(jù)電站裝機(jī)容量大小、在電網(wǎng)中的作用和自身情況，同時(shí)考慮設(shè)備的綜合性能，選用較高性價(jià)比的設(shè)備。

4.2 選擇合適的運(yùn)行模式

自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)主要有兩種運(yùn)行模式：手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合的半自動(dòng)運(yùn)行模式和全自動(dòng)運(yùn)行模式，這兩種模式還可以與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相配套組合成更多模式，實(shí)現(xiàn)少人值守或無人值班。一般新建電站和具備條件（資金、技術(shù)和發(fā)電許可等條件）的電站適合選擇全自動(dòng)模式，以便達(dá)到一步到位的目的。對(duì)于老式小型水電站的改造，考慮以半自動(dòng)模式為主。

4.3 做好相關(guān)工作人員的培訓(xùn)工作

自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)管理人員與技術(shù)人員都有較高的要求。因此，必須制定全面、合理、科學(xué)的技術(shù)培訓(xùn)制度，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)人員的培訓(xùn)工作，加大人才管理方面的工作力度，只有熟悉自動(dòng)化的基本運(yùn)行模式和維護(hù)機(jī)制，提高相關(guān)工作人員的素質(zhì)與專業(yè)技能，才是確保水電站正常運(yùn)行管理的關(guān)鍵。

4.4 國家應(yīng)該調(diào)整相關(guān)政策

由于小型水電站普遍位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，要改變其自動(dòng)化的現(xiàn)狀，需要更多的人力和物力的支持。為實(shí)現(xiàn)全國的均衡發(fā)展，國家應(yīng)制定相關(guān)的優(yōu)惠政策，培養(yǎng)專業(yè)人才，增加資金投入，優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)，盡力支持小型水電站自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)的開發(fā)利用，支持小型水電站的自動(dòng)化發(fā)展。

5 結(jié)語

改變小型水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀，以達(dá)到少人值守或無人值班的目標(biāo)，是水電站現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向，也是水電站自身生存和發(fā)展的需要。小型水電站在考慮綜合自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際，因地制宜，積極采用新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品，為其可靠運(yùn)行及正常發(fā)揮其功能創(chuàng)造條件。同時(shí)，國家應(yīng)該更加重視小型水電站的自動(dòng)化建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)均衡發(fā)展，因?yàn)榻y(tǒng)一設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)小型水電站的自動(dòng)化，有規(guī)劃的、有目的地加快小型水電站的發(fā)展，可以使其在優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的作用更為顯著。