電氣自動化在水電站中的應(yīng)用探討

【摘 要】水電站自動化是水電行業(yè)創(chuàng)新的重要載體，電氣自動化程度是水電站現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。本文著眼于電氣自動化這一創(chuàng)新技術(shù)，通過水電站電氣自動化的主要功能及意義，重點探討了水電站電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，以期促進(jìn)水電站電氣自動化水平的提升。

【關(guān)鍵詞】水電站 電氣自動化 主要功能 意義 系統(tǒng)設(shè)計

水電站是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要動力，但因其運行工作較為復(fù)雜，運行故障頻發(fā)，不利于水電站工作的順利開展。隨著科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，電氣自動化技術(shù)在水電站的應(yīng)用得以普及，此技術(shù)的應(yīng)用將大大促進(jìn)了水電站的自動化生產(chǎn)和管理工作，其為水電站發(fā)展提供了一定的助益。水電站的電氣自動化水平受諸多因素的影響，其技術(shù)水平高低直接影響水電站運行的安全性和經(jīng)濟性?，F(xiàn)就電氣自動化在水電站中的應(yīng)用做粗淺介紹。

一、水電站電氣自動化的主要功能及意義

水電站自動化是運用機械、電氣及電子設(shè)備，對水電站主要設(shè)備進(jìn)行自動操作和控制，確保水電站生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視逐步實現(xiàn)少人值班，最終達(dá)到無人值班，按預(yù)定計劃或程序自動進(jìn)行的目標(biāo)。水電站規(guī)模大小、運行方式、水電站型式、主要設(shè)備及電氣主接線等都是水電站自動化水平的重要影響因素。水電站中應(yīng)用電氣自動化后，可實現(xiàn)以下功能：自動控制水輪發(fā)電機組的運行方式、自動控制輔助設(shè)備及主要電氣設(shè)備、監(jiān)控水輪發(fā)電機組及各輔助設(shè)備的運行情況、監(jiān)視和控制水工建筑物在運行過程中的工況[1]。

水電站引入電氣自動化具有重要的現(xiàn)實意義：自動化控制裝置可實現(xiàn)對水電站中所有系統(tǒng)的精準(zhǔn)、快速、動態(tài)檢測，同時可利用這些裝置完成各項操作和控制，有利于避免人為原因的故障，大大提高了水電站發(fā)電及供電的可靠性。且電氣自動化的自動裝置對發(fā)電機組進(jìn)行及時、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，有利于確保電能的工頻與電壓維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，保證水輪發(fā)電機組的運行時刻處于最佳狀態(tài)，從而提高水電站運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量。另外，在水電站實行電氣自動化以后，可減少操作人員的工作量，改善其工作環(huán)境和強度，提高水電站的管理水平及生產(chǎn)效率。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民用電量的不斷增加，積極進(jìn)行水電站的自動化改造，不斷提升水電站的電氣自動化程度迫在眉睫。

二、水電站電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計

為提高水電站的自動化程度，水電站應(yīng)優(yōu)化選擇自動化元件及自動裝置，建立計算機監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、水文自動測報系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

（一）基礎(chǔ)自動化元件及自動裝置

隨著水電站自動化水平的提高，水輪發(fā)電機組所需自動化元件逐漸增多，設(shè)備選型和自動化設(shè)計尤為關(guān)鍵。基礎(chǔ)自動化元件一般以國產(chǎn)為主，進(jìn)口為輔的原則進(jìn)行配置、選型[2]。自動裝置是獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)外，對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動控制和調(diào)節(jié)的裝置或回路的邏輯組合。PLC技術(shù)（可編程的邏輯控制器）是目前水電站應(yīng)用較為普遍的一項技術(shù)，其在水電站中的應(yīng)用主要包括以下兩個方面：自主調(diào)節(jié)軸流漿式水輪機式調(diào)速器和自主調(diào)節(jié)水庫式水電站中的調(diào)速器。PLC程序運用于軸流槳式水輪機調(diào)速器，可借助于其可編程的功能，針對上下游水位、不同水頭及手動協(xié)聯(lián)漿葉、導(dǎo)葉，對調(diào)速器進(jìn)行合理實時調(diào)整，使協(xié)聯(lián)動作曲線始終處于合理的狀態(tài)，以確保機組的運行性能。將PLC裝置應(yīng)用于水庫式電站調(diào)速器中，可借助其可編程的功能屬性，以水電站中水頭的高低變化狀況為依據(jù)，通過程序控制進(jìn)行自動調(diào)整，以保證起動開度始終在合理的范圍內(nèi)，其大大避免了當(dāng)電站水頭更小于設(shè)計水頭時，為避免機組開機過速，換芯片或撤除串接電阻的處理方式。

（二）計算機監(jiān)控系統(tǒng)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)是電氣自動化系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是水電站綜合自動化系統(tǒng)最基礎(chǔ)的設(shè)施。該系統(tǒng)有利于實現(xiàn)整個水電站的水文測報、工況監(jiān)視、負(fù)荷的合理分支及在輸電線路運行全過程的自動監(jiān)控。目前，水電站電氣自動化監(jiān)控模式主要包括集中監(jiān)控模式、遠(yuǎn)程監(jiān)控模式和現(xiàn)場總線監(jiān)控模式，應(yīng)針對水電站的具體情況選擇計算機監(jiān)控的模式，使其逐步具備遙測、遙控、遙信、遙調(diào)（即“四遙”）的功能?，F(xiàn)場總線監(jiān)控模式主要依靠現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)等對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其針對性較強，每個裝置功能相對獨立，系統(tǒng)可靠性高，一般新建電站適合選擇這種模式。

（三）工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

現(xiàn)代化的監(jiān)控需要先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)備即工業(yè)電視系統(tǒng)作為運行基礎(chǔ)，其能較為全面、及時和準(zhǔn)確反映被監(jiān)控對象的實際信息，能幫助工作人員作出科學(xué)合理的決策。水電站的監(jiān)控人員借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，可加強對設(shè)備的控制操作，從而提自動化水平，減少事故發(fā)生率。而且其獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，有利于電站分期實施。

（四）消防監(jiān)控系統(tǒng)

在水電站中易于發(fā)生火災(zāi)的場所應(yīng)建立全方位的消防監(jiān)控系統(tǒng)，24h不間斷的火情監(jiān)測。當(dāng)探測器監(jiān)測到火情時，系統(tǒng)可以自動傳輸火警警報，并確定火災(zāi)發(fā)生位置及平面布置圖，并提示出相應(yīng)的處理措施，自動或手動對火災(zāi)處的防火排煙設(shè)備、滅火設(shè)備進(jìn)行控制，實施滅火等。所有的火情信息經(jīng)信息處理后送至計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其有利于提高水電站的安全可靠性，全面有效的控制和消除火災(zāi)。

（五）水文自動測報系統(tǒng)

水文自動測報系統(tǒng)是應(yīng)用遙測、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測區(qū)內(nèi)固定及移動站點的水文氣象要素及閘門開度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和應(yīng)用的信息系統(tǒng)。其主要應(yīng)發(fā)揮水情信息的自動采集、處理、監(jiān)視、分析等作用，并通過計算機快速準(zhǔn)確的作出洪水預(yù)報，其對于水電站的防洪、排沙、發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、灌溉等意義重大，有利于提高水電站的經(jīng)濟效益，也使流域梯級整體調(diào)度成為現(xiàn)實。

總之，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用為水電站安全平穩(wěn)經(jīng)濟的運行提供了必要的技術(shù)保證，有利于水電站經(jīng)濟效益和社會效益的同步提升。為提高水電站的電能生產(chǎn)效率和質(zhì)量，我們應(yīng)結(jié)合水電站工作狀況的實際，加強對老式水電站中的常規(guī)控制和以人工操作為主的控制模式的自動化改造，積極推動自動化技術(shù)的運用，針對新建水電站應(yīng)采取一步到位的方式設(shè)計實施電氣自動化系統(tǒng)，以有效促進(jìn)水電站效益的穩(wěn)步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡云.電氣自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013年第34期

[2]丁承君.水電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）.2013年7期