電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用分析

梁春太

【摘要】現(xiàn)代社會(huì)中，電能已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚哪茉?。在發(fā)電行業(yè)的中水電事業(yè)的發(fā)展非常迅速，電氣自動(dòng)化在水電站中的廣泛應(yīng)用也發(fā)揮了非常重要的作用。本文主要分析電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用，首先介紹了電氣自動(dòng)化的主要內(nèi)容，其次對(duì)于將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于水電站中的目的做了較為明確的闡述，最后分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化技術(shù)；主要技術(shù)內(nèi)容；水電站；目的及意義；

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，社會(huì)生活的各個(gè)方面都呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的氣象，電氣自動(dòng)化技術(shù)也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到了相應(yīng)的完善。隨著社會(huì)生活中對(duì)于電量的需求與日俱增，水電事業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上，與此同時(shí)電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電事業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，具體表現(xiàn)在水電站的管理和生產(chǎn)兩個(gè)方面。但是就目前的狀況來(lái)看要想真正實(shí)現(xiàn)水電站的自動(dòng)化還必須經(jīng)歷一段相當(dāng)艱辛的實(shí)踐過(guò)程。

1水電站中電氣自動(dòng)化的主要技術(shù)內(nèi)容

1.1對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控

在監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候主要應(yīng)該做到兩大方面：第一，要能夠根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的程序進(jìn)行開關(guān)設(shè)備、調(diào)相與發(fā)電之間的來(lái)回轉(zhuǎn)換等操作。第二，要能夠做到使水輪發(fā)電機(jī)組在最優(yōu)工況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷情況及本身水頭、流量和機(jī)組健康因素等條件的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行的機(jī)組數(shù)目，在運(yùn)行機(jī)組之間合理的安排負(fù)荷分配等等。并且能夠做到當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)突發(fā)性故障或者某些電力系統(tǒng)出現(xiàn)意外情況的時(shí)候，按照既有的程序啟動(dòng)相應(yīng)的備用機(jī)組，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)做到安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。擔(dān)任峰荷的發(fā)電站，電氣自動(dòng)化程序能及時(shí)準(zhǔn)確響應(yīng)系統(tǒng)頻率過(guò)高的情況下，自動(dòng)及時(shí)降低機(jī)組有功出力或者關(guān)閉適當(dāng)數(shù)量的機(jī)組，自動(dòng)響應(yīng)電力系統(tǒng)設(shè)備調(diào)節(jié)。使得在沒(méi)有人工監(jiān)督的情況下也能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

1.2對(duì)系統(tǒng)中主要的輔助設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控

水電站設(shè)備中包含有許多的輔助器件，從廣義來(lái)說(shuō)主要有勵(lì)磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)，再輔以電廠的油、水、氣系統(tǒng)。這些輔助設(shè)備的正常運(yùn)行是發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的重要保障。因此電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該做到及時(shí)監(jiān)控油、水、氣系統(tǒng)的運(yùn)行工況，及時(shí)控制、調(diào)節(jié)調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)，確保各種參數(shù)不越限，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子和定子回路的安全性、水輪發(fā)電機(jī)各軸承溫度是否正常、發(fā)電機(jī)組的潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)是否正常工作等多方面的內(nèi)容。一旦發(fā)現(xiàn)故障，計(jì)算機(jī)能夠按照程序分析問(wèn)題的嚴(yán)重程度，發(fā)出報(bào)警和相應(yīng)事故信號(hào)，并啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)措施，生成報(bào)表通知維修人員。

1.3對(duì)機(jī)組以外的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控

除去發(fā)電機(jī)組以及輔助設(shè)備以外的其它電氣設(shè)備比如變壓器、輸電線路等，這些設(shè)備對(duì)于對(duì)于整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)也是非常重要的。因此電氣自動(dòng)化系統(tǒng)也應(yīng)該做到對(duì)于這些設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該做到在變壓設(shè)備或者輸電線路出現(xiàn)故障的時(shí)候及時(shí)預(yù)警直至跳開電源斷路器，并且能夠準(zhǔn)確查反映故障點(diǎn)通知修理人員。這樣做一方面能及時(shí)遏制故障的惡化，另一方面也能減少工作人員查找故障點(diǎn)的繁瑣，提高工作效率。

1.4對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

機(jī)組外的輔助設(shè)備對(duì)于一個(gè)完整的水電站而言也是非常重要的，此外各水電站的大壩以及控制水流的閘門對(duì)于整個(gè)發(fā)電過(guò)程也是非常重要，因此電氣自動(dòng)化技術(shù)也應(yīng)該做到對(duì)于閘門的性能的檢測(cè)，以及當(dāng)水位異常時(shí)能夠及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)。

2將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水電站中的目的

2.1保障水電站的工作順利進(jìn)行

在水電站中最重要的工作莫過(guò)于每天進(jìn)行正常的發(fā)電。在水電站中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于發(fā)電設(shè)備工作情況的實(shí)時(shí)掌握，并還能形成較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)控日記。一旦發(fā)現(xiàn)水電站中的某個(gè)發(fā)電環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)就會(huì)提出相應(yīng)的解決方案或者發(fā)出警報(bào)通知工作人員。避免因?yàn)橐恍┬〉募?xì)節(jié)而引起設(shè)備不能正常運(yùn)行。此外，通過(guò)電氣自動(dòng)化的監(jiān)控技術(shù)能夠避免人為監(jiān)控過(guò)程中出現(xiàn)的種種弊端。

2.2提高輸出電能的質(zhì)量

電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)，在水電站中各機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，必須要做到電機(jī)組的電壓和頻率始終處在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值之間。但是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中整個(gè)電網(wǎng)的電壓和頻率都會(huì)受到無(wú)功功率和有功功率的影響。在電網(wǎng)中電能的負(fù)荷是非常不穩(wěn)定的，要想通過(guò)人工的操作來(lái)達(dá)到電壓和頻率的穩(wěn)定是非常困難的。而電氣自動(dòng)化技術(shù)在對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的時(shí)候，能夠?qū)Ξa(chǎn)生的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行反饋，并啟動(dòng)相應(yīng)的解決方案保障機(jī)組的正常運(yùn)行。中小型機(jī)組不能左右電網(wǎng)參數(shù)，但通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)做到有效、穩(wěn)定的“跟隨”，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，通過(guò)對(duì)系列機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證電壓和頻率在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而提高輸出電能的質(zhì)量。

2.3保障機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

就我國(guó)水電站的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，要想保障水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行除了要考慮到水電站本身的實(shí)際情況之外，還應(yīng)該考慮到該水電站在整個(gè)電網(wǎng)中分配的負(fù)荷。只有這樣才能保障用最佳的運(yùn)行工況來(lái)獲得最大的電能輸出。單純依靠人工的力量進(jìn)行操作的話很難達(dá)到理想的效果，因此在水電站中實(shí)施電氣自動(dòng)化技術(shù)是非常必要的。

2.4提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益

在水電站中實(shí)施電氣自動(dòng)化以后，可以很大程度上實(shí)現(xiàn)一些設(shè)備等操作的“無(wú)人值班或少人值守”，依靠自動(dòng)化元件相應(yīng)的程序來(lái)執(zhí)行水電站一系列繁瑣的工作。這樣即使在沒(méi)有人員看守的狀態(tài)下水電站也能夠按照既有的程序監(jiān)測(cè)整個(gè)水電站的運(yùn)行狀態(tài)，保證其安全運(yùn)行，提高發(fā)電效率，降低運(yùn)行成本。工作人員可以根據(jù)自動(dòng)化過(guò)程生成的數(shù)據(jù)對(duì)水電站的相設(shè)備性能有一個(gè)全面的了解，并且以此為基礎(chǔ)，根據(jù)水電站在整個(gè)電網(wǎng)中的承擔(dān)負(fù)荷的性質(zhì)選擇、開發(fā)適當(dāng)型號(hào)的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的操控，保證電站在最佳的效率中運(yùn)行。這樣不僅能夠提高水資源發(fā)電利用效率，并且減輕了運(yùn)行管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)形中減少了發(fā)電過(guò)程中的生產(chǎn)成本，提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益。

3電氣自動(dòng)化技術(shù)在我處水電站中的具體應(yīng)用

我處東站有3臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量為3×250KW，整個(gè)電站監(jiān)控對(duì)象為水輪發(fā)電機(jī)及其輔助設(shè)備，前閘和回旋清污機(jī)及冷卻水系統(tǒng)。目前由1套計(jì)算機(jī)主控，配以一體化智能控制柜，微機(jī)可控硅靜止勵(lì)磁裝置和1套綜合測(cè)控單元組成。

3.1自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)

自動(dòng)檢測(cè)功能是電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的最基本的應(yīng)用。在水電站的運(yùn)行中，有效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)于水電站的自動(dòng)化是必不可少的。電氣自動(dòng)化技術(shù)的檢測(cè)功能要做到對(duì)于發(fā)電機(jī)組設(shè)備、輔助設(shè)備、相關(guān)操作設(shè)備等一系列設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)。其中主要的檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)該包括：發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電壓、電流，機(jī)組頻率、功率因素、上下游水位、流量、攔污柵前后水位，線圈和軸承溫度、冷卻水壓力、有功功率、無(wú)功功率等。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)該通過(guò)檢測(cè)，將信息以各種信號(hào)或命令的形式反饋到相應(yīng)的裝置中，然后將這些信息轉(zhuǎn)換成圖表或者數(shù)字，方便運(yùn)行管理人員的管理與分析。

3.2自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程控制

電氣自動(dòng)化技術(shù)在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中主要承擔(dān)的是對(duì)于運(yùn)行中設(shè)備的啟停以及調(diào)相、發(fā)電等工作，保障系統(tǒng)在一個(gè)既定的程序下進(jìn)行安全有序的工作?；蛘呤钱?dāng)運(yùn)行機(jī)組出現(xiàn)一定的故障的時(shí)候，及時(shí)啟動(dòng)預(yù)先準(zhǔn)備的備用設(shè)備，停止原有設(shè)備的運(yùn)行，并且發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)通知維修人員及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢修工作。再通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)定對(duì)于整個(gè)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行控制，根據(jù)實(shí)際情況以及在整個(gè)電網(wǎng)中的負(fù)荷選擇合適的發(fā)電工作機(jī)組，確保機(jī)組在穩(wěn)定的狀態(tài)中工作。及時(shí)對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)避免出現(xiàn)供電過(guò)多或過(guò)少的情況，造成資源浪費(fèi)。

3.3自動(dòng)保護(hù)功能

電氣自動(dòng)化的實(shí)施能夠?yàn)樗娬镜墓ぷ鳈C(jī)組提供一定程度上的保護(hù)，避免一些細(xì)節(jié)失誤對(duì)于整個(gè)機(jī)組設(shè)備的影響。電氣自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)ζ渲兴械沫h(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并且對(duì)于其中發(fā)生的異常情況進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)救或者給出警報(bào)，減少對(duì)于機(jī)組設(shè)備的損害。同時(shí)還能夠根據(jù)實(shí)際情況采用最優(yōu)的運(yùn)行模式，實(shí)行自我保護(hù)。

4總結(jié)

我國(guó)水電站要想在未來(lái)獲得突破性的發(fā)展，首先就要突破電氣自動(dòng)化的實(shí)施這一關(guān)卡，因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化的實(shí)施對(duì)于整個(gè)水電站的經(jīng)濟(jì)效益有著非常緊密的聯(lián)系。在水電站全面實(shí)施電氣自動(dòng)化之后不僅能夠大幅度提高輸出電能的質(zhì)量，還能減少操作人員的工作量，改善工作人員的工作條件，從而全面提高水電站的整體效益。因此我們要積極推動(dòng)電氣自動(dòng)化有關(guān)技術(shù)的有效運(yùn)用，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)水電站利益的最大化。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 韓金亭.電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2013， （10）：102-103.

[2] 孫惠.電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2014， （18）：49-50.

[3] 岑旭青.淺談水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用問(wèn)題[J].大科技·科技天地，2011， （7）：67-68.