水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用分析

梁勇

摘要：以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為水電站設(shè)備主要保護(hù)，包括輔助設(shè)備的監(jiān)控、水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、電氣設(shè)備的監(jiān)控等水電站所有主設(shè)備和輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，稱(chēng)為水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。為了適應(yīng)自動(dòng)化發(fā)展和電力體制改革的需要，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在水電站中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章對(duì)水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)監(jiān)控；輔助設(shè)備監(jiān)控；水文自動(dòng)測(cè)報(bào)；電氣設(shè)備監(jiān)控；綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM764 文章編號(hào)：1009-2374（2015）19-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.065

近年來(lái)，人民群眾物質(zhì)文化生活水平不斷提高，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，電力需求日益旺盛，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。由于20世紀(jì)70、80年代建造的水電站經(jīng)多年運(yùn)行，現(xiàn)有設(shè)備老化陳舊、自動(dòng)化水平低，發(fā)出的電能質(zhì)量也不高，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了提高水能資源利用效率，保障農(nóng)村和城市居民及工廠(chǎng)用電需求，消除發(fā)電生產(chǎn)安全隱患，提高發(fā)電電能質(zhì)量，對(duì)水電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造是十分必要的。

由于我國(guó)水電站大多建在偏遠(yuǎn)山區(qū)，離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，電站職工的生活條件和居住環(huán)境較差，生活水平低下，開(kāi)展的娛樂(lè)活動(dòng)少。對(duì)水電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造可以大大改善電站職工所在的工作和生活環(huán)境，減少運(yùn)行發(fā)電工作量，提高他們的生活質(zhì)量。另外，自動(dòng)化改造可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班或少人值守，符合電力體制改革的發(fā)展方向。

1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)容

水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等。

1.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)對(duì)水電站的電能生產(chǎn)進(jìn)行控制。采用計(jì)算機(jī)控制的目的，是為了提高水電站的自動(dòng)化水平，提高水電站的供電質(zhì)量，提高水電站的安全運(yùn)行水平，提高水電站的勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。

在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)自動(dòng)控制，使控制過(guò)程更合理、靈活。因此，計(jì)算機(jī)控制比傳統(tǒng)的自動(dòng)控制和自動(dòng)化技術(shù)有更多的優(yōu)越性。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一門(mén)涉及多種學(xué)科的綜合性科學(xué)技術(shù)，近年來(lái)有了較大的進(jìn)展。特別是隨著數(shù)字電子計(jì)算機(jī)性能不斷提高，價(jià)格不斷降低，使得計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制，以致水電廠(chǎng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用更為廣泛。它的應(yīng)用對(duì)水電站生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，標(biāo)志著水電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。

1.2 輔助設(shè)備的監(jiān)控

水電站的主要輔助設(shè)備為調(diào)速控制系統(tǒng)和水系統(tǒng)。水系統(tǒng)又分為技術(shù)供水系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)等。通過(guò)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的油壓與氣壓的檢測(cè)、技術(shù)供水系統(tǒng)供水量的檢測(cè)、發(fā)電機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)的檢測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)組的定子與轉(zhuǎn)子回路電氣參數(shù)量的檢測(cè)、發(fā)電機(jī)組主要部位軸瓦溫度的檢測(cè)和潤(rùn)滑油的溫度的檢測(cè)等，了解水電站運(yùn)行機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)并執(zhí)行保護(hù)裝置，方便工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)。

1.3 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是由收集、傳遞和處理水文實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的各種傳感器、通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)等裝置組合而成的一種測(cè)報(bào)系統(tǒng)。分為遙測(cè)站、信息傳輸通道和中心控制站三部分，主要用于防汛和水利調(diào)度工作。應(yīng)用遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測(cè)區(qū)內(nèi)固定及移動(dòng)站點(diǎn)的降水量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量、風(fēng)向、風(fēng)速和水質(zhì)等水文氣象要素以及閘門(mén)開(kāi)度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和應(yīng)用的信息系統(tǒng)。自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)最開(kāi)始用于汛期的水文情況收集，后來(lái)也用于水文站網(wǎng)資料收集，兼顧洪水預(yù)報(bào)、調(diào)度，又用作資料匯總整編。使用的計(jì)算機(jī)由單機(jī)發(fā)展到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)，任何一個(gè)地方的終端都可以調(diào)用數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)報(bào)，效益顯著，在水電站水工觀(guān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1.4 電氣設(shè)備的監(jiān)控

水電站的基本電氣設(shè)備包括母線(xiàn)、變壓器及輸變電線(xiàn)路等。通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)電氣設(shè)備的參數(shù)，判斷電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。一旦出現(xiàn)異常，如變壓器的電壓出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和保護(hù)裝置。這是一種通過(guò)分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)找到出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維修的方法，目前正被廣泛采用。

2 水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的必要性

2.1 保證電能的質(zhì)量

電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是電壓與頻率，而電壓與頻率分別由無(wú)功功率與有功功率的平衡決定。電能質(zhì)量高的標(biāo)準(zhǔn)是電壓與頻率的穩(wěn)定性較好。在傳統(tǒng)的手動(dòng)控制及經(jīng)驗(yàn)技術(shù)下，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)的電荷發(fā)生變化時(shí)，不能及時(shí)地調(diào)整無(wú)功功率與有功功率，導(dǎo)致電壓與頻率穩(wěn)定性不高，電能質(zhì)量低下。但引進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)后，系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的變化及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，有助于提升電能的質(zhì)量。

2.2 改善員工的工作環(huán)境

水電站一般建在比較偏僻的地方，室外工作環(huán)境差。在水電站電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用之前，數(shù)據(jù)的采集及相應(yīng)的控制都需要工作人員到工作現(xiàn)場(chǎng)。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用后，相應(yīng)的控制及數(shù)據(jù)采集可以由計(jì)算機(jī)完成，工作人員只需在電腦前輸入相應(yīng)的命令即可，這大大改善了工作人員的工作環(huán)境。另外，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及相應(yīng)的操作，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人為錯(cuò)誤，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高工作人員的工作

效率。

2.3 降低水電站運(yùn)行成本

水電站在電氣自動(dòng)化應(yīng)用之前，所有的工作都是由相應(yīng)的工作人員完成，不可避免地出現(xiàn)人為失誤，更加重了勞動(dòng)力成本。電氣自動(dòng)化應(yīng)用之后，工作人員數(shù)量大大減少，個(gè)人管控范圍更廣，能節(jié)省大量人力成本。由于電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)組可以根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)增減機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，充分利用水資源，這比傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)，人為增減發(fā)動(dòng)機(jī)組達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果更加明顯。電氣自動(dòng)化應(yīng)用后，當(dāng)意外事故發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警與啟動(dòng)保護(hù)裝置，防止水電站發(fā)生系統(tǒng)性崩潰，能避免造成難以估量的損失，水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用可以降低水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本，大大提高水電站的效益。

3 水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

水電站電綜合自動(dòng)化正向智能化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在水電站正向?qū)崿F(xiàn)少人值班、無(wú)人值班的方向發(fā)展。水電站應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后，不再像以前擁有大量工作人員，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、計(jì)算等功能代替了部分人的工作。水電站可以根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)的調(diào)整工作任務(wù)，如自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的采集和報(bào)表的打印。另外，水電站綜合自動(dòng)化向著模塊化方向發(fā)展，體現(xiàn)在水電站電氣自動(dòng)化功能的模塊化。每一個(gè)電氣自動(dòng)化模塊可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，例如技術(shù)供水系統(tǒng)管理模塊、調(diào)速器和發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)管理模塊等。不同的水電站根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇相應(yīng)的模塊進(jìn)行組合大大提高了水電站機(jī)組自動(dòng)化控制的通用性和時(shí)效性。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站自動(dòng)化水平是水電站現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。綜合自動(dòng)化的應(yīng)用可以大大改善員工的工作環(huán)境，提高工作效率，降低其運(yùn)行成本，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益。電氣自動(dòng)化主要是對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)組的監(jiān)控、輔助設(shè)備的監(jiān)控、電氣設(shè)備的監(jiān)控等，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的水電站電氣自動(dòng)化水平必將趨于綜合智能化方向，水電站電氣自動(dòng)化功能將更加強(qiáng)大，實(shí)用性及時(shí)效性更強(qiáng)，綜合自動(dòng)化技術(shù)在水電站的使用會(huì)越來(lái)越受到水電行業(yè)的歡迎。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）