對水電站電氣自動化應(yīng)用問題的探討

【摘要】水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保電能的生產(chǎn)方式，對促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展具有重要意義，電氣自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用對提升水電站運(yùn)行的可靠性和水電站的發(fā)電效率具有重要作用?；诖耍疚闹饕獙﹄姎庾詣踊夹g(shù)在水電站中的應(yīng)用進(jìn)行分析，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】水電站；電氣自動化；應(yīng)用

1、引言

自動化應(yīng)用可直接反映出水電站現(xiàn)代化程度，同時(shí)也保證了水電站運(yùn)行的安全，是保障水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。水電站電氣自動化需承擔(dān)自動監(jiān)測發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備與發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的責(zé)任，執(zhí)行自動操作的相關(guān)任務(wù)，并發(fā)出實(shí)現(xiàn)擬定的報(bào)警信號。水電站的電氣自動化水平是衡量水電站現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，因此，合理解決水電站電氣自動化應(yīng)用中存在的問題，以確保水電站的良好運(yùn)營。

2、水電站電氣自動化的概述

2.1 水電站電氣自動化的定義

所謂的水電站電氣自動化主要指在水電站的建設(shè)運(yùn)行過程中利用電氣自動化，即利用機(jī)械、電氣、電子等一些先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備來保證水電站的安全運(yùn)行。在水電站運(yùn)行前，對設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)定，即可保證在無人或較少人員參與的情況下完成計(jì)劃程序的運(yùn)行。

2.2 水電站電氣自動化的主要內(nèi)容

2.2.1 對水電站主要電氣設(shè)備的監(jiān)視、控制和保護(hù)

輸電線路、變壓器、母線是水電站的主要電氣設(shè)備，水電站自動化的主要內(nèi)容之一就是保護(hù)、控制、監(jiān)視這些設(shè)備，并以其運(yùn)行數(shù)據(jù)為依據(jù)對輸電線路是否暢通、母線是否異常、變壓器工作是否正常進(jìn)行判斷。

2.2.2 自動監(jiān)測和控制電站水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況

機(jī)組監(jiān)控設(shè)備是實(shí)現(xiàn)水電站發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況有效控制的主要設(shè)備，控制室計(jì)算機(jī)從監(jiān)控設(shè)備及時(shí)接受機(jī)組的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序機(jī)對發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，并發(fā)出處理相應(yīng)問題的命令。

2.2.3 監(jiān)視和自動檢測水電站輔助設(shè)備運(yùn)行情況

實(shí)現(xiàn)水電站自動化技術(shù)的基礎(chǔ)之一是對水電站運(yùn)行設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的不足和缺陷，并自動向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，以確保解決問題的時(shí)效性和及時(shí)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水電站電氣自動化技術(shù)的功能。

3、水電站電氣自動化應(yīng)用的主要范疇

3.1 運(yùn)行電氣設(shè)備的自動化檢測

為了保障水電站日常運(yùn)行和維護(hù)工作的順利開展，應(yīng)對水電站的自動化運(yùn)行設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測，主要包括水輪發(fā)電機(jī)組及其主要輔助設(shè)備、水工建筑及操作設(shè)備等。

3.2 實(shí)現(xiàn)水電站的自動化操作

自動化系統(tǒng)根據(jù)控制對象的不同可完成不同操作，具體包括以下方面的內(nèi)容：①運(yùn)動操作系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)、開關(guān)站設(shè)備操作等；②實(shí)現(xiàn)水工建設(shè)設(shè)備的自動化操作，主要包括機(jī)組取水閘門、泄水閘口等；③實(shí)現(xiàn)水電站公用設(shè)備的自動化操作，比如排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。

3.3 自動化控制的應(yīng)用

水電站在運(yùn)行過程中的自動化控制主要是通過自動化裝置完成的，在這個(gè)過程中主要對脈沖進(jìn)行有效控制，設(shè)備按照事先制定的程序進(jìn)行水電機(jī)組的啟停和發(fā)動機(jī)的調(diào)相等工作，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行異常，若發(fā)電機(jī)組運(yùn)行頻率較低的話，自動化裝置可自動將備用設(shè)備投入到系統(tǒng)運(yùn)行中，或者將出現(xiàn)異常的設(shè)備切斷。

3.4 水電站相關(guān)設(shè)備的自動化保護(hù)

水電站自動化保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)主要包括以下三個(gè)基本層次：①發(fā)出故障警告，比如發(fā)電機(jī)組軸承的冷卻水源終端、軸溫過高、潤滑油膜出現(xiàn)異常等，自動化系統(tǒng)主要通過其末端的傳感器來獲得這些參數(shù)的實(shí)時(shí)變化情況，提醒相關(guān)人員及時(shí)采取處理措施，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行；②自動關(guān)閉進(jìn)水閘門，若水電站出現(xiàn)緊急情況的話，自動化系統(tǒng)不僅能跳開斷路器，還能自動關(guān)閉發(fā)電機(jī)組的進(jìn)水閘門，避免事故范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大；③聯(lián)鎖跳閘停機(jī)，若設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)參數(shù)異常的話，比如軸溫過高、推力軸承及壓油裝置異常等，系統(tǒng)將會自動啟動驅(qū)動斷路器，實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作。

4、水電站中電氣自動化的具體應(yīng)用

4.1 軸流漿式水輪機(jī)調(diào)速器中PLC的應(yīng)用

現(xiàn)階段，軸流漿式水輪機(jī)被大規(guī)模應(yīng)用于中低水頭電站中，在水電站實(shí)際運(yùn)行的過程中，其水輪機(jī)葉片所發(fā)生的變化可相應(yīng)擴(kuò)大水輪機(jī)的動行水頭范圍，大大降低了設(shè)備的運(yùn)行成本，提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。目前，諸多廠商在制造水輪發(fā)電機(jī)組的過程中都會考慮到上述問題，選取一組不用水頭的導(dǎo)葉開度和槳葉轉(zhuǎn)角的協(xié)聯(lián)曲線，調(diào)整制造廠商則會根據(jù)該曲線對調(diào)速器內(nèi)導(dǎo)葉和漿葉之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行合理調(diào)整，但通常立論數(shù)據(jù)會和實(shí)際運(yùn)行存在一定偏差，因此，系統(tǒng)運(yùn)行效果會受到不同程度的影響，而利用PLC可編程控制器的調(diào)速器可有效解決該類機(jī)組調(diào)整器所出現(xiàn)的問題。

4.2 調(diào)節(jié)水庫式電站調(diào)速器中PLC的應(yīng)用

一般情況下，水庫式電站運(yùn)行水頭的變化范圍較大，其設(shè)計(jì)主要依據(jù)水輪機(jī)水頭的調(diào)速器和起動開度，若遇到電站水頭降低，或者是水輪機(jī)處于低水頭的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)更換芯片或增加開度指示儀中的串接電阻；若遇到電站水頭更小于設(shè)計(jì)水頭的情況，應(yīng)及時(shí)換回芯片或?qū)⒋?lián)電阻撤除。但PLC可編程控制器的使用可根據(jù)水頭大小對其進(jìn)行修改，以此來改變起動開度，從而保障水庫式電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

5、結(jié)語

綜上所述，電氣自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用已成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢，有利于提高水電站工作的可靠性和安全性，使水電站提供的電能質(zhì)量得到保證，可大大提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，從而促進(jìn)水電站自動化的持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：王駿 （1985-）男 工程師 本科 主要從事水利水電工程電氣專業(yè)設(shè)計(jì)。