淺談水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

楊俊　趙歡歡

摘 要：在我國，科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，這為我國水電站的自動(dòng)化建設(shè)和發(fā)展提供了很多的便利條件，技術(shù)的拓展為我們可以更好地保證水電站運(yùn)行打開了方便之門，我們要采用自動(dòng)化運(yùn)行的水電站系統(tǒng)。水電站在中國作為能源供應(yīng)的重要組成部分，在中國的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著非常重要的作用和地位。文章通過自動(dòng)化的應(yīng)用討論了水電站的現(xiàn)存問題和使用自動(dòng)化的好處，這將提高我們對中國水電站自動(dòng)化的認(rèn)識，這是一個(gè)很好的發(fā)展契機(jī)。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣工程；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

1 水電站自動(dòng)化的作用

1.1 提高工作可靠性

在水電站的管理中，我們可以通過自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，讓水電站的運(yùn)行可靠性得到保證，同時(shí)可以減少水電站事故的發(fā)生。在日常操作中，水電站運(yùn)行的可靠性對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活水平的提高，都有很大的幫助，因此通過水電站自動(dòng)化管理，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題，降低水電站系統(tǒng)的事故率，也可以及時(shí)切換控制系統(tǒng)，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，減少事故帶來的損失。自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅可以提高管理和控制能力，也能降低管理成本，提高管理質(zhì)量，確保穩(wěn)定性供電的可靠性，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 保證電能質(zhì)量水平

為了保證電能質(zhì)量水平的提高，我們要通過對水電站進(jìn)行調(diào)節(jié)，判斷現(xiàn)在水電站做的是有功功率還是無功功率，在不斷進(jìn)行技術(shù)提高的今天，確保水電站輸出的是穩(wěn)定的電流和電壓，這樣才能保證電能的質(zhì)量，保證輸出功率。但要求達(dá)到這樣的控制水平，如果單純使用人員的控制力，那一定會(huì)造成不穩(wěn)定，特別是事故發(fā)生的時(shí)候，畢竟人工的控制速度和判斷的準(zhǔn)確度有限，最終也會(huì)影響到電能穩(wěn)定的質(zhì)量，如果通過水電站自動(dòng)化進(jìn)行控制，將大大改變手動(dòng)控制造成較大局限性的局面，而且可以在一定的標(biāo)準(zhǔn)下，調(diào)整控制速度和控制精度，提高故障處理效率，使電力系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，使電能質(zhì)量完全提高。

1.3 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

從一般角度來說，我們現(xiàn)在建立水電站的位置都是比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)，地形比較復(fù)雜，運(yùn)輸比較困難，這無疑會(huì)增加運(yùn)輸成本和管理成本。人員的工作條件差，但還需要比較大的物資材料運(yùn)輸，最終會(huì)對管理人員的管理造成很多麻煩。這塊就需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這樣管理人數(shù)可以急劇下降，大多數(shù)設(shè)備的操作運(yùn)行參數(shù)一個(gè)一個(gè)輸入到計(jì)算機(jī)中，然后計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的控制和最終的檢測，不僅降低了管理成本，也可以解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率。在我國，自動(dòng)化的發(fā)展非常迅速，社會(huì)的發(fā)展也很快，隨著時(shí)間的發(fā)展，要求也會(huì)越來越全面。

2 水電站自動(dòng)化過程中的技術(shù)內(nèi)容

2.1 監(jiān)測發(fā)電機(jī)

水電站自動(dòng)化管理中，可以在水輪發(fā)電機(jī)和輔助操作系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控，使整個(gè)系統(tǒng)的功能正常，水電自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子的電流進(jìn)行監(jiān)測，但也要注意定子的狀態(tài)和溫度，并且對電機(jī)的溫度進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)行中的問題并及時(shí)啟動(dòng)備用設(shè)備，這對計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)人員要求比較高，要多為維護(hù)設(shè)備考慮，該系統(tǒng)還可以用于冷卻和潤滑裝置的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)，確保良好的工作狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄真實(shí)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

2.2 水輪機(jī)自動(dòng)控制

其主要技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水電站的水輪機(jī)運(yùn)行自動(dòng)控制。在這種模式下，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，包括一個(gè)相位調(diào)制和發(fā)電功率的自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)等。此外，還可以提高水輪機(jī)的自動(dòng)化水平，可以根據(jù)需求和電廠發(fā)電機(jī)組最佳自動(dòng)控制對水電站的數(shù)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，使單位之間的負(fù)荷分配的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，負(fù)載的有功功率和無功功率，最終，我們要得到的結(jié)果是經(jīng)濟(jì)效益最大化，并且促進(jìn)我國水電站的快速發(fā)展。

2.3 實(shí)現(xiàn)控制輔助設(shè)備

自動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制裝置，包括用于控制設(shè)備也不同，如泵和壓縮機(jī)等。同時(shí)也可用于電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)，當(dāng)自動(dòng)輔助系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如信號發(fā)出的損失或水電站的設(shè)施出現(xiàn)驟停，要確保水電站的安全運(yùn)行。這樣的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在電站閘門、上下游水位的監(jiān)控和監(jiān)測，這樣可以大大減輕工作人員的壓力，提高政府的管理效率，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

3 水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PLC在對渦輪螺旋槳調(diào)速中的作用

軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)發(fā)電廣泛應(yīng)用于中低水頭電站。由于其不同的導(dǎo)葉水輪機(jī)在水中可以協(xié)調(diào)作用，大大提高效率，可以為電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。水輪機(jī)的生產(chǎn)廠家，提供一系列不同的渦輪葉片和改進(jìn)葉片角頭關(guān)聯(lián)的曲線，調(diào)節(jié)器廠根據(jù)此曲線設(shè)計(jì)調(diào)速器在位于葉片和葉片之間的關(guān)系，進(jìn)行調(diào)速。但由于實(shí)際電站水輪機(jī)的水頭和水位變化，必須根據(jù)廠家提供的參數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)速，這樣，在運(yùn)行時(shí)性能曲線的差異才能保持最佳狀態(tài)。因此對這些方法改變單位調(diào)節(jié)，可使用可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行調(diào)速。在機(jī)組調(diào)試運(yùn)行和在不同的水頭聯(lián)合作用下，并在下游水位改變時(shí)手動(dòng)組合葉片，給葉片提供最佳的組合曲線，然后修改原始的組合曲線和實(shí)際的PLC單元進(jìn)行調(diào)速，讓渦輪螺旋槳處在最佳狀態(tài)。

3.2 PLC應(yīng)用在水庫式電站調(diào)速器上

在這樣的電廠發(fā)電站中，水頭變化范圍大，從開始到結(jié)束通常根據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭，但如果水頭減少，在水下運(yùn)行的汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)器往往不能讓機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（自動(dòng)狀態(tài)），以調(diào)整啟動(dòng)打開經(jīng)常需要更換芯片或增加串聯(lián)電阻并要調(diào)整輸出的差異，以開放的形式提供，但有時(shí)仍小于設(shè)計(jì)水頭，為了提高機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)能力，解決速度不快的問題，必須在換芯片或移除串聯(lián)電阻時(shí)，加上PLC控制，可根據(jù)需要修改水頭高度，修改程序，可以輕松打開和關(guān)閉機(jī)組，改變開度。

3.3 油、氣、水的控制

在水電站運(yùn)行自動(dòng)化的過程中，要減少人員的主動(dòng)管理，多使用自動(dòng)化管理，但也要注意控制油氣水系統(tǒng)，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全，確保設(shè)備正常運(yùn)行，首先要確保參數(shù)的準(zhǔn)確性，加大自動(dòng)化管理技術(shù)，控制油、水、氣，對不尋常的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)化檢測和控制，多利用一些自動(dòng)化措施。如關(guān)閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行、使用備用保證管道的控制，或者加強(qiáng)與供水系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)。然后，驅(qū)動(dòng)泵系統(tǒng)的運(yùn)行，并最終保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。但是，石油、天然氣和水的控制，必須提高泵組的工作條件，使油泵的使用壽命延長，節(jié)省設(shè)備的錢，最后，要指出的是自動(dòng)化發(fā)展的好多工作必須細(xì)致。

4 結(jié)束語

水電站被認(rèn)為是一種處于重要地位的供電系統(tǒng)，水電站的運(yùn)行效率和供電質(zhì)量對國民生產(chǎn)總值有非常重要的影響，影響國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，電廠運(yùn)行的發(fā)展具有重要意義。在我國的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，新技術(shù)的應(yīng)用拓展到所有的領(lǐng)域，在水電站運(yùn)行的領(lǐng)域也不例外，生產(chǎn)的自動(dòng)化，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)程序控制是發(fā)展的趨勢。水電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中生產(chǎn)工人的繁重工作很突出，我們要減少工人的工作負(fù)荷和提高效率，節(jié)約大量成本?？傊?，自動(dòng)化系統(tǒng)在水電工程中的應(yīng)用，不僅提高經(jīng)濟(jì)效率，與此同時(shí)還節(jié)省了成本，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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