水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

曹躍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，電氣自動(dòng)化技術(shù)同樣如此，在很大程度上提高了水電站的管理水平和經(jīng)濟(jì)效率。本文根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用作用和主要環(huán)節(jié)，深入研究了水電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用措施，從而為提高水電站的生產(chǎn)效益提供有效參考。

關(guān)鍵詞：水電站;電氣工程;自動(dòng)化技術(shù)

現(xiàn)如今，人們的生活水平越來(lái)越高，對(duì)生活環(huán)境和工作環(huán)境的要求也在日益提高，為了提高水電站日常工作的安全、可靠和智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，我國(guó)的水電站迫切需要引進(jìn)先進(jìn)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)水電站電氣工程的有效管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提高水電站的工作效率和供電質(zhì)量，并降低人力和勞力的投入，保證在整個(gè)運(yùn)行流程中最大限度的脫離人工操作。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于水電站的重要作用

1.1提高了水電站的工作效率

在水電站的日常工作中，經(jīng)過(guò)先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)的大量引進(jìn)，大大降低了員工的工作強(qiáng)度和工作難度，力爭(zhēng)能夠用最少的時(shí)間超額完成最大的工作量并獲得事半功倍的效果。除此之外，可靠、快捷的電氣自動(dòng)化技術(shù)可以最大限度的避免工作誤差和人為因素造成的不良影響，最終提高水電站的工作效率。

1.2 優(yōu)化了水電站的運(yùn)行狀態(tài)

在水電站運(yùn)行過(guò)程中，必須要將發(fā)電機(jī)組的電壓和工頻控制在規(guī)定范圍以內(nèi)，電壓是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，而工頻會(huì)受到無(wú)功功率的影響，這就需要通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)及時(shí)反饋和響應(yīng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況，從而確保發(fā)電機(jī)組的正常發(fā)電，并且優(yōu)化電能質(zhì)量，在水電站具體運(yùn)行過(guò)程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率之間的平衡，還能夠在一定程度上保證水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和操控規(guī)范性[3]。除此之外，水電站電氣自動(dòng)化技術(shù)還能對(duì)水電站的運(yùn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)應(yīng)對(duì)和處理一些突發(fā)故障，從而提高水電站在發(fā)電和供電過(guò)程中的可靠性。

2水電站電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)

2.1自動(dòng)控制水輪發(fā)電機(jī)組

為了實(shí)現(xiàn)電氣工程最基本的操作程序，必須要保證從機(jī)組的開(kāi)關(guān)到發(fā)電的轉(zhuǎn)變過(guò)程，都根據(jù)既定的程序進(jìn)行自動(dòng)化運(yùn)行。再加上整個(gè)電氣系統(tǒng)和水電站的實(shí)際情況均有規(guī)定的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，因此，為了確保各個(gè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和高效率，必須調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)資源和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化配置，并使機(jī)組的工作符合相應(yīng)的運(yùn)行要求。除此之外，備用設(shè)備在機(jī)組的工作中不可或缺，一旦機(jī)組出現(xiàn)故障問(wèn)題或者電力系統(tǒng)頻率過(guò)高、過(guò)低等突發(fā)事件，則立即啟動(dòng)備用機(jī)組，進(jìn)一步保證機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.2監(jiān)視水輪發(fā)電機(jī)組和附屬設(shè)備

監(jiān)視水輪發(fā)電機(jī)組和其它輔助性設(shè)備會(huì)涉及到多方面的內(nèi)容，比如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和釘子回路電量的使用情況、機(jī)組潤(rùn)滑效果和冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行情況、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行情況，各個(gè)零件的軸承溫度等等，如果發(fā)現(xiàn)工作狀態(tài)出現(xiàn)異常或突發(fā)故障時(shí)，系統(tǒng)能夠迅速采取相應(yīng)的處理措施，比如自動(dòng)進(jìn)行緊急停機(jī)或者及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.3自動(dòng)化控制輔助設(shè)備

在電氣工程的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)對(duì)空壓機(jī)和各類(lèi)泵機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)控，從而有效的控制突出事件，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，輔助設(shè)備能夠自動(dòng)啟用，保證程序正常運(yùn)作，從而降低水電站的經(jīng)濟(jì)損失，并提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.4監(jiān)控主要設(shè)備

電氣工程的主要運(yùn)行設(shè)備包括變電器和傳輸電力的各種線路等設(shè)備，為了確保設(shè)備的安全運(yùn)作，必須對(duì)這些主要運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行全面有效的監(jiān)控和維護(hù)。

2.5監(jiān)控安全運(yùn)行情況

傳統(tǒng)的水電站在設(shè)備操作方面需要大量的員工進(jìn)行手動(dòng)操作，不僅浪費(fèi)了人力資源，還加大了人為失誤和安全事故的發(fā)生頻率。而電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)能夠降低了人力需求，還能確保設(shè)備的安全運(yùn)行，從而保障員工的人身安全，并充分發(fā)揮自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值[1]。

3水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用措施

3.1結(jié)合數(shù)字化控制系統(tǒng)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息化時(shí)代的來(lái)臨，我國(guó)的水電站逐漸展開(kāi)了自動(dòng)化技術(shù)的深入改革，逐步建立了以計(jì)算機(jī)為主體地位的數(shù)字化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)從以現(xiàn)場(chǎng)主線的模塊化監(jiān)控作為切入點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)、PLC、微機(jī)型的繼電保護(hù)裝置、智能監(jiān)控裝置和以太網(wǎng)裝置等，將水電站電氣工程的主要現(xiàn)場(chǎng)和其他各個(gè)控制站進(jìn)行連接，進(jìn)而使水電站的工作脫離了對(duì)人工操作的依賴，在嚴(yán)明體系和開(kāi)放邏輯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)指導(dǎo)下，構(gòu)建自主運(yùn)作的現(xiàn)代化運(yùn)行模式。該模式下的水電站工作能夠有效監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械設(shè)備，除此之外，還能充分發(fā)揮最大化的擴(kuò)展性能，并順應(yīng)了我國(guó)水電站未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2首選PLC自動(dòng)化技術(shù)

PLC也就是可編程的邏輯控制器，隨著安全生產(chǎn)和信息化技術(shù)等功能的普及，具有強(qiáng)大功能的PLC自動(dòng)化技術(shù)成為多種系統(tǒng)的首選。從水電站電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，PLC自動(dòng)化技術(shù)比較先進(jìn)，應(yīng)用也較為廣泛，該技術(shù)借助可編程的專用存儲(chǔ)器而支撐設(shè)備的運(yùn)行，根據(jù)存儲(chǔ)器中的既定程序、定時(shí)、順序控制、邏輯運(yùn)算和算數(shù)操作等程序指令，通過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)，直觀、多維、動(dòng)態(tài)化的模擬和展示生產(chǎn)過(guò)程，并專用于工業(yè)控制，從而輔助相關(guān)工作人員高效、精準(zhǔn)的完成工作任務(wù)。

（1）、PLC自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)式水電站調(diào)速器中的應(yīng)用

水庫(kù)式水電站的運(yùn)行水頭變化范圍較大，傳統(tǒng)的調(diào)速器和起動(dòng)開(kāi)度是在水輪機(jī)的水頭基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果水電站中的水頭降低，在此情況下運(yùn)行的水輪機(jī)時(shí)，水電站中的電液調(diào)整器就必須自動(dòng)調(diào)整機(jī)組運(yùn)作，以實(shí)現(xiàn)額定狀態(tài)并提高起動(dòng)開(kāi)度，同時(shí)工作人員應(yīng)串接指示儀的電阻或者更換芯片。除此之外，水電站的實(shí)際水頭處于設(shè)計(jì)水頭以下時(shí)，為了確保機(jī)組運(yùn)作的正常速度，工作人員還應(yīng)及時(shí)撤除串接的電阻并換回芯片。該控制狀態(tài)加大了水電站的運(yùn)行的難度和不穩(wěn)定因素，而工作人員在調(diào)速器中應(yīng)用PLC自動(dòng)化裝置，能夠通過(guò)PLC中的可編程功能屬性，根據(jù)水電站工作中水頭的高低變化情況，借助程序控制進(jìn)行自主更換和調(diào)整，保證起動(dòng)開(kāi)度的合理狀態(tài)，從而確保水電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）、PLC自動(dòng)化技術(shù)在軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用

我國(guó)的中低水頭水電站主要是以軸流轉(zhuǎn)漿式的水輪機(jī)作為工作機(jī)組，該機(jī)組的水輪機(jī)葉片能夠隨著水頭的變動(dòng)，和導(dǎo)葉進(jìn)行協(xié)聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，增加運(yùn)行水頭的運(yùn)行范圍，進(jìn)而調(diào)節(jié)水電站中的水頭。然而，由于水電站運(yùn)行中的水頭和上、下游的水位變化比較多變，很難進(jìn)行控制，廠家在生產(chǎn)水輪機(jī)時(shí)，已有的參數(shù)往往很難達(dá)到和中水位、水頭實(shí)際變動(dòng)相符合，從而導(dǎo)致在協(xié)聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，機(jī)組無(wú)法達(dá)到最佳的運(yùn)行狀況。而PLC自動(dòng)化程序在該機(jī)組調(diào)速器中的應(yīng)用，能夠通過(guò)PLC中的可編程的功能，實(shí)時(shí)、有效調(diào)整調(diào)速器，保證協(xié)聯(lián)動(dòng)作曲線的合理狀態(tài)，從而使機(jī)組運(yùn)行和水電站水位變化保持一致。在機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)和后期運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的水頭及上、下游水位，手動(dòng)協(xié)聯(lián)導(dǎo)葉和漿葉，以獲取最佳的協(xié)聯(lián)曲線，然后更改原有的協(xié)聯(lián)曲線并輸入PLC，從而保證機(jī)組的最佳狀態(tài)[2]。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水電站電氣工程的自動(dòng)化是新時(shí)代的必然發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水電站運(yùn)行的智能化，不僅能夠提高水電站電氣工程的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，還能保證水電站運(yùn)行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站電氣工程中的應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合數(shù)字化控制系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組和其他輔助設(shè)備的監(jiān)控，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)進(jìn)行解決，同時(shí)優(yōu)先選擇PLC自動(dòng)化技術(shù)，從而保證水電站運(yùn)動(dòng)的最佳狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

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