淺析水電站自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

梁天誠(chéng)

（廣西桂水電力股份有限公司西林發(fā)電分公司 廣西西林 533599）

摘要：水電站的建設(shè)使用主要是為了通過(guò)一系列機(jī)電設(shè)備的使用將水能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能，屬于一項(xiàng)綜合類(lèi)的大型工程，水電站的系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容通常包括泄水建筑物、擋水建筑物、機(jī)電設(shè)備、發(fā)電廠房和引水系統(tǒng)等。水電站和水庫(kù)形成后，在高水庫(kù)水位的前提下，通過(guò)引水系統(tǒng)應(yīng)用水輪發(fā)電機(jī)組，將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)站、變壓器和輸電線路將產(chǎn)生的電能輸入電網(wǎng)中，為不同地區(qū)的生產(chǎn)、生活活動(dòng)提供電能資源供應(yīng)。本篇文章在此基礎(chǔ)上，主要對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用作用進(jìn)行分析，并對(duì)其應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù) 水電站 電能 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì) 分析

我國(guó)不同地區(qū)的水電站建設(shè)主要是為了將區(qū)域環(huán)境中的水能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)不同的機(jī)械設(shè)備將產(chǎn)生的電能輸入電網(wǎng)中為地區(qū)生產(chǎn)和人們生活提供必要的電力能源。水電站中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備是為了保證電力系統(tǒng)的組成合理與科學(xué)，并通過(guò)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的協(xié)調(diào)應(yīng)用保證水電站工作的安全進(jìn)行。針對(duì)我國(guó)當(dāng)前情況下我國(guó)水電站建設(shè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題，在原因分析的基礎(chǔ)上積極研究自動(dòng)化技術(shù)在水電站工作中應(yīng)用的方法和作用，并對(duì)其總體的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)預(yù)測(cè)和評(píng)估。

一、水電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）起步早，重視程度高

我國(guó)不同規(guī)模、類(lèi)型的水電站在建設(shè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作和自動(dòng)化監(jiān)控，其研究發(fā)展歷史已經(jīng)有二十多年了，應(yīng)用技術(shù)漸趨完善和成熟。水電站工作運(yùn)行中關(guān)于自動(dòng)化技術(shù)的研究和應(yīng)用在我國(guó)的起步較早，早在1979年～1985年期間，我國(guó)在富春江和葛洲壩等四個(gè)水電發(fā)電廠中就建立起自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)，試點(diǎn)成功后即召開(kāi)相關(guān)會(huì)議對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用總結(jié)和推廣計(jì)劃進(jìn)行詳述，并且在一系列國(guó)家文件和政策的支持下正式啟動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)在水電站工作中的推廣應(yīng)用工作。[1]從這一點(diǎn)來(lái)看，我國(guó)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的研究、應(yīng)用重視程度較高，在電力系統(tǒng)運(yùn)行和電廠工作中強(qiáng)調(diào)從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮問(wèn)題，要求通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水電站工作的安全、高校和人工可控，提高電廠的運(yùn)行效率，維護(hù)市場(chǎng)電力能源資源的生產(chǎn)、供應(yīng)秩序。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)大開(kāi)發(fā)的發(fā)展，我國(guó)電力資源市場(chǎng)需求量加大，大中型水電站建設(shè)數(shù)量增多，基于漸趨成熟的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平和規(guī)范性的實(shí)際管理水平，水電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用程度需要進(jìn)一步提高。

（二）農(nóng)村地區(qū)的技術(shù)推廣問(wèn)題

我國(guó)對(duì)水電站工作運(yùn)行中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)持鼓勵(lì)和支持態(tài)度，并且在多年的技術(shù)研究應(yīng)用和實(shí)地調(diào)研中，自動(dòng)化管理和監(jiān)控技術(shù)在我國(guó)多個(gè)地區(qū)、不同類(lèi)型的水電站中應(yīng)用較多，當(dāng)?shù)馗鶕?jù)實(shí)際調(diào)研來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)水電站中的應(yīng)用仍舊存在較多問(wèn)題。[2]水電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)于研發(fā)設(shè)計(jì)人才的專(zhuān)業(yè)技能和水平有較大的考驗(yàn)，相關(guān)人員既要具備專(zhuān)業(yè)的電力行業(yè)技術(shù)，又要有豐富的實(shí)地經(jīng)驗(yàn)。但是在我國(guó)的農(nóng)村地區(qū)，地理環(huán)境的復(fù)雜度較高，部分地區(qū)建立的水電站面臨眾多的地質(zhì)、氣候問(wèn)題，水電站自動(dòng)化技術(shù)研究設(shè)計(jì)人員難以完成全面的實(shí)地調(diào)研工作，難以保證技術(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)用和適用。另外，水電站自動(dòng)化技術(shù)在研發(fā)推廣過(guò)程中需要大量的資金支持，并且由于水電站廠房中的裝機(jī)容量大，支付預(yù)算也較大，而我國(guó)農(nóng)村地區(qū)由于地形地勢(shì)限制，交通通達(dá)度不夠高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低，在水電站建成運(yùn)行后難以投入足夠的資金預(yù)算完成自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用，一定程度上造成自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)村水電站和電子系統(tǒng)中的應(yīng)用困境。[3]

二、水電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

（一） 關(guān)于集成部分

水電站中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用關(guān)于集成化技術(shù)內(nèi)容主要是指在水電站中原本的相對(duì)單一的功能設(shè)備裝置在不同整合和優(yōu)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同功能效用的綜合，使其自動(dòng)化控制中的通訊技術(shù)能夠得到進(jìn)一步的安全、可靠的應(yīng)用，改善原有設(shè)備基礎(chǔ)上功能單一的劣勢(shì)。當(dāng)今時(shí)代下，計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息科技技術(shù)的研究發(fā)展不斷深入，傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)主控制器上的單片機(jī)裝置功能作用被不斷削弱，取而代之的是CPU。CPU功能裝置接口較多，能夠滿足多種不同的工作需求，且運(yùn)算能力強(qiáng)，運(yùn)算精準(zhǔn)度高，在結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件功能技術(shù)基礎(chǔ)上使得自動(dòng)化技術(shù)裝置功能不斷趨于完善。[4]與此同時(shí)，現(xiàn)代通訊技術(shù)水平在應(yīng)用中得到不斷的提高，且在不同生產(chǎn)、工作領(lǐng)域包括水電站工作系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用地位，通訊數(shù)據(jù)通過(guò)I/O總線獲得的數(shù)據(jù)內(nèi)容更加可靠，使水電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用集成化呈現(xiàn)“五合一”趨勢(shì)，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝置的保護(hù)、監(jiān)控、勵(lì)磁、調(diào)速和同期一體化發(fā)展，提高裝置設(shè)備的集成度，解決組屏單一和低速串口通訊等問(wèn)題。

（二）關(guān)于集控部分

水電站自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中需要在某一特定水區(qū)或流域內(nèi)的小水電群進(jìn)行集群控制，集群控制是通過(guò)指針效應(yīng)實(shí)現(xiàn)集中化控制。目前關(guān)于控制單元技術(shù)在小水電中的應(yīng)用漸趨完善，應(yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)元件可靠度也不斷提高，小水電集控工作將會(huì)呈現(xiàn)“無(wú)人值班”或“少人職守”的工作模式狀態(tài)。這些，對(duì)于水電站在單個(gè)項(xiàng)目工作運(yùn)行的狀態(tài)來(lái)說(shuō)，不需要在水電站中再增設(shè)中控室，而是直接通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)和光纖網(wǎng)絡(luò)即可完成不同地區(qū)的單元數(shù)據(jù)交換，并能夠以較快速率將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)方集控中心。[5]我國(guó)在不同的江河流域均有建立不同規(guī)模和類(lèi)型水電站，針對(duì)流域開(kāi)發(fā)政策，在水電站系統(tǒng)中綜合應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)集群控制能夠進(jìn)一步減少水電站設(shè)備裝置的投入資金，人力成本、物力成本和資金成本等均有降低，水電站內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行維護(hù)難度降低，電廠發(fā)電的總體經(jīng)濟(jì)效益得到保障。面對(duì)這一現(xiàn)狀，在水電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中通過(guò)集控中心系統(tǒng)的完善只要在現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)即可完成全部集控系統(tǒng)的停開(kāi)機(jī)操作管理。

結(jié)語(yǔ)：

現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中不同行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)電力資源的需求量也不斷加大，煤炭發(fā)電等傳統(tǒng)的發(fā)電形式容易造成自然資源的浪費(fèi)和自然環(huán)境的破壞在，在此過(guò)程中充分應(yīng)用發(fā)電站將水能轉(zhuǎn)化為電能，既滿足了人們基本的生活、生產(chǎn)所需，又實(shí)現(xiàn)了自然能源的節(jié)約利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的理念。發(fā)電站在建設(shè)使用中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備能夠促使其發(fā)電工作的安全、可靠，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)提高發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量。與此同時(shí)嗎，發(fā)電站應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)大大的改善了發(fā)電站工作人員的工作環(huán)境，使水電企業(yè)在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展實(shí)力，總體應(yīng)用前景良好。

參考文獻(xiàn)：

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