水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要：針對(duì)水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用，進(jìn)行了剖析，總結(jié)了電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用功能。從水電站發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化是必然趨勢(shì)。若想提升自動(dòng)化水平，需要電氣自動(dòng)化技術(shù)的支撐。從當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)推廣實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，技術(shù)覆蓋面較廣，因此深度分析此課題，明確技術(shù)應(yīng)用效果，進(jìn)而帶動(dòng)技術(shù)推廣應(yīng)用，有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣自動(dòng)化技術(shù)；智能化；自動(dòng)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0119-02

從我國(guó)水電站實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，多數(shù)水電站建設(shè)的時(shí)間較早，經(jīng)過多年的運(yùn)行，存在著設(shè)備老舊情況，綜合自動(dòng)化水平低下，難以達(dá)到安全文明生產(chǎn)要求。而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)水電站機(jī)組運(yùn)行自動(dòng)化監(jiān)控以及自動(dòng)保護(hù)，極大程度上提高了系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平，確保安全生產(chǎn)，有效彌補(bǔ)了上述缺陷，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 水電站中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)分析

近年來(lái)，水電站規(guī)模不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化水平不斷提升，對(duì)其運(yùn)行管理，有著更高的要求。基于此，使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)被引入。水電站中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的組成，具體如下：①基礎(chǔ)控制元件。對(duì)于控制元件的選擇，要保證自動(dòng)化元件型號(hào)和自動(dòng)化系統(tǒng)可以達(dá)到水電站設(shè)計(jì)要求。一般來(lái)說(shuō)，較為常用的技術(shù)包括PLC技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)等。在水電站中應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)自主調(diào)節(jié)軸流漿式水輪機(jī)式調(diào)速裝置以及水庫(kù)式水電站使用的調(diào)速器。②計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。作為水電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分，在水電站水文和工況等方面，發(fā)揮著重要的作用。監(jiān)控模式包括遠(yuǎn)程式、集中監(jiān)控模式、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式。③工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。利用現(xiàn)代化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息采集和分析，為技術(shù)人員決策提供有力的信息。除此之外，利用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，可保證設(shè)備操控的準(zhǔn)確性，極大程度上能夠提高水電站運(yùn)行的自動(dòng)化水平，減少運(yùn)行事故的發(fā)生。④消防監(jiān)控系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水電站火情24h連續(xù)監(jiān)測(cè)。如果監(jiān)測(cè)到火情，系統(tǒng)可以自動(dòng)報(bào)警，除了能夠給出火災(zāi)地點(diǎn)信息外，還可以自動(dòng)處理火情，避免火情蔓延。

2 水電站中的電氣自動(dòng)化技術(shù)

2.1 數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)

在水電站自動(dòng)化改造中，以構(gòu)建數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)為主要內(nèi)容。在具體建設(shè)時(shí)，主要是開展設(shè)備智能化和自動(dòng)化建設(shè)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，水電站進(jìn)行自動(dòng)化建設(shè)，必須要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的深度優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到國(guó)際化生產(chǎn)水平以及操作標(biāo)準(zhǔn)。利用計(jì)算機(jī)主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)以及繼電保護(hù)器等的調(diào)控，發(fā)揮PLC技術(shù)的作用，使得各個(gè)控制站點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享以及交流。除此之外，現(xiàn)代化水電站建設(shè)，是以全方位智能控制為目標(biāo)。若能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制，對(duì)提升水電站運(yùn)行效率和水平，有著重要的意義，極大程度上減少了人工作業(yè)量，朝向國(guó)際化方向發(fā)展，減少水電系統(tǒng)運(yùn)行誤差。

2.2 PLC技術(shù)

在水電站系統(tǒng)中，引入PLC技術(shù)，能夠使得系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)智能化。PLC技術(shù)的應(yīng)用，是利用可編程存儲(chǔ)器，支撐系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)作。依據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)置的程序以及控制順序等指令，模擬以及展現(xiàn)數(shù)字化實(shí)際生產(chǎn)多為圖，為相關(guān)人員工作，提供更為精準(zhǔn)以及高效的數(shù)據(jù)信息，輔助其完成各類工作[1]。

3 水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

在水電站中，應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)功能。以龍羊峽水電站為例，其構(gòu)建了大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用監(jiān)測(cè)儀器裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、采集計(jì)算機(jī)以及電源等軟硬件，實(shí)現(xiàn)了大壩安全運(yùn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。在2010年9月開始進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造，2011年9月中旬通過預(yù)驗(yàn)收，2016年7月正式通過竣工驗(yàn)收。此次改造工程中，接入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的項(xiàng)目，主要包括垂線和靜力水準(zhǔn)等。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)說(shuō)，運(yùn)行大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，有效減少了人工監(jiān)測(cè)次數(shù)，提高了大壩安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性，發(fā)揮著積極的作用。

3.2 自動(dòng)化檢測(cè)

從水電站自動(dòng)化檢測(cè)實(shí)際來(lái)說(shuō)，主要體現(xiàn)為設(shè)備運(yùn)行指征更加規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)性加技術(shù)檢測(cè)。在具體實(shí)踐中，利用操作平臺(tái)和發(fā)電機(jī)組以及發(fā)電機(jī)組等，通過檢測(cè)大軸擺度、水輪機(jī)裝置運(yùn)行轉(zhuǎn)速以及水輪機(jī)振動(dòng)等參數(shù)，將獲得的數(shù)據(jù)信息，及時(shí)傳送到主操作平臺(tái)，以立體成像或者數(shù)字的形式清晰顯現(xiàn)，便于運(yùn)行分析以及記錄。以糯扎渡水電站為例，其為世界第三高的心墻堆石壩電站。在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面，引入了安全檢測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS以及測(cè)量機(jī)器人TM30，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站大壩表面變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，利用CNSS以及測(cè)量機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢測(cè)，能夠24h不階段，觀測(cè)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)裙ぷ鳎寄軌蛟跓o(wú)人值守的情況下高效完成，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)計(jì)算以及分析預(yù)警一體化、自動(dòng)化，具有較強(qiáng)的遠(yuǎn)程控制功能。此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，體現(xiàn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，也就是精度高和自動(dòng)化程度強(qiáng)等[2]。

3.3 自動(dòng)化控制

在水電站電氣自動(dòng)化運(yùn)行中，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備的操控，以脈沖為目標(biāo)，通過強(qiáng)化此指標(biāo)的把控，能夠保證水電站正常發(fā)電以及運(yùn)行。當(dāng)明確水電站設(shè)備各項(xiàng)指征后，按照常規(guī)檢測(cè)沒有異常情況存在，則可以具體執(zhí)行裝置的運(yùn)行命令。如果發(fā)生事故，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制相應(yīng)的設(shè)備，快速啟動(dòng)備用系統(tǒng)，恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且關(guān)閉主運(yùn)行系統(tǒng)，將系統(tǒng)運(yùn)行故障指令，快速發(fā)送給負(fù)責(zé)的檢修人員。除此之外，還能夠依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的具體情況，適當(dāng)進(jìn)行機(jī)組數(shù)據(jù)信息分析，進(jìn)行問題自查自檢[3]。以黃登水電站為例，引入電氣自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站運(yùn)行的全面以及精細(xì)化控制。如果作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障以及溫度超標(biāo)等情況，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，下達(dá)故障信息，通知質(zhì)檢人員，使得監(jiān)測(cè)人員能夠及時(shí)掌握水電站運(yùn)行情況，快速分析故障，進(jìn)行故障反饋，建立了水電站標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，極大程度上減少了人工干擾以及誤差，減少了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提高了人員工作效率，節(jié)省了資料填寫的時(shí)間，使得人員能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間以及精力放到水電站系統(tǒng)運(yùn)行管理工作中，極大程度上增加了水電站運(yùn)行的效益。

3.4 自動(dòng)保護(hù)

水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)保護(hù)功能主要如下：①自動(dòng)報(bào)警。利用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組不正常運(yùn)行問題，比如大電機(jī)運(yùn)行溫度以及油槽油面過高或者過低等，自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警告，或者投入相應(yīng)的設(shè)備，使得運(yùn)行人員能夠嚴(yán)格把控水電站運(yùn)行情況，采取隱患處理措施，消除不正常隱患，或轉(zhuǎn)移負(fù)荷使得故障機(jī)組能夠自動(dòng)退出運(yùn)行[4]。②跳閘停機(jī)。如果水電站機(jī)組出現(xiàn)推力軸承以及導(dǎo)軸承溫度過高等事故時(shí)，自動(dòng)保護(hù)能夠自動(dòng)跳開斷路器并且停機(jī)。③快速關(guān)閉進(jìn)水閘門或者閥。部分事故比如事故停機(jī)或者壓力銅管爆破時(shí)，自動(dòng)保護(hù)會(huì)快速跳開斷路器并且停機(jī)，還能夠及時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥門或者動(dòng)作事故配壓閥。在水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)，貫穿于設(shè)備運(yùn)行的全過程，通過構(gòu)建自動(dòng)保護(hù)機(jī)制，使得多數(shù)運(yùn)行故障情況能夠預(yù)見，進(jìn)而減少對(duì)機(jī)組設(shè)備性能的損壞。在水電站各類設(shè)備運(yùn)行期間，依托電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)以及控制。若檢測(cè)到影響水電站運(yùn)行的指征時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出執(zhí)行、檢測(cè)以及跟蹤等命令，傳送警示信號(hào)，并且打開自動(dòng)保護(hù)設(shè)備[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，主要包括PLC技術(shù)和數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)等，極大程度上提高了系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控管理的水平和效率?；陔姎庾詣?dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制、自動(dòng)化保護(hù)、自動(dòng)化監(jiān)控等功能，提高了水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。

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收稿日期：2018-4-26

作者簡(jiǎn)介：林 桂（1972-）男，助理工程師，大專，主要從事水利工程管理、施工工作。