水電機組運行中的監(jiān)視保護新技術(shù)分析

陳海旭

摘 要：作為水電站最重要的一部分內(nèi)容，水電機組的管理工作對于水電站社會效益的發(fā)揮具有重要影響和意義。水電站機組的監(jiān)視保護工作能夠有效預(yù)防水電故障發(fā)生，減少水電機組質(zhì)量問題，是實現(xiàn)水電機組穩(wěn)定運行的重要依據(jù)。本文將以水電機組所用技術(shù)尤其是新技術(shù)情況展開研究，分析其應(yīng)用與監(jiān)視保護的工作原理，希望可以進一步提高監(jiān)視技術(shù)有效性，最大化水電機組經(jīng)濟效益與社會效益。

關(guān)鍵詞：水電機組 傳感器 繼電器 監(jiān)視系統(tǒng)

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-00-02

絕大多數(shù)國內(nèi)水電站都位于偏遠的山區(qū)，存在交通不便的問題。為了保障水電站能夠正常運轉(zhuǎn)就需要信息技術(shù)智能技術(shù)、自動化技術(shù)的支持。通過遠方調(diào)控完成機組設(shè)備的管理。當然因水電站本身所要應(yīng)對的問題很多，包括電力負荷波動、水庫水位變化、江河流量變化等等，所以水電站安全平穩(wěn)運行是必須關(guān)注的要素。假設(shè)沒有合理設(shè)計很有可能會引發(fā)水壓振動或水壓脈動問題，這些問題都會破壞水電機組組織結(jié)構(gòu)，影響機組性能的正常發(fā)揮。為了解決這一問題就必須加強對水電機組的監(jiān)控與保護力度，確保水電設(shè)備能夠穩(wěn)定、長期、安全運行。

1 水電機組常用傳感技術(shù)

現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用是保障設(shè)備能夠穩(wěn)定運行的前提，監(jiān)控技術(shù)同樣如此。通過智能監(jiān)控系統(tǒng)保障設(shè)備狀態(tài)能夠得到及時反饋，是制定合理方針政策，完成系統(tǒng)有效修復(fù)的重要途徑。從目前的使用情況來看，因傳感技術(shù)本身有著較高的精度，故成為了監(jiān)控技術(shù)最有力的支持，目前比較常見的傳感技術(shù)包括下述幾種。

1.1 電磁傳感器

在水電機組的運轉(zhuǎn)過程中，該設(shè)備能夠完成水壩流量實時監(jiān)控，得知水壩內(nèi)部的各種問題，包括水位不足、水位過高等。通過電磁傳感器設(shè)備與技術(shù)，獲知水壩水位[1]。當然這項技術(shù)還能夠利用水位計完成大壩水流量超聲波式、壓力式監(jiān)測。在機組運行過程中，主要依靠壓力傳感器。壓力傳感器使用電磁感應(yīng)這項技術(shù)完成水壓反饋、水位變化監(jiān)測與水量變化監(jiān)測。如果水壓此時發(fā)生了變化，那么水位計就會自動移動，帶動彈簧裝置與磁性裝置一同移動。該技術(shù)的使用中水位計是不可或缺的工具。該技術(shù)中水位計會出現(xiàn)交流勵磁電壓，并與二次側(cè)線圈互感[2]。二者的作用會讓電壓呈現(xiàn)抵消狀態(tài)。假設(shè)此時出現(xiàn)了水位變化，那么互感就不會再與過去一樣，而是會出現(xiàn)一大一小變化，完成信息反饋。

1.2 變位傳感器

在水電機組運轉(zhuǎn)過程中，設(shè)備需要承受非常大的水流壓力。當然在彈性范圍區(qū)間水電機組結(jié)構(gòu)將會發(fā)生比較大的形態(tài)變化。運行設(shè)備的過程中，甚至有可能出現(xiàn)問題比較突出的變位情況。當然土質(zhì)與巖盤同樣會形成活動，是必須予以監(jiān)測的重要內(nèi)容。當前國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的傳感器包括差動變壓器、應(yīng)變儀，使用探測傳感器完成動態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的實時反饋。當遇到彈性受阻情況時，傳感器的金屬裝置就會發(fā)生一定形變變化，此時金屬電阻在形變的作用下，其本身也會發(fā)生一定的變化。假設(shè)傳感器長度出現(xiàn)變化，電阻同樣也會出現(xiàn)一絲細微變化。傳感系統(tǒng)需要將反饋信息轉(zhuǎn)化為電壓信息，完成監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋。該設(shè)備通常直接安裝在水電機組。

1.3 轉(zhuǎn)速傳感器

該設(shè)備一般應(yīng)用在發(fā)電機設(shè)備。使用時轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)電機一同運行。如果水電機組在運行中并沒有發(fā)生運動頻率變化，那么傳感器轉(zhuǎn)速就會保持穩(wěn)定。但如果水電機組供給需求出現(xiàn)變化，系統(tǒng)電力就會發(fā)生失衡問題，引發(fā)機組系統(tǒng)頻率變化。過去的監(jiān)測技術(shù)使用永磁發(fā)電機監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速，能夠完成電壓信息變化反饋。處理時需要按照固定比例調(diào)節(jié)二者變化[3]。當然在信息技術(shù)的快速發(fā)展過程中，該技術(shù)已經(jīng)能夠做到智能化、數(shù)字化。該技術(shù)如今的傳感器采用的是齒輪式轉(zhuǎn)速傳感器。這種傳感器讓水電機組運行的同時發(fā)生脈沖頻率變化。此時傳感器能夠使用設(shè)備線圈，達成線圈電抗監(jiān)測要求。

1.4 震動傳感器

監(jiān)視水電機組的過程中，由于水電機組需要保持一直運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，轉(zhuǎn)動中會直接影響與干涉固定區(qū)域，引發(fā)水壓變大問題，導(dǎo)致脈沖出現(xiàn)，是水輪機振動的重要原因。假設(shè)沒有做好水電機組的振動頻率控制，尤其是振動頻率超出設(shè)備負荷，就會破壞水輪機穩(wěn)定性。甚至在特定的條件下，水電機組使用壽命也會嚴重縮減。在使用傳感器的時候，假設(shè)振動頻率到達一定數(shù)值，就會在終端系統(tǒng)反饋發(fā)出預(yù)警警報。在震動傳感器當中，壓電元件、重物是最重要的零配件。在振動面與傳感器接觸時就會傳動振動效果。傳感器能夠分析振動周期、振動頻率。借助慣性力與伸張力傳遞電壓。電壓信號利用傳感器完成振幅信息、振動頻率反饋。

1.5 溫度繼電器

對水電機組的運行來說，溫度問題同樣是需要注意的問題。有時候溫度過高會導(dǎo)致水電機組出現(xiàn)設(shè)備故障，故需要做好溫度方面的監(jiān)視與控制工作，制定相應(yīng)的保護方法。最容易出現(xiàn)溫度故障的部位包括發(fā)電機冷卻、機組軸承。這兩個部位的溫度監(jiān)控大多應(yīng)用遠控設(shè)備，完成溫度數(shù)據(jù)傳送與監(jiān)控。當然測溫傳感器同樣是經(jīng)常會利用的設(shè)備，能夠完成機組保護與溫度監(jiān)測工作。在溫度超出要求后繼電器就會提出警告，假設(shè)此時溫度發(fā)生比較突出的變化，那么繼電器內(nèi)部的液體裝置同樣也會出現(xiàn)劇烈的變化，引動指針轉(zhuǎn)動。如果指針指出的數(shù)值到達負荷上限就會發(fā)出警報。

2 計算機監(jiān)測系統(tǒng)

水電機組的多年應(yīng)用實踐讓我們明白了現(xiàn)代技術(shù)、監(jiān)測系統(tǒng)的重要性。因監(jiān)測系統(tǒng)的預(yù)警功能可以提供非常準確、及時且具有前瞻性的信息，所以成為了水電機組穩(wěn)定運行的重要設(shè)備。目前來看水電監(jiān)測系統(tǒng)包括眾多系統(tǒng)和裝置，比如開關(guān)裝置、傳感系統(tǒng)、輔助設(shè)備與計算機系統(tǒng)。不論是哪一種終端都會在系統(tǒng)運行的過程中進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析，借助數(shù)據(jù)庫反饋監(jiān)測信息。因此監(jiān)測系統(tǒng)本身有著數(shù)字反饋與語言反饋能力。在出現(xiàn)水電機組運行偏差時，能夠自動反饋故障位置與故障原因。隨后完成信息預(yù)警。該設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)用智能裝置，智能裝置可以有效處理與反饋符號化信息。水電機組對傳感器的應(yīng)用需要附著在水輪機、發(fā)電機、軸承。運行中如果機組出現(xiàn)故障，就會及時反饋各個部件的運行情況。反饋冷卻量、電壓、電流、發(fā)電機功率、控制信號、運行模式以及故障因素等信息。

3 智能保護系統(tǒng)

智能診斷這項技術(shù)在水電機組管理運行與保護中發(fā)揮重要作用。據(jù)了解該技術(shù)在水電機組中的應(yīng)用非常廣泛。在編制數(shù)據(jù)庫的過程中，設(shè)計人員提前將專家經(jīng)驗、專家知識輸入到系統(tǒng)，隨后利用傳感技術(shù)、智能技術(shù)完成故障原因檢查，借助智能系統(tǒng)完成故障原因檢查，實現(xiàn)故障修復(fù)任務(wù)。該技術(shù)能夠有效反饋機組運行條件，自行判斷機組狀態(tài)。是延長設(shè)備壽命，科學(xué)解決問題的重要技術(shù)。

4 結(jié)語

對水電機組的正常穩(wěn)定運行來說，運行質(zhì)量是必須予以高度關(guān)注的話題。監(jiān)測保護必須大力應(yīng)用信息技術(shù)，注重信息技術(shù)與新型技術(shù)的開發(fā)與利用，確保機組能夠穩(wěn)定、安全運行。以當前的社會條件來看，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為未來水電機組監(jiān)護保護最重要的技術(shù)。這種技術(shù)能夠在自動監(jiān)控的環(huán)境下，利用只能診斷技術(shù)分析故障的位置、原因，結(jié)合數(shù)據(jù)庫內(nèi)的工作資料和工作經(jīng)驗制定可行、合理的問題解決對策。

參考文獻

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[3] 潘熙和，周穎，黃業(yè)華.水電機組控制設(shè)備遠程運營維護系統(tǒng)研究與實踐[J].長江科學(xué)院院報，2017，34（1）：145-150.