研討水電站電氣工程自動化技術(shù)及其應(yīng)用

郭美達(dá) 呂豪 葉碧芳

摘要：改革開放以來，中國社會的各個領(lǐng)域都發(fā)生了翻天覆地的變化，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也以人們始料未及的速度，迅速走入并影響著人們的生活。在信息技術(shù)日新月異的同時，水電站電氣自動化技術(shù)作為電氣信息領(lǐng)域的新興技術(shù)，以先天的優(yōu)勢、扎實(shí)的技術(shù)水準(zhǔn)，為水電站運(yùn)行與發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣工程；自動化技術(shù)

一、自動化技術(shù)對水電站工作的促進(jìn)作用

1.1自動化技術(shù)保障水電站系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性

將自動化技術(shù)融入到水電站的運(yùn)行工作中，能夠保障運(yùn)行工作合理高效的展開，對于運(yùn)行環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)高效的監(jiān)控，并且可使得監(jiān)控工作是持續(xù)化展開的，因此結(jié)合實(shí)際監(jiān)控結(jié)果得出完整的監(jiān)測情況報(bào)告，能夠有效的指導(dǎo)生產(chǎn)。當(dāng)某一個設(shè)備出現(xiàn)故障或者設(shè)備在某一具體環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，自動化系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，或者是結(jié)合具體故障實(shí)際能夠?qū)⒐收系姆轿患霸蛑苯又该?，這樣一來設(shè)備控制人員便能夠第一時間處理相應(yīng)的故障，具有針對性，可實(shí)現(xiàn)高效工作。利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控工作還能代替人工操作、巡檢、記錄等繁雜勞動，節(jié)省人力，有效減少由于人為操作對運(yùn)行設(shè)備的損害。

1.2發(fā)揮自動化技術(shù)的優(yōu)勢，保障電能質(zhì)量水平

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對電力的需求日益增強(qiáng)，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。恰到好出的應(yīng)用自動化技術(shù)能夠有效的提升電能質(zhì)量。水電站的電能質(zhì)量有著明確的衡量標(biāo)準(zhǔn)，一般用工頻及電壓值來衡量，并且工頻會直接受到有功功率的干擾，而電壓數(shù)值則直接受到無功功率的影響。電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)具有不確定性，對電能質(zhì)量造成干擾。因此，將電氣工程自動化技術(shù)應(yīng)用到其中，便可以精確地對發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，這樣一來無論是工頻還是電壓都處于合理的水平，使得電能的質(zhì)量得以保證。

1.3發(fā)揮自動化技術(shù)優(yōu)勢，保障整體工作水準(zhǔn)

應(yīng)用自動化技術(shù)相比較原來的工作狀態(tài)，工作效率大大提升了。眾所周知，大部分水電站選址相對偏僻，也就是工作地點(diǎn)較為特殊，工作條件相對惡劣。因此人工作業(yè)很難有效展開，而自動化技術(shù)的融入改變了這一現(xiàn)狀，正是由于自動化技術(shù)的應(yīng)用，有效的緩解了這一矛盾，很多操作不需要人工就可以得以實(shí)現(xiàn)，減輕了人工負(fù)擔(dān)，降低了成本，從而保障了整體的生產(chǎn)效率。

1.4保障了整體的經(jīng)濟(jì)性

正式由于自動化技術(shù)的融入，提升了整體的經(jīng)濟(jì)性。通過自動化技術(shù)完成整個電力系統(tǒng)的自動化控制，能夠完成本水電站與上級調(diào)度部門的實(shí)時數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行機(jī)組數(shù)量的分析，使得設(shè)備均能可靠運(yùn)行，并且結(jié)合結(jié)果促進(jìn)整個運(yùn)行過程不斷優(yōu)化，將會以最低的投入獲得最大的收益，同時還減少了人為操作產(chǎn)生的失誤情況。

二、電氣工程自動化技術(shù)在水電站中的具體應(yīng)用

2.1自動監(jiān)控技術(shù)在水電站中的應(yīng)用

運(yùn)用自動監(jiān)控技術(shù)可監(jiān)控水電站的各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施，目前，主要采用集中監(jiān)控模式、遠(yuǎn)程監(jiān)控模式和總線監(jiān)控模式。集中監(jiān)控模式即把水電站所有設(shè)備和功能集中于同一個處理器，這種監(jiān)控模式的優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，缺點(diǎn)在于對處理器性能有較高的要求，且由于集中性高，處理器的處理速度將會大大降低，使其監(jiān)控實(shí)際效用也跟著降低。另外，這種監(jiān)控模式需要裝設(shè)多條電纜，電纜如果出現(xiàn)損傷則容易發(fā)生相應(yīng)的安全隱患，從而使自動化系統(tǒng)的可靠性大打折扣。

遠(yuǎn)程監(jiān)控模式在我國水電站的應(yīng)用較為廣泛，其通過數(shù)個CPU統(tǒng)一運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，這種監(jiān)控模式可防止某一處出現(xiàn)故障而影響整個系統(tǒng)運(yùn)行，其可使電纜的使用量減少，成本降低。但由于其使用的是CAN總線設(shè)計(jì)，將影響系統(tǒng)的通訊速度。

現(xiàn)場總線監(jiān)控模式是借助局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對水電站的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，其具有成本低和通訊量的優(yōu)勢，各個裝置相對獨(dú)立，可提升系統(tǒng)可靠性。

2.2可編程序控制器在水電站中的應(yīng)用

可編程序控制器在水電站中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

2.2.1PLC在軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用

當(dāng)前我國中低水頭電站主要應(yīng)用軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)發(fā)電，但水電站水輪機(jī)的水頭和水位處于動態(tài)變化中，可能與設(shè)備的固定參數(shù)產(chǎn)生一定的差距，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組無法以最佳狀態(tài)運(yùn)行。因此，可使用可編程序控制器（PLC）進(jìn)行調(diào)速，可根據(jù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中不同水頭、上下游水位、手動協(xié)聯(lián)漿葉和導(dǎo)葉，在獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線后，借助PLC修改原有協(xié)聯(lián)曲線，確保發(fā)電機(jī)組在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

2.2.2PLC在水庫式電站調(diào)速器中的應(yīng)用

水庫式電站水頭變化范圍大，水輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)器難以保證讓機(jī)組在額定狀態(tài)轉(zhuǎn)動，而可編程序控制器可有效解決這一問題，其可實(shí)現(xiàn)對水頭高度的修改，通過程序的修改，確保機(jī)組在額定狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3自動化控制系統(tǒng)在油氣水系統(tǒng)中的應(yīng)用

水電站建設(shè)初期，生產(chǎn)運(yùn)行基本上需要人為操作控制，人力資源的投入較大。而將自動化技術(shù)引入后，可實(shí)現(xiàn)對油氣水系統(tǒng)的自動化控制，降低手工操作帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，使油氣水控制系統(tǒng)的安全性大為提高。電氣工程自動化系統(tǒng)可提高油氣水控制參數(shù)的合理性和準(zhǔn)確性，自動檢測和控制異常狀態(tài)，關(guān)閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行，提高備用管道的安全性，適當(dāng)延長油泵的使用壽命。

三、結(jié)語

綜上所述，伴隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步，我國科學(xué)技術(shù)水平以及經(jīng)濟(jì)水平在迅猛提升，人們的物質(zhì)生活條件也在不斷提升。社會發(fā)展的各項(xiàng)事業(yè)對于電能的需求量越來越大。這就需要發(fā)揮水電站的發(fā)電優(yōu)勢，努力提升自身的工作效率，減少成本支持，充分利用電氣工程自動化技術(shù)，積極采用新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品，不斷完善優(yōu)化自動化系統(tǒng)，并且對水電站的自動化系統(tǒng)做好相應(yīng)的檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，以最快的速度準(zhǔn)確的解決各類問題，保障水電站自動化系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，提升工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊俊，趙歡歡.淺談水電站電氣工程自動化技術(shù)及其應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，04：218.

[2]李玨，張美義，蔣鯤鵬.電氣自動化系統(tǒng)在水電站工程中的應(yīng)用[J].通訊世界，2015，20：166-167.

（作者單位：國網(wǎng)新源水電有限公司新安江水力發(fā)電廠）