水電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用

彭易

摘 要：當前，隨著我國經(jīng)濟不斷飛速發(fā)展，水利工程建設(shè)已經(jīng)取得了顯著的成績，水電站作為水利工程的重要組成部分，同時也作為主要的清潔能源之一，為社會的發(fā)展以及保護生態(tài)環(huán)境做出了重要的貢獻。在水能資源總量有限，以及人口老齡化導(dǎo)致的人力資源日趨寶貴的背景下，自動化技術(shù)的發(fā)展與運用對于水電站的價值也越來越大。本文主要研究水電站自動化相關(guān)技術(shù)，以及分析自動化技術(shù)的運用在水電站運行管理中的價值。

關(guān)鍵詞：水電站;自動化技術(shù);效率

水電站的管理以及控制水平在一定程度上會對電站經(jīng)濟效益產(chǎn)生非常積極的影響，同時也是水電站工程建設(shè)中非常基礎(chǔ)性的內(nèi)容。在水電站運行管理階段中，適當利用自動化技術(shù)能夠更好的縮減生產(chǎn)運行管理成本，進而不斷提高電站整體工作效率以及各類資源利用效率，同時也能更好的確保水電站工作的安全性以及可靠性[1]。

1 水電站自動化技術(shù)的運用

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進步發(fā)展，自動化技術(shù)在水電站中的運用愈加普遍。我國第一座自動化水電站——官廳水電站建于1955年12月27日，距今已有近65年時間，然而日新月異的科學(xué)技術(shù)設(shè)備，使得水電站自動化系統(tǒng)不僅能在舊基礎(chǔ)上不斷進行更新，而且能將使用場景拓展至新的領(lǐng)域，為自動化技術(shù)的不斷發(fā)展不斷注入新活力、新動力、新潛力。因此，不同推動自動化技術(shù)的發(fā)展、提高自動化技術(shù)的水平，能為提高水電站運行總體的效率以及質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。

1.1完善油水氣系統(tǒng)的自動化控制

科學(xué)設(shè)定油水氣系統(tǒng)的管理參數(shù)，逐步在充分確保系統(tǒng)穩(wěn)定性以及安全性的前提下，給水電站輔助設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)提供助推力。在進行排水系統(tǒng)的管理階段中，實施泵空載啟動控制，其目的在于更好的利用電磁轉(zhuǎn)向閥技術(shù)。在油泵收到啟動信息后，利用優(yōu)化卸荷閥的方法，把主油路進行接通，最終保證油泵系統(tǒng)的正常供油。為了避免油泵發(fā)生帶壓啟動的情形，可運用自動化編程的方式，不斷調(diào)整泵組的工作狀態(tài)，使其不但能夠更好的提高油泵的工作效率，而且能夠延長油泵的使用壽命、增加使用年限。在實施氣罐的故障檢修過程中，可運用聯(lián)絡(luò)閥向氣罐以及制動等步驟實施供氣操作。

1.2優(yōu)化水庫式電站調(diào)速器的自動化技術(shù)

利用水庫式電站的調(diào)速器實施工作，可更好的維持設(shè)備狀態(tài)的變化范圍。按照水輪機對于水頭的起動開度情況對調(diào)速器進行自動化控制，在水輪機低于水頭的工作情形下，利用開度指標儀的電阻串聯(lián)實現(xiàn)調(diào)整管理工作，能夠更好的提高調(diào)速器的工作效率。利用可編程的自動控制器，將水頭的高低變化設(shè)計成高效的啟動開關(guān)，進而確保水電站調(diào)速器的正常運作[2]。

1.3水電站自動化控制系統(tǒng)的運用

水電站自動化控制系統(tǒng)通常劃分為以下幾個部分：首先就是水電站的PC端，運用智能測控裝置以及信息化繼電保護裝置，輔助差異化類型的輸入以及輸出的接口，最終確保工程質(zhì)量的達標及目標的實現(xiàn);其次就是水電站的分布式控制系統(tǒng)，其利用無線網(wǎng)絡(luò)功能，把智能裝置以及不同類型的控制站進行合理協(xié)調(diào)，最終完成分層的監(jiān)控方式。最后就是計算機可編程的程序控制器，其主要按照具體規(guī)模以及功能實施劃分，從大到小，這也是從計算機數(shù)字化操作模式實際需求進行劃分。水電站自動化控制系統(tǒng)特征較為顯著，其界面組態(tài)也較為靈活多樣化。人機交互接口性能相對較好，實施系統(tǒng)的調(diào)試以及具體設(shè)計都按照簡便操作的準則。另外不斷利用開放式的體系框架，使得層次更加清晰，自動化系統(tǒng)的擴展性相對更強，最終也使得系統(tǒng)升級也變得更加簡便、快捷。利用分層分布的管理系統(tǒng)，不斷優(yōu)化自動化調(diào)控系統(tǒng)的性能，最終可以讓水電站具備更好的靈活性以及分散性等特征。

水電站自動化控制系統(tǒng)的性能較為優(yōu)秀，具體來看，首先就是可以不斷協(xié)同完成水電站的自動化管理工作，譬如詳細記錄電站的設(shè)定參數(shù)指標，自動融合生成運行報表，同時按照記錄的操作情況，落實構(gòu)成運行熱暖的防震等工作;其次在水電站運行的自主控制方面，可以從水電站的實際發(fā)展現(xiàn)狀入手，研發(fā)全新技術(shù)，譬如利用自動電壓控制AVC、以及斷電器操作等技術(shù)，最終更好的提高水電站管理的實際效率;然后就是健全完善通信系統(tǒng)，利用自動化管理方式，在辦公自動化網(wǎng)絡(luò)和上級調(diào)度等方面，完善計算機系統(tǒng)的通信功能，對水電站的信息以及資源的優(yōu)勢進行共享，其對于不斷提高系統(tǒng)管理效率具有重要的作用;之后就是完善自動化技術(shù)對于水電站相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細記錄以及監(jiān)視水電站的發(fā)電及運行情況。計算機監(jiān)控機制可自主對于搜集到的數(shù)據(jù)信息實施整理并加以研究，譬如對于水電站事故的報警限制條件進行分析計算，并同時進行詳細的記錄工作;最后就是監(jiān)控主變以及發(fā)電機等輔助設(shè)備的工作情況，并同時加以保護，這可以在一定程度上確保水電自動化系統(tǒng)的合理利用。

1.4工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)在電站自動化中的運用

工業(yè)電視屬于監(jiān)視工業(yè)生產(chǎn)階段的通信系統(tǒng)，其可以非常及時以及準確的反饋管理和生產(chǎn)的相關(guān)信息，也給水電站的工作決策和生產(chǎn)管理提供了參考依據(jù)。工業(yè)電視監(jiān)控涵蓋了數(shù)碼監(jiān)控錄像機以及控制鍵盤等相關(guān)設(shè)備，可把前端生產(chǎn)信息通過視頻形式傳輸至分控室以及主控室中。

1.5自動化技術(shù)在控制油以及水方面的運用

水電站采用自動化技術(shù)，不但能夠更好的提升工作效率，而且能夠更充分的節(jié)省資源。譬如運用油氣水控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控油氣資源以及水資源的運用情況，從而更加充分的確保自動化系統(tǒng)整體運行的通暢性。運用油氣水系統(tǒng)控制時，為了確保自動化技術(shù)具有高精準度，不那么必須對各種自動化設(shè)備設(shè)置預(yù)定的參數(shù)指標，如果油氣水系統(tǒng)發(fā)生意外情況，其自動化系統(tǒng)能夠快速定位故障區(qū)域，同時通過相關(guān)的控制系統(tǒng)采取保護手段[3]。

1.6PLC在渦輪螺旋槳調(diào)速中的運用

PLC屬于一種可編程控制器，其利用對機械內(nèi)部運作情況的相關(guān)數(shù)據(jù)，對設(shè)備發(fā)出不同類型的操作指令，譬如邏輯運算，以及算數(shù)運算等指令。利用適當?shù)牟僮髦噶睿軌蚋杆俚膶ο嚓P(guān)設(shè)備進行調(diào)控，更加及時的傳輸設(shè)備運行數(shù)據(jù)，最終使得在調(diào)控水電站中的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪時，具有更高的效率，同時還可以不斷提升渦輪螺旋槳的運行速率。目前由于渦輪螺旋槳由不同的廠家生產(chǎn)，在調(diào)控方式上也會存在一定的差別，因此在轉(zhuǎn)速的控制方面必須針對渦輪螺旋槳的不同特性進行特定的改良，而這就必須從具體情況入手，優(yōu)化自動控制調(diào)度方案，以便更好得調(diào)整其運轉(zhuǎn)速度。通過這種方式，就可確保水電站渦輪螺旋槳運轉(zhuǎn)速度滿足實際生產(chǎn)需求，使水電站得以更加安全和穩(wěn)定的運行。

2.結(jié)語

如今，我國仍然處經(jīng)濟高速發(fā)展時期，而能源是社會經(jīng)濟發(fā)展的基石，社會生產(chǎn)與居民生活等場景對于電能的需求逐步提高，而這種趨勢在可見的未來還會持續(xù)相當長一段時間。同時在國家綠色發(fā)展理念的前提下，清潔能源已經(jīng)成為我國將來的一個重點發(fā)展方向。在我國的清潔能源中，水電的占比巨大，在2018年的裝機規(guī)模已達到3.52億千瓦，占包含風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電的清潔能源總量的48.35%，但經(jīng)過對水資源多年的開發(fā)利用，水電的裝機量增速如今只有2.5%[4]，為四種清潔能源中最低。在水電裝機增速緩慢的背景下，提高現(xiàn)有水電站發(fā)電效率就變得愈加重要。水電站歷史悠久，不少老舊的水電站或是裝機量不能充分利用現(xiàn)有水資源，或是因為設(shè)備落后，在裝機量足夠的情況下，發(fā)電效率低下，水能轉(zhuǎn)換效率不足，而合理充分的利用自動化技術(shù)不僅可以很好的改善上述兩種情況，還可以極大的提高水電站運行管理的總體質(zhì)量及效率。

參考文獻

[1]陳永興.水電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用[J].智能城市，2019（9）：180-181.

[2]何立軍.基于水電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用探究[J].數(shù)碼設(shè)計（下），2019，000（005）：156-157.

[3]莫建安.基于水電站電氣自動化應(yīng)用問題及對策[J].大科技，2019，000（016）：67-68.

[4]2019年中國清潔能源水能、風(fēng)電、光伏發(fā)展現(xiàn)狀及清潔能源發(fā)展前景分析.中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng).