研究水電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用

黃愛(ài)迪 陳勇

摘要：水電站的管理和控制水平將直接影響到自身經(jīng)濟(jì)效益，是水電站工程最基礎(chǔ)的內(nèi)容。在水電站管理過(guò)程中，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)可以有效地降低生產(chǎn)管理成本。進(jìn)一步地提升工作效率和資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水電站工作安全性和可靠性的提升。積極的對(duì)于水電站自動(dòng)的技術(shù)優(yōu)化和探討，結(jié)合水電站管理的實(shí)際情況進(jìn)行討論。改善水電站的管理水平和質(zhì)量，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

關(guān)鍵詞：水電站;自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用

一、水電站自動(dòng)化的作用

1.1提高工作可靠性

水電站應(yīng)用自動(dòng)化運(yùn)行控制系統(tǒng)之后，不但能夠借助于各類(lèi)自動(dòng)設(shè)備快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、記錄以及預(yù)警、報(bào)警，能夠提前防范不正常工作可能導(dǎo)致的事故，盡可能的降低事故發(fā)生之后各類(lèi)設(shè)備受到損壞的概率，增強(qiáng)供電的穩(wěn)定性。另外還可以利用自動(dòng)化控制設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)水電站的各項(xiàng)操控，比如說(shuō)開(kāi)停機(jī)、并列，這樣一來(lái)就能夠在很大程度上避免因人為失誤而導(dǎo)致的事故，同時(shí)能夠提升操控有效性，特別是在一些緊急狀況下，可以確保水電站供電控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

在水電站實(shí)行自動(dòng)化控制后，可以對(duì)水電站運(yùn)行期間的資源合理的分配，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該啟用的機(jī)器數(shù)量，電站負(fù)荷的分配等可以按照實(shí)際狀況合理的調(diào)節(jié)，使水電站的經(jīng)濟(jì)效益最大化。水電站的運(yùn)行，不僅關(guān)系著電力系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)對(duì)水資源的調(diào)節(jié)利用也存在很大的關(guān)聯(lián)，在灌溉、航運(yùn)和防洪等方面都有所涉獵，利用自動(dòng)化裝置可以對(duì)這些工作合力控制，避免人工操作的效率低下。自動(dòng)化程序的應(yīng)用對(duì)水電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供了基礎(chǔ)，提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件

由于水電站大多數(shù)都是建立在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，所以職工的工作和生活環(huán)境較差，工資待遇又低，還要從事繁重的水電運(yùn)行管理。在實(shí)現(xiàn)水電自動(dòng)化以后，生產(chǎn)運(yùn)行中的大部分工作都會(huì)由自動(dòng)裝置按照輸入計(jì)算機(jī)中的程序來(lái)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程全程控制和監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)故障還可以提前預(yù)警和控制事態(tài)的擴(kuò)展。通過(guò)自動(dòng)化的應(yīng)用，可以將職工從繁重的生產(chǎn)勞動(dòng)中解脫出來(lái)，減輕了工作負(fù)擔(dān)，并且提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益，降低了勞動(dòng)成本。

二、水電站自動(dòng)化技術(shù)

2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

（1）計(jì)算機(jī)可編程序控制器（PLC）：按功能及規(guī)模可分為大型PLC，中型PLC及小型PLC。可編程邏輯控制器PLC，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為水電站環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。

（2）分布式控制系統(tǒng)：按功能以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線將主控機(jī)與各個(gè)現(xiàn)地控制站、智能裝置等有機(jī)連接在一起，構(gòu)成了按功能分工協(xié)作的分層分布式綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）水電站PC機(jī)：微機(jī)繼電保護(hù)裝置和專(zhuān)用智能測(cè)控裝置，配有各種過(guò)程輸入輸出接口板組成工控機(jī)。

2.2工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)組成

工業(yè)電視用于監(jiān)視工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其環(huán)境的電視系統(tǒng)，工業(yè)電視系統(tǒng)能夠真實(shí)準(zhǔn)確、適時(shí)地反應(yīng)被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際信息，從而為決策提供依據(jù)，是水電站現(xiàn)代化管理、監(jiān)視的重要手段。監(jiān)控室設(shè)備一般有監(jiān)視器、控制鍵盤(pán)、視頻光接收機(jī)、視頻分配器、畫(huà)面分割器、數(shù)碼監(jiān)控錄像機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜等設(shè)備組成。水電站工業(yè)電視系統(tǒng)不與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，前端設(shè)備獲取的信息經(jīng)本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳送到主控室或分控室主機(jī)，傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

三、水電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1.1基礎(chǔ)監(jiān)控設(shè)備

為使自動(dòng)化監(jiān)控目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，可以在控制室調(diào)度與管控水電站相關(guān)設(shè)備，用以監(jiān)測(cè)水位的攝像頭需要設(shè)置好，可以直接對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行傳送，通過(guò)水電站內(nèi)部自動(dòng)化元件，在將這些信息全部準(zhǔn)確;及時(shí)地輸送到中央控制室內(nèi)以后，對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為相應(yīng)視頻影像。比如，在水電站中，想對(duì)渠道內(nèi)的水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以使用超聲波物位儀觀測(cè)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上是全封閉式的，與水不會(huì)有直接接觸，從而使傳感器使用的安全性大大提高。工作人員要對(duì)水位情況充分掌握，以保證水電站內(nèi)部多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確無(wú)誤的，為將水電站自動(dòng)化監(jiān)控質(zhì)量提高，還需要安裝攝像頭，在各水電站前池與進(jìn)水閘位置。

3.1.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

可以有效連接起來(lái)水電站內(nèi)部調(diào)度中心與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，調(diào)度人員可以對(duì)業(yè)務(wù)開(kāi)展情況更系統(tǒng)地掌握，使系統(tǒng)先進(jìn)性與及時(shí)性增強(qiáng)。依據(jù)當(dāng)前水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及效果，適當(dāng)優(yōu)化站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)。

3.1.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

站控層與地控層是綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成，并且全部依據(jù)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)有效連接計(jì)算機(jī)設(shè)備，有效控制網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率，一般會(huì)控制在1000Mb/s左右。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，各項(xiàng)硬件設(shè)備通常不會(huì)出現(xiàn)異常情況，因?yàn)閼?yīng)用的是雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，這樣一來(lái)將系統(tǒng)可靠性大大增強(qiáng)了。

3.2自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

水電站的PC端;水電站的分布式控制系統(tǒng);計(jì)算機(jī)可編程程序控制器是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的三個(gè)重要組成部分。水電站PC端，通過(guò)信息化繼電保護(hù)裝置與智能測(cè)控裝置，并使用不同種類(lèi)輸出;輸入接口，達(dá)到顯著控制狀態(tài)曰分布控制系統(tǒng)使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)智能裝置;控制站與主控機(jī)功能，在這些功能相互協(xié)調(diào)下，可以進(jìn)行分層;分布式的監(jiān)控。計(jì)算機(jī)可編程控制器，具有按照規(guī)模與功能分類(lèi)的功能，通過(guò)劃分出的不同層次進(jìn)行控制，從而更具備數(shù)字化的操作模式特征。

水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能較為具體，不僅能夠?qū)⒆詣?dòng)化管理工作完成，還能自主控制水電站運(yùn)行，進(jìn)一步完善通信系統(tǒng)。比如，在水電站自動(dòng)化管理工作中使用，信息的保存與各項(xiàng)設(shè)定參數(shù)的記錄都會(huì)自動(dòng)生成報(bào)表，為各項(xiàng)工作的落實(shí)創(chuàng)造良好條件。水電站自主控制，通過(guò)依據(jù)水電站運(yùn)行實(shí)際狀態(tài);上級(jí)調(diào)度安排;設(shè)備管理方案等，對(duì)機(jī)組負(fù)荷狀態(tài)主動(dòng)調(diào)節(jié)，使用自動(dòng)電壓控制AVC;斷電器操作技術(shù)等，將管理效率大大增強(qiáng)曰通信系統(tǒng)因?yàn)樽詣?dòng)化管理模式的應(yīng)用，可以順利開(kāi)展水情測(cè)報(bào)，共享水電站信息與資源。

2.3PLC在渦輪螺旋槳調(diào)速中應(yīng)用

作為一種編程控制器，PLC主要通過(guò)對(duì)機(jī)械內(nèi)部信息進(jìn)行存儲(chǔ)，從而對(duì)設(shè)備實(shí)施各項(xiàng)操作指令，比如，邏輯運(yùn)算;順序運(yùn)算;算數(shù)運(yùn)算等指令，通過(guò)操作指令可以更好地對(duì)速度調(diào)控，更有時(shí)效地傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)而在調(diào)控水電站中的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪時(shí)效率更高，將渦輪螺旋槳的運(yùn)行速度提高。當(dāng)前，因?yàn)闇u輪螺旋槳不同廠家生產(chǎn)，差異也較為明顯，在轉(zhuǎn)速上需要不斷改進(jìn)，并要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣才能保證水電站渦輪螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)速度符合實(shí)際生產(chǎn)需求，達(dá)到一種持續(xù);穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4PLC在水庫(kù)式電站調(diào)速器中的應(yīng)用

因?yàn)樗娬驹诎l(fā)電過(guò)程中，水頭有著較大的變化幅度，經(jīng)常出現(xiàn)汽輪積液壓調(diào)節(jié)器在水下運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定的情況，對(duì)水電站的發(fā)電維持良好狀態(tài)非常不利。由此，采用PLC進(jìn)行調(diào)節(jié)，在水庫(kù)式變電站調(diào)速器中安裝PLC系統(tǒng)裝置，合理設(shè)置水頭高等，可以依據(jù)運(yùn)行狀況隨時(shí)修改水庫(kù)式電站調(diào)速器，從而更好地控制好水電站運(yùn)行速度，供電也會(huì)因此變得穩(wěn)定。在電站調(diào)速器中應(yīng)用PLC編輯程序存儲(chǔ)器。當(dāng)水下汽輪機(jī)液壓器失效時(shí)，要想機(jī)組重新啟動(dòng)運(yùn)行就必須將串聯(lián)的電阻增加并更換芯片，然后再對(duì)輸出差進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果這些措施仍無(wú)法解決以上問(wèn)題，就可以使用PLC編輯程序存儲(chǔ)器，可以提高拖動(dòng)機(jī)組的運(yùn)行速度。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用可以有效地提升水電站管理的質(zhì)量和效率。強(qiáng)調(diào)水電站自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用的內(nèi)容和價(jià)值，為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。強(qiáng)調(diào)水電站自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，突出自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

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