水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)的研究

陳文鑫

摘 要：水電站中自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，替代傳統(tǒng)的人工監(jiān)管對(duì)于整個(gè)水電站的情況，進(jìn)行定時(shí)檢查并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，這種方式不但實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班”或“少人值守”的工作方式，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了水電站的工作效率。但是，我國(guó)水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)剛起步不久，在技術(shù)方面還存在著許多問(wèn)題，為此加強(qiáng)對(duì)水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)分析，對(duì)于不斷提高水電站綜合自動(dòng)化控制水平具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：水電站;綜合自動(dòng)化;控制

1水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

由于水電站的選址一般會(huì)處在山區(qū)，遠(yuǎn)離城市的地方，水電站的工作人員會(huì)在一個(gè)惡劣的環(huán)境下值班與工作。水電站實(shí)施自動(dòng)化系統(tǒng)的目的一方是為了盡可能改進(jìn)水電站工作人員面對(duì)的惡劣工作環(huán)境。應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)實(shí)時(shí)的對(duì)水電站的各個(gè)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督管理，智能的記錄實(shí)時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以此達(dá)到無(wú)人值班的效果。伴隨著時(shí)代的發(fā)展，依據(jù)國(guó)家對(duì)電力體制革新的相關(guān)規(guī)定，要求“廠網(wǎng)分離，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”，水電站的工作量急劇加大，依然采用傳統(tǒng)人工管理方式，會(huì)被市場(chǎng)所淘汰，即便贏得了發(fā)電上網(wǎng)這一寶貴的機(jī)遇，也會(huì)因?yàn)樵O(shè)備落后的原因無(wú)法跟上發(fā)電工作，不但影響發(fā)電工作，也降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)化系統(tǒng)是非常有必要的。水電站的綜合自動(dòng)化是依據(jù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)而構(gòu)建的。這種控制系統(tǒng)的功能是對(duì)于整個(gè)水電站的調(diào)配，包括水庫(kù)狀況的監(jiān)控，所有設(shè)備的啟動(dòng)和終止，以及負(fù)荷如何分配的智能化運(yùn)算，并且可以實(shí)時(shí)的連接上級(jí)相關(guān)部門達(dá)到數(shù)據(jù)共的目的。

2水電站綜合自動(dòng)化控制范圍

2.1對(duì)水工建筑物進(jìn)行自動(dòng)化控制

通過(guò)綜合自動(dòng)化控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水工建筑物的自動(dòng)化控制，通過(guò)對(duì)水電站閘門、攔污柵以及水電站上下游水位等進(jìn)行監(jiān)視、控制，確保水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)化控制

通過(guò)綜合自動(dòng)化控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化控制，不但對(duì)其運(yùn)行方式進(jìn)行控制，而且還可以對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組以及輔助設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制。在上述過(guò)程中，綜合自動(dòng)化技術(shù)可以完成水輪發(fā)電機(jī)組的開(kāi)關(guān)機(jī)、并列、發(fā)電和調(diào)相之間轉(zhuǎn)換等操作，使其按照設(shè)定的程序自動(dòng)運(yùn)行。綜合自動(dòng)化技術(shù)還可以對(duì)發(fā)電機(jī)組各組件的電量、溫度及其工作狀況等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)自動(dòng)完成相關(guān)保護(hù)性操作，從而不斷提高水輪發(fā)電機(jī)組的安全系數(shù)。

3水電站自動(dòng)化作用

3.1提高工作的可靠性

水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，一方面可通過(guò)各種自動(dòng)裝置快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)、記錄和報(bào)警，既可防止不正常工作狀態(tài)發(fā)展成事故，又可使發(fā)生事故的設(shè)備免遭更嚴(yán)重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過(guò)各種自動(dòng)裝置來(lái)完成水電站的各項(xiàng)操作和控制（如開(kāi)停機(jī)、并列），不僅可以大大減少運(yùn)行人員誤操作的可能，減少了發(fā)生事故的機(jī)會(huì)，而且還可加快操作或控制的過(guò)程，尤其在發(fā)生事故的緊急情況下，可保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和對(duì)用戶的正常供電具有非常重大的意義。

3.2保證電能質(zhì)量

電壓和頻率作為衡量電能質(zhì)量好壞兩項(xiàng)基本指標(biāo)。電壓正常偏移不超過(guò)額定值的±5%，頻率正常偏移不超過(guò)額定值的±0.2-0.5HZ。電壓或頻率的穩(wěn)定主要取決于電力系統(tǒng)中無(wú)功功率和有功功率的平衡，因此要維持系統(tǒng)電壓和頻率在規(guī)定范圍內(nèi)，就必須迅速而又準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)有關(guān)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功和無(wú)功功率。特別是在發(fā)生事故的情況下，快速的調(diào)節(jié)或控制對(duì)迅速恢復(fù)電能質(zhì)量具有決定性的意義，而這個(gè)過(guò)程單純靠手動(dòng)操作，無(wú)論在速度方面還是在精度方面都是難于實(shí)現(xiàn)的，只能借助于自動(dòng)裝置來(lái)完成?？梢?jiàn)提高水電站的自動(dòng)化水平是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要措施之一。

3.3提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，可根據(jù)系統(tǒng)分配給電站的負(fù)荷和電站的具體條件合理地進(jìn)行調(diào)度，保持高水頭運(yùn)行，同時(shí)合理選擇開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)，使機(jī)組在高效率區(qū)運(yùn)行，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。如何實(shí)現(xiàn)各電站合理最優(yōu)調(diào)度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對(duì)于梯級(jí)電站來(lái)說(shuō)尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統(tǒng)、航運(yùn)、灌溉、防洪等多項(xiàng)要求，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件復(fù)雜，單憑人工控制很難實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，將有助于電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)于具有調(diào)節(jié)能力的水電站，應(yīng)用綜合自動(dòng)化控制技術(shù)不但可對(duì)水庫(kù)來(lái)水進(jìn)行預(yù)報(bào)計(jì)算，還可綜合水位、流量、系統(tǒng)負(fù)荷和各機(jī)組參數(shù)等參量按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序進(jìn)行自動(dòng)控制，大大提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.4提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件

水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，職工長(zhǎng)期生活在較差的環(huán)境之中。水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，很多工作都是由各種自動(dòng)裝置按一定的程序自動(dòng)完成，用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)代替人工操作及定時(shí)巡回檢查、記錄等繁雜勞動(dòng)，大大改善運(yùn)行人員的工作和生活環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)行管理水平。同時(shí)還可減少水電站運(yùn)行人員，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班（或少人值守），提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低運(yùn)行費(fèi)用和電能成本。

4水電站自動(dòng)化控制

4.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)水電站的實(shí)際情況，對(duì)輔助功能進(jìn)行優(yōu)化及改造，可以使計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中發(fā)揮更好的控制功能。但是需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行選擇，一般情況下新建的水電站主要是以全自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，但是在對(duì)相對(duì)老舊水電站進(jìn)行改造的過(guò)程中，通常需要使計(jì)算機(jī)和常規(guī)控制設(shè)備相結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括遙測(cè)、遙控、通信以及遙調(diào)4個(gè)功能，常用于語(yǔ)音、可視化以及視像等設(shè)備。

4.2消防監(jiān)控系統(tǒng)

消防監(jiān)控系統(tǒng)通常采用火情探測(cè)器，當(dāng)有火情出現(xiàn)時(shí)，探測(cè)器就會(huì)發(fā)出一種信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)一定的處理，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，并將處理的信息通過(guò)串行通信接口與水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行通信，確定火災(zāi)的具體位置及火災(zāi)處理措施，這種異步通信的方式對(duì)于火情的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決有一定的積極作用?？傊?，水電站消防監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有一定的監(jiān)控作用，同時(shí)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站的通風(fēng)以及滅火系統(tǒng)的控制。

4.3水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)中的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)可以自動(dòng)地對(duì)水電站進(jìn)行水利檢測(cè)，主要是對(duì)水電站的各項(xiàng)水利信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，象水情、汛情等。并且水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能還可以及時(shí)地對(duì)水利信息進(jìn)行收集、處理、預(yù)報(bào)。在小型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞剑壳八娬局谐Ｓ玫氖浅滩ㄍㄐ?、短波通信以及衛(wèi)星通信方式。

5結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民群眾物質(zhì)文化生活水平不斷的提高，全社會(huì)對(duì)電力的需求日益增強(qiáng)，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。水電站中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，可以很大程度上節(jié)約成本，減輕工作人員壓力，增加工作效率，是水電站改變傳統(tǒng)管理模式進(jìn)入數(shù)字化管理的正確路線。為了滿足社會(huì)對(duì)高質(zhì)量電能和發(fā)電效率的要求，需對(duì)老舊水電站進(jìn)行以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化改造，新建水電站需實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班或少人值守的目標(biāo)，以提高水電站的運(yùn)行可靠性及效率。對(duì)水電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造還有另外一個(gè)目的，就是可以改善水電站員工的工作環(huán)境，減少巡回檢查、手寫記錄等不必要的重復(fù)性勞動(dòng)，從而降低水電站運(yùn)維成本。

參考文獻(xiàn)

[1]盧少軍.水電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用[J].大科技，2018（26）：166-167.

[2]卓其昌.綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在小型水電站的應(yīng)用[J].大科技，2021（8）：61-62.

[3]袁彬.水電站監(jiān)控中的微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].科學(xué)與財(cái)富，2020（2）：328.