水電站電氣自動化技術(shù)應(yīng)用

周天銀

摘 要：水電站屬于我國基本供能系統(tǒng)之一，在我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中有著重要地位。而在信息技術(shù)發(fā)展支撐下，水電站開始并軌發(fā)展自動化電氣技術(shù)，一方面提升水電站運(yùn)行效能，另一方面進(jìn)一步保證作業(yè)人員的安全，取得了顯著成效。基于此，文章以筆者自身工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，以水電站中電氣自動化價值為基點(diǎn)，探討當(dāng)前環(huán)境下水電站電氣自動化技術(shù)應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上探討該項技術(shù)在水電站中的應(yīng)用策略，希望能對相關(guān)人員在該領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和工作有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：水電站;電氣自動化;技術(shù)應(yīng)用;對策

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）03-024-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.011

從水電站本質(zhì)屬性看，其不僅能滿足地區(qū)供電，還能為地區(qū)其他生產(chǎn)活動奠定一定基礎(chǔ)[1]。傳統(tǒng)水電站需要多種崗位技能人員的相互支撐，才能保障水電站穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，才能擁有良好的效能輸出。而在現(xiàn)代電氣自動化技術(shù)支撐下，水電站變得更加安全可靠、便捷穩(wěn)定，實現(xiàn)了管理和運(yùn)營上的精簡效能。對此，梳理電氣自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用，具有現(xiàn)實而積極的意義。

1 水電站電氣自動化技術(shù)應(yīng)用價值

在電氣信息領(lǐng)域發(fā)展方向中，電氣自動化技術(shù)屬于核心發(fā)展方向之一[2]，尤其是該項技術(shù)在同農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域并軌發(fā)展后，開始進(jìn)入發(fā)展快車道，為社會建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新的增長點(diǎn)。水電站主要利用水的重力勢能同機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電力，最終形成的電能具有清潔性與環(huán)保性。而結(jié)合這兩者所形成的現(xiàn)代智能化自動技術(shù)，一方面拓展了電氣自動化的應(yīng)用路徑，另一方面為水電站的運(yùn)維轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。由此，電子自動化技術(shù)應(yīng)用于水電站具有現(xiàn)實而直觀的價值：

降低水電站運(yùn)維資源成本。電子自動化技術(shù)由監(jiān)控、信息收集、信息反饋、信息預(yù)警等系統(tǒng)組合而成，能為水電站運(yùn)維人員提供更多的技術(shù)支撐，讓其在及時掌握水電站運(yùn)行狀態(tài)的同時，理清水電站各個運(yùn)行環(huán)節(jié)的不足，進(jìn)而采取針對性技術(shù)維護(hù)措施或制定適應(yīng)性管理方案，以達(dá)到降低水電站運(yùn)維成本的目的。

提升壩后式混流式水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行效能。水輪發(fā)電機(jī)組主要由勵磁、調(diào)速、混流式水輪發(fā)電機(jī)及座環(huán)等構(gòu)成，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上，通過電氣自動化技術(shù)的深入應(yīng)用，能在提升水輪機(jī)運(yùn)行效益的同時，提高水電站電能輸出。究其原因，電氣自動化技術(shù)能機(jī)械識別水輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并自動調(diào)整其運(yùn)行不足或缺陷。即電氣自動化技術(shù)主要通過監(jiān)控和芯片等信息技術(shù)，檢測水輪機(jī)異常情況，對收集的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，然后匯集到計算機(jī)中央處理器中，利用邏輯程序識別水輪機(jī)運(yùn)行情況。以識別到“水輪機(jī)出率下降”異常問題為例，電氣自動化技術(shù)會及時向工作人員預(yù)警問題序列，并給出常見原因，如噴嘴堵塞、電站尾水位抬高及上游水位下降等。

提升輔助系統(tǒng)運(yùn)行效率。水電站輔助系統(tǒng)主要包含升壓站、調(diào)速系統(tǒng)、風(fēng)油水系統(tǒng)及繼電保護(hù)系統(tǒng)等[3]，而將電氣自動化技術(shù)融入這些輔助系統(tǒng)，能在挖掘這些系統(tǒng)潛能的同時，保障其穩(wěn)定運(yùn)行，從而實際提升其運(yùn)行效率。具體而言，通過電氣自動技術(shù)監(jiān)控識別系統(tǒng)，能及時檢測輔助系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，如冷卻風(fēng)機(jī)故障等。

2 水電站運(yùn)行中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 自動檢測

自動檢測技術(shù)在水電站運(yùn)行中起著重要作用，其目的是動態(tài)檢測水電相關(guān)設(shè)備是否滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是否滿足精確化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等[4]。其涉及的內(nèi)容主要有：轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、溫度、水位、電流等系統(tǒng)參數(shù);水庫設(shè)備、變電開關(guān)、操作設(shè)備、輔助設(shè)備及發(fā)電機(jī)組等。當(dāng)其檢測完成后，會自動將檢測結(jié)果匯集到主控系統(tǒng)，并生成可視數(shù)字或圖像，為相關(guān)技術(shù)人員或管理人員行為活動提供方向和支撐。由此，當(dāng)融入自動化技術(shù)時，水電站相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對水電站所涉及內(nèi)容進(jìn)行全面分析，并充分分析兩者結(jié)合參數(shù)，然后進(jìn)行有機(jī)連接。同時需注意，由于自動監(jiān)測技術(shù)本身屬于精密產(chǎn)品，因此需要定期維護(hù)并及時解決其中的問題，以保障其能正常工作和監(jiān)測安全，提升自動檢測效率，助力水電站穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 自動控制

對于水電站系統(tǒng)效益而言，自動化控制技術(shù)能降低控制和管理成本。具體而言，自動化控制系統(tǒng)可及時控制電站相關(guān)設(shè)備啟停和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電。即當(dāng)設(shè)定好相應(yīng)參數(shù)后，自動控制系統(tǒng)會基于自動檢測所提供的數(shù)據(jù)，就水電站異常故障，中止系統(tǒng)運(yùn)行并向工作人員預(yù)警。同時，若發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)問題，那么自動控制系統(tǒng)會依據(jù)相關(guān)參數(shù)診斷系統(tǒng)異常故障。如機(jī)組啟動后不能建壓，那么系統(tǒng)會分析是否存在起勵接觸器觸點(diǎn)接觸、觸發(fā)電路和晶閘管及機(jī)組轉(zhuǎn)速低等故障問題。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)工作人員應(yīng)就自動控制系統(tǒng)給出的預(yù)警，有針對性地仔細(xì)檢查相關(guān)設(shè)備問題，并做好預(yù)計的維護(hù)工作，以保障水電站的運(yùn)行效益與效率。

2.3 自動操作

對于水電站效能而言，自動控制技術(shù)能依據(jù)其既定邏輯程序，保障水電站的安全與穩(wěn)定。以閘門啟閉自動控制為例，其能通過監(jiān)控設(shè)備和配套開控制設(shè)備，動態(tài)控制閘門高度，如緊急停止、停止及上升等。其能通過自動控制系統(tǒng)收集上下游水位，并依據(jù)其收集的水位差自動控制閘門高度，具體如圖2所示。

2.4 自動保護(hù)

在水電站運(yùn)行過程中，電氣自動化保護(hù)技術(shù)主要通過預(yù)定相關(guān)程序，主動檢測水電站各個系統(tǒng)的運(yùn)行情況[5]。若在檢測過程中發(fā)現(xiàn)異常問題影響水電站運(yùn)行，相關(guān)系統(tǒng)就會及時對比分析異常數(shù)據(jù)，并在判定事故等級的基礎(chǔ)上啟動保護(hù)措施并向工作人員預(yù)警。具體而言，若異常問題不會帶來太大損害，即不會干擾機(jī)組正常運(yùn)行，如機(jī)組冷卻、溫度超限等。此時，系統(tǒng)會主動向工作人員預(yù)警，在此基礎(chǔ)上相關(guān)人員應(yīng)動態(tài)監(jiān)視，以合理措施對其進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。若異常問題緊急且危險，那么保護(hù)系統(tǒng)會主動采取保護(hù)措施，如關(guān)閉進(jìn)水閘門中機(jī)組、配壓閥、跳開斷路器等，以避免調(diào)速器失靈或壓力銅管爆破等情況發(fā)生。

3 水電站電氣自動化技術(shù)應(yīng)用建議

對于水電站中的電氣自動化技術(shù)應(yīng)用而言，相關(guān)人員應(yīng)全面梳理兩者契合點(diǎn)，關(guān)注兩者結(jié)合參數(shù)，以挖掘電氣電動化運(yùn)行效能。

首先，搭建體系化控制系統(tǒng)。即要圍繞水電站實際，搭建具有適應(yīng)性的電氣自動化控制系統(tǒng)。具體而言，在結(jié)構(gòu)上要形成開放式體系;在系統(tǒng)配置原則上，要注意靈活性、可操作性、匹配性、合理性、經(jīng)濟(jì)性等因素;其終端連接設(shè)備上，應(yīng)搭建主機(jī)——以太網(wǎng)模型，以防止互聯(lián)網(wǎng)對系統(tǒng)的干擾;在運(yùn)行與調(diào)試上，設(shè)計對應(yīng)的匹配系統(tǒng)，提升自動化系統(tǒng)的控制層面。需注意的是，還應(yīng)配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲中心，為水電站灌溉、發(fā)電、防洪等奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

其次，應(yīng)強(qiáng)化作業(yè)人員技能素養(yǎng)。要想提升電氣自動化技術(shù)運(yùn)行效能，應(yīng)不斷提升現(xiàn)有水電站工作人員的技能素養(yǎng)。即不僅要求現(xiàn)有技術(shù)人員擁有基本技能，還應(yīng)對電氣自動化技術(shù)原理及操作技能予以相應(yīng)掌握，這樣便能達(dá)到降低安全隱患及提升電氣自動化技術(shù)效能的目的。同時，為減少因工作人員操作失誤、維護(hù)不到位等原因?qū)е碌脑O(shè)備故障，水電站要加強(qiáng)對技術(shù)人員和管理人員的工作技能培訓(xùn)?？梢蚤_展互助學(xué)習(xí)活動，實行輪崗制度，使不同崗位的技術(shù)人員都能了解彼此的職能，在員工臨時調(diào)休的情況下保證其他員工也能完成該崗位的臨時任務(wù)。對于新入職的員工要進(jìn)行崗前培訓(xùn)，規(guī)范工作紀(jì)律。水電站可以不定期組織專家講座，鼓勵站內(nèi)員工積極參與相關(guān)設(shè)備操作流程學(xué)習(xí)，鼓勵員工學(xué)習(xí)新知識和技術(shù)。當(dāng)然，為保持人才素養(yǎng)和基本素質(zhì)，也應(yīng)制定相應(yīng)獎懲制度，以保障人才隊伍技能活性。

4 結(jié)語

綜上所述，在水電站運(yùn)行中融入電氣自動化技術(shù)，是水電站自身發(fā)展的客觀需求，因此需對其予以相應(yīng)重視。相關(guān)人員不僅應(yīng)基于水電站發(fā)電技術(shù)調(diào)整電氣自動化技術(shù)，提升兩者的適應(yīng)性，還應(yīng)梳理電氣自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用范圍，調(diào)整水電站運(yùn)維方式，達(dá)到兩者結(jié)合的預(yù)計目的。對此，文章就其應(yīng)用策略進(jìn)行了詳細(xì)梳理，具有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉利洲.自動關(guān)機(jī)裝置在小水電站的應(yīng)用[J].小水電，2020（5）：40-42.

[2] 王世奎，袁明星，次旦平措，等.DG水電站工程甲供物資稱重自動識別系統(tǒng)應(yīng)用[J].水電與新能源，2019，33（12）：37-39，59.

[3] 王廣.水電站門式啟閉機(jī)自動行走定位系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].長春：長春工程學(xué)院，2020.

[4] 王趙璽，宋春麗，徐涵.水電站火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在消控中心的AB雙平面設(shè)計與研究[J].數(shù)字通信世界，2019（8）：106-107.

[5] 李匡，郝建，張力.羅閘河一級水電站水情自動測報系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2019，42（3）：90-93.