水力發(fā)電自動化系統(tǒng)存在問題及其控制措施分析

陳少澤

（華電福新能源有限公司池潭水力發(fā)電廠，福建 三明 354400）

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也變得越來越高。但與此同時，在社會的進(jìn)步之下，人們的需求量也變得越來越高。為了更好地保障人們的生活水平質(zhì)量，就要進(jìn)一步地推動科技的發(fā)展。自動化系統(tǒng)，從字面上來講就是對生產(chǎn)的某一些過程進(jìn)行自動控制。自動化系統(tǒng)起源于西方發(fā)達(dá)國家，引入我國的時間是比較短的；但同時，它在我國的發(fā)展速度確實是非常快的。自動化系統(tǒng)最大的應(yīng)用就是能實現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)模式到現(xiàn)代工業(yè)模式的轉(zhuǎn)變。就目前的發(fā)展速度來說，自動化系統(tǒng)的前景是極為廣闊的，而且它也是時代的必然要求，所以在未來很長一段時間內(nèi)，它都是一種主流的趨勢。隨著科技的不斷發(fā)展，各種與自動化控制有關(guān)的設(shè)備也被研發(fā)出來，它們的功能也更加多元化，操作難度也變得越來越低，非常適合大規(guī)模推廣。

一、分析自動化系統(tǒng)在水力發(fā)電中的作用

（一）提高生產(chǎn)工作準(zhǔn)確性

實際應(yīng)用該系統(tǒng)時，可以對及其設(shè)備的參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，因此可以較好的完成水力發(fā)電各項工作，完成的方式便是應(yīng)用自動化設(shè)備，這些自動化設(shè)備的應(yīng)用能夠減少人力造成的誤差，不僅能提高總體生產(chǎn)效率，也能減少人力的使用。這些自動化設(shè)備最大的特點就是準(zhǔn)確性較高，當(dāng)面對一些事故時，它們可以用已經(jīng)輸入的程序及時地做出最準(zhǔn)確的反應(yīng)，以此來保障生產(chǎn)的安全。在水力發(fā)電的過程中，往往需要大量的水資源作為載體，有一定的危險性。人們?nèi)绻龅搅艘恍┮馔馐鹿?，往往由于緊張而很難做出正確的反應(yīng)，這就導(dǎo)致了一些生產(chǎn)事故的發(fā)生。此外自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用能夠很好地解決這個問題，更好的保證生產(chǎn)工作的準(zhǔn)確性和高效性，從這個方面分析，其應(yīng)用是必然的。

（二）提高運(yùn)行系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

在應(yīng)用的過程中，發(fā)電廠可以根據(jù)本廠的實際情況，對水資源進(jìn)行合理的調(diào)配，水力發(fā)電廠通常應(yīng)用水資源之間的勢能進(jìn)行發(fā)電，認(rèn)為控制水資源的高度可能會使水資源發(fā)揮不出最大的作用。在這個情況下，我們就可以用自動化控制技術(shù)對水資源和電力資源進(jìn)行調(diào)度。調(diào)度的最終目的就是在滿足基礎(chǔ)生產(chǎn)并且保障生產(chǎn)安全的大前提下，最大限度地減少生產(chǎn)中不必要的損失。如果能把損失率降到最低，那么生產(chǎn)成本也會隨之降低，從而取得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）提高生產(chǎn)效率

水力發(fā)電廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，通常會應(yīng)用到較多的大型機(jī)器，這些大型機(jī)器在使用的時候會存在較大的噪音問題，為了避免對周圍產(chǎn)生影響，水力發(fā)電廠通常都是坐落在偏遠(yuǎn)的地區(qū)。因為涉及的要點較多，所以水力發(fā)電廠的復(fù)雜性強(qiáng)度也比較高。在這種情況之下，如果能運(yùn)用自動化系統(tǒng)，就可以較好地解決這些問題。自動化系統(tǒng)的高效運(yùn)用，可以真正地實現(xiàn)計算機(jī)代替人對生產(chǎn)進(jìn)行控制，這樣就不需要使用大量的人力了。從這個角度來說，它的運(yùn)用真正地解放了勞動力，把人力資源從煩瑣復(fù)雜的工作中解放出來，而且也能夠進(jìn)一步地提高了生產(chǎn)效率，是非常契合工業(yè)發(fā)展觀的。此外自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用也能有效的改善水力發(fā)電廠周圍的環(huán)境，使其生產(chǎn)環(huán)境不再惡劣，周圍的生態(tài)系統(tǒng)也會得到相應(yīng)的保護(hù)，踐行了科學(xué)發(fā)展觀的理念。

二、分析水力發(fā)電自動化系統(tǒng)建設(shè)存在的問題

（一）由于系統(tǒng)的控制和維護(hù)以及管理相對比較落后

在水力發(fā)電站自動系統(tǒng)中，控制模塊是最先被開發(fā)出來的，但是多數(shù)的水力發(fā)電站自動化系統(tǒng)中，其管理工作主要集中在財務(wù)管理和物資管理方面上，將其經(jīng)濟(jì)管理放到了首要位置上，僅僅只有一小部分的研究和控制技術(shù)存在密切聯(lián)系。在此之外根據(jù)維修模塊工作而言，其自動化程度依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于控制模塊和管理目標(biāo)，整體的維修自動化水平相對比較低，多數(shù)的維護(hù)模塊僅僅只是提供了維護(hù)的計劃，并且在水力發(fā)電自動化系統(tǒng)中，實際的維修工作依然需要人工進(jìn)行實現(xiàn)操作。

（二）由于系統(tǒng)控制和維護(hù)和管理間缺少相應(yīng)的聯(lián)系

在一些重大決策的過程中，各個部門是各司其職的，信息共享的程度相對比較低，不管是水力發(fā)電自動化系統(tǒng)在實際進(jìn)行維護(hù)和控制以及管理的過程中，任何模塊要想正常和穩(wěn)定的運(yùn)行都是離不開其他模塊的相互支持和信息共享，因此在實際進(jìn)行工作的過程中，必須要提高其相互之間的聯(lián)系，使其能夠更好地保障各個方面的工作得到順利開展，也能夠促進(jìn)水力發(fā)電站自動化控制系統(tǒng)更加高效穩(wěn)定的發(fā)揮出自身作用。

（三）由于對當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境帶來影響

對于水力發(fā)電工程而言，在實際進(jìn)行建設(shè)的過程中將會不可避免的對當(dāng)?shù)氐乃颦h(huán)境帶來影響，比如水域底部的沖淤發(fā)生了一定程度的變化，水生態(tài)環(huán)境也會受到不同程度的破壞，水電站的建設(shè)工作并不能夠滿足環(huán)境友好型社會建設(shè)發(fā)展的必然要求。此外一些大型的水力發(fā)電工程在實際蓄水過程中，將會有可能淹沒一部分居民區(qū)，從而為當(dāng)?shù)氐木用裆詈凸I(yè)發(fā)展帶來不同程度的負(fù)面影響，進(jìn)而對社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展帶來一定的阻礙，因此在實際進(jìn)行建設(shè)的過程中，必須要引起足夠的重視。

三、控制措施

（一）合理的應(yīng)用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

大家都知道，計算機(jī)系統(tǒng)是自動化系統(tǒng)的核心所在，在計算機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)用比較多的便是監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)可以對水力發(fā)電廠的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的監(jiān)測進(jìn)而對其使用的技術(shù)和取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的控制，這樣對于水力發(fā)電廠的整體效率進(jìn)行提高是存在較為重要的幫助。在現(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用中，所運(yùn)用到的具體設(shè)備比較多。一般根據(jù)實際情況的不同，采用的系統(tǒng)也往往會有所差距。大多數(shù)水電廠采用的是語音報警系統(tǒng)。語音報警系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，取得的效果也是比較好的，它通過語音報警的方式來提醒工作人員，在很大程度上減少了一些事故的發(fā)生。另外，網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)的應(yīng)用也比較多。不過它的應(yīng)用一般是與辦公信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)進(jìn)行配合的，這兩者的配合才能更好地發(fā)揮出監(jiān)控的實際作用。但是在多數(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)之中，都是應(yīng)用到了GPS 時鐘系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是十分關(guān)鍵和重要的，能夠有效地判斷時間，能夠查出事故問題的任何一個節(jié)點，但是需要引起注意的是，這個系統(tǒng)一般都是通過人和計算機(jī)交互頁面運(yùn)行的，因此可以給人們一個十分直觀的感受，這些監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，是真正的解放人力，實現(xiàn)了“無人值班”的夢想。

（二）合理的應(yīng)用水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

在一般的水電廠中，除了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用之外，對與水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用也是相對比較廣泛的，這種系統(tǒng)的應(yīng)用和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用是存在完全不同的，是存在相對較強(qiáng)的針對性，其中最為主要的作用便是可以檢測發(fā)電調(diào)速的系統(tǒng)以及自動校準(zhǔn)同期系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及的專業(yè)性比較強(qiáng)。它在對發(fā)電調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制的時候，可以有效地達(dá)到空載擾動的狀態(tài)。在大多數(shù)情況下，它也可以有效地對所有系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的測試，這些相關(guān)內(nèi)容不但包括了空載擺動，也包括了水輪機(jī)的開關(guān)規(guī)律。當(dāng)測試完成后，這個系統(tǒng)對測得的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并通過計算機(jī)的運(yùn)算獲得一份科學(xué)準(zhǔn)確的實驗報告。在實際進(jìn)行應(yīng)用的過程中，能夠結(jié)合實驗報告具體的應(yīng)用和對問題進(jìn)行分析，但是需要引起注意的則是，實驗報告只是起到借鑒的意義，在實際應(yīng)用中還要根據(jù)實際情況為主。

（三）合理的應(yīng)用發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

對于發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)而言，是水電廠中運(yùn)行較多的一個系統(tǒng)，其最大的功能能夠為同步發(fā)電機(jī)提供出穩(wěn)定的電流，通常組成分為兩種：一是調(diào)節(jié)器；二是功率單元件。在實際進(jìn)行工作中，主要是通過功率單元的控制，從而達(dá)到發(fā)電機(jī)負(fù)荷相應(yīng)波長處于穩(wěn)定的數(shù)值。它可以通過對發(fā)電機(jī)不同的控制來保證電壓兩端的穩(wěn)定性。與此同時，在發(fā)動機(jī)之間的連接中經(jīng)常會發(fā)生無功功率的現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)可以針對這一現(xiàn)象進(jìn)行合理地功率分配，以確保發(fā)電機(jī)的工作處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。針對發(fā)動機(jī)的具體工作，根據(jù)不同的特征，可以把它們的穩(wěn)定性分為兩個部分。第一個部分是靜態(tài)穩(wěn)定性，第二個部分是動態(tài)穩(wěn)定性。此外如果發(fā)電機(jī)實際運(yùn)行中存在故障，那么勵磁系統(tǒng)也會及時的檢測出這些故障問題，故障檢測出來之后可以自動進(jìn)行滅磁，因此整個發(fā)電機(jī)系統(tǒng)便不會在工作，也就避免了一些不必要的損失，預(yù)防了更大危害的出現(xiàn)。同時這個系統(tǒng)也要根據(jù)發(fā)電機(jī)實際功率進(jìn)行實際動態(tài)導(dǎo)向，具體來說，主要可以對最大的勵磁和最小的勵磁進(jìn)行實時地監(jiān)督，使得它們的數(shù)據(jù)處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)，有效地避免了一些隱患的發(fā)生。

結(jié)語：總而言之，隨著科技的不斷發(fā)展，在水力發(fā)電中，一定要積極地引入自動化系統(tǒng)，只有這樣，才能更好地促進(jìn)水力發(fā)電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。電力作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源之一，在新世紀(jì)下，對于國民經(jīng)濟(jì)的增長起著重要的意義。為了更好地促進(jìn)電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，我們就要引進(jìn)以計算機(jī)為基礎(chǔ)的自動化系統(tǒng)，最大限度地提高發(fā)電的效率，并根據(jù)科學(xué)的方法控制所需要的成本，給人們謀取更大福利的同時，減少一些不必要的浪費(fèi)。最重要的是，它提高了生產(chǎn)的總體效率，也解放了大量的勞動生產(chǎn)力。我們堅信，它的高效引入和應(yīng)用，一定會使得水力發(fā)電有一個更好的發(fā)展，同時它也是電力行業(yè)發(fā)展的重要推動力之一，在未來很長一段時間之內(nèi)都不會有所改變。