淺析水電站電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)

周九道 嚴意成

（貴州烏江水電有限責任公司構(gòu)皮灘發(fā)電廠，貴州遵義 564408）

0.引言

隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，為滿足社會建設(shè)與民生需要，在發(fā)電行業(yè)中，水電站應用越來越多。水電站可生成再生能源，有效改善水利環(huán)境，同時具備運營成本低的明顯優(yōu)勢。因此，為實現(xiàn)水電站長效發(fā)展，需要重點關(guān)注水電站運行過程中的電氣設(shè)計，以提升各項設(shè)備在水電站中的發(fā)電性能。

1.水電站設(shè)備智能化技術(shù)特點

電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)在水電站運行中具有明顯優(yōu)勢，首先，主要體現(xiàn)在電氣一次設(shè)備智能化可有效降低操作人員工作難度，提高監(jiān)控設(shè)備運行效率和質(zhì)量，增加水電站電力生產(chǎn)總能，水電站中一次設(shè)備主要應用于變換、生產(chǎn)、輸送工作。其次，二次設(shè)備可有效控制高負荷電壓，管理關(guān)鍵設(shè)備。實際應用中，電氣二次設(shè)備可加強對不同電氣設(shè)備控制管理工作，簡化工作流程，降低勞動量，提升工作便捷性。最后，水電站智能化系統(tǒng)可有效降低日常設(shè)備運行檢測維修成本，提升水電站整體運行效能，并且可通過自動化管理，實現(xiàn)實時監(jiān)控，綜合分析各項數(shù)據(jù)信息，對于故障問題可及時查明原因，掃清障礙，降低故障設(shè)備對整體系統(tǒng)運行的不利影響[1]。

2.智能系統(tǒng)在水電站中的結(jié)構(gòu)分析

水電站中的智能系統(tǒng)按照物理結(jié)構(gòu)可分為一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)階段，科學技術(shù)日新月異，各行各業(yè)均取得飛速發(fā)展，在此背景下，為更加便利的實現(xiàn)水電站各項設(shè)備安裝與維護，一次設(shè)備已經(jīng)初步實現(xiàn)一體化控制操作，使得電氣一次設(shè)備更加輕巧迷你、功能齊全。智能系統(tǒng)一般可分為中間層、流程層、站控層[2]。

（1）流程層。為實現(xiàn)有效控制不同設(shè)備，通過流程層可有效結(jié)合電氣一次設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)二次設(shè)備，其原理主要是為有效維護設(shè)備，可及時維修故障位置。流程層可以接收站控層的數(shù)據(jù)指令，進而控制電器設(shè)備，同時，流程層也可促進設(shè)備自主運行，有效保障水電站整體系統(tǒng)安全使用。（2）站控層。站控層作為流程層的終端，主要起到協(xié)調(diào)管理作用。一般情況下，為有效監(jiān)控和維護相關(guān)信息數(shù)據(jù)，站控層可根據(jù)流程層信息建立數(shù)據(jù)庫，更加保證各項指令精準度。（3）中間層。中間層即是站控層和流程層的連接，主要起到將流程層接收的設(shè)備信息數(shù)據(jù)，輸送到站控層，實現(xiàn)兩層通訊，保證第一時間調(diào)節(jié)和維修相關(guān)電氣設(shè)備故障，進而保證各項設(shè)備正常運行。

3.水電站電氣一次設(shè)備智能化效果優(yōu)化策略

3.1 優(yōu)化智能終端設(shè)計

為保證更好連接電氣一次設(shè)備，需要將光纜或者電纜等材料運用于智能終端，推動水電站相關(guān)設(shè)備正常運行。在運行過程中，智能終端可有效控制電氣一次設(shè)備，因此，一旦相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障，可及時展開故障設(shè)備調(diào)整、維修，從而避免故障設(shè)備癱瘓待修，影響其他設(shè)備正常運行。此外，三項跳閘、指令連鎖、遙控分合等水電站設(shè)備相關(guān)重要功能，也可利用智能終端按要求逐一完成[3]。

3.2 優(yōu)化合并單元環(huán)節(jié)

為保護相關(guān)電力系統(tǒng)，并且在正常運行中有效檢測，確保順利運行，可通過合并單元環(huán)節(jié)，優(yōu)化對電壓和電流的合理控制。在此過程中，需要統(tǒng)籌、分析電壓的瞬時值和電流瞬時值，從而保證合并單元環(huán)節(jié)精準度。同時，為保證一次設(shè)備正常通信工作，需要在監(jiān)控和保護電力系統(tǒng)過程中，建立合并單元智能組件，這就要求務(wù)必最大程度保證數(shù)據(jù)借口數(shù)量。另外，為有效保護裝置，需要提升智能組件功能，促進數(shù)據(jù)信息接收。在此階段，主要是在合并單元環(huán)節(jié)時，通過連接流程交換機，保證測控裝置準確、全面、及時收訊，實現(xiàn)合并單元環(huán)節(jié)整體優(yōu)化效果。

3.3 優(yōu)化狀態(tài)檢測裝置

狀態(tài)檢測裝置可以檢測機構(gòu)狀態(tài)情況、檢測機構(gòu)狀態(tài)、檢測局部放電情況。在實際運作中，為有效提升各設(shè)備接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)的效率和質(zhì)量，可通過智能化設(shè)備中的狀態(tài)檢測裝置，更好地收集和處理產(chǎn)生數(shù)據(jù)的各項指令。狀態(tài)檢測裝置主要檢測內(nèi)容，主要是針對斷路器的電流波參數(shù)、速度參數(shù)、時間參數(shù)。應用中，狀態(tài)檢測裝置具有普適性強的明顯優(yōu)勢，對于水電站中的外置設(shè)備、內(nèi)置設(shè)備皆可實現(xiàn)安裝，滿足功用。此外，為進一步優(yōu)化狀態(tài)檢測裝置，需要使用靈敏度高、體積輕巧、使用壽命長的傳感器，以輔助狀態(tài)檢測裝置提高檢測性能[4]。

3.4 優(yōu)化短路電流計算

水電站電氣一次設(shè)備主要設(shè)計流程包括，短路電流計算，此項內(nèi)容直接決定著水電站電氣一次設(shè)備設(shè)計整體質(zhì)量，是保障水電站電氣一次設(shè)備正常運行的關(guān)鍵因素。為優(yōu)化短路電流計算，需要將短路電流運行功率調(diào)至最大負荷之后，再展開檢測，以保證檢測有效性。同時，還需要計算三項、兩項、單項等值，通過對三相短路電流圖的簡化，有效計算主接線部分電路電流。此外，計算系統(tǒng)容量時，需要綜合考慮電力系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢，進而做出更加科學、合理的優(yōu)化，提高各項設(shè)備整體運行效能，滿足生產(chǎn)需要。

3.5 優(yōu)化電氣主接線設(shè)計

電氣主接線是水電站電氣設(shè)計的基礎(chǔ)部分，更是保證電站電力系統(tǒng)完整性的重要組成部分，可為水電站安全、可靠運行，實現(xiàn)預期社會效益，經(jīng)濟效益提供重要保障。因此，在優(yōu)化電氣主接線過程中，相關(guān)工作人員務(wù)必提高責任意識、安全意識，謹遵電氣主接線設(shè)計原則，實現(xiàn)電氣主接線設(shè)計預期優(yōu)化效果。具體原則主要包括：首先，為維護整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，需要做到運行系統(tǒng)中各部位原件具備較高獨立性，不會因某一原件出現(xiàn)故障，導致系統(tǒng)癱瘓；其次，為維護系統(tǒng)運行安全，需要保證在對故障原件展開維護、檢修時不會對其產(chǎn)生影響；最后，制定完畢優(yōu)化設(shè)計方案，在實際操作中，應該加強知識培訓與理念滲透，完善工作人員專業(yè)技能，降低操作失誤率，保證電氣主接線優(yōu)化之后的設(shè)計方案更具可行性、便捷性、簡易性。

3.6 優(yōu)化接地及防雷設(shè)計

優(yōu)化防雷設(shè)計主要是通過增加避雷線和避雷針，起到對電壓的維穩(wěn)作用。優(yōu)化接地設(shè)計時，相關(guān)工作人員必須嚴格按照施工要求與行業(yè)規(guī)范展開作業(yè)，以人為本，保護自身生命安全。同時，為有效減少電位差，需要結(jié)合實際情況，在進行接地設(shè)計過程中，有效形成自然接地網(wǎng)，以達到優(yōu)化接地設(shè)計效果。

3.7 加強設(shè)備選型和校驗工作

水電站中的電氣設(shè)備主要是輸電設(shè)備、照明設(shè)備、主變壓器、接地設(shè)備、水輪發(fā)電機等?，F(xiàn)階段水電站管理模式主要特點主要體現(xiàn)在智能化、機械化，值班人員較少。為保證水電站安全運行，降低運作成本，務(wù)必加強設(shè)備選型和校驗工作。因此，在選擇設(shè)備時，需要根據(jù)實際情況和設(shè)備特點，周全考慮，其是需要注意所選設(shè)備可滿足短期過電壓、短路產(chǎn)生的參數(shù)。另外，應該注意選擇運營經(jīng)驗較豐富的設(shè)備，以全面降低企業(yè)投入成本，以最少使用資金保證水電站設(shè)備正常運行，實現(xiàn)預期綜合效益。

4.結(jié)語

為全面提高水電站運行效率，必須優(yōu)化水電站電氣一次設(shè)備，使其更加智能化、節(jié)能化，對水電站安全運行和保障民生具有重要作用和意義。在此過程中，相關(guān)工作人員需要結(jié)合實際情況，使優(yōu)化設(shè)計更具可行性，降低成本，實現(xiàn)預期綜合效益。相信在未來，隨著科學技術(shù)進一步發(fā)展，水電站各項設(shè)備將更加具備智能化，同時，在相關(guān)單位與工作人員的努力之下，水電站將會持續(xù)降低成本，提高經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益，進而保證能源穩(wěn)定供應，為我國社會建設(shè)與發(fā)展，提供重要基礎(chǔ)保障。