水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐探究

王靜

摘要：隨著我國水電站的迅速發(fā)展，電氣自動(dòng)化在水電站中得到了廣泛的運(yùn)用，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。據(jù)此，簡單地介紹水電站自動(dòng)化的具體內(nèi)容、電氣自動(dòng)化應(yīng)用于水電站的重要意義以及水電站采用電氣自動(dòng)化的目的，提出電氣水電站電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.21.133

在我國，水電站所產(chǎn)電能占到總電能的四分之一左右。水力發(fā)電是利用水的勢(shì)能來進(jìn)行發(fā)電，不像火力發(fā)電站需要消耗煤炭，因此其成本較低，僅為火電發(fā)電成本的幾分之一左右。水電站電氣自動(dòng)化指的就是將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水電站的水力發(fā)電中，來確保水電站正常穩(wěn)定地工作。具體而言，就是在水電站運(yùn)作的過程中，利用機(jī)械的、電氣的以及電子的相關(guān)先進(jìn)設(shè)備，通過設(shè)定相應(yīng)的程序，使整個(gè)水電站在少人甚至沒有人直接參與的情況下能夠?qū)λ娬镜倪\(yùn)作情況的進(jìn)行操作、控制以及監(jiān)視，使得水電站按事先設(shè)定的程序自動(dòng)地正常運(yùn)行。所以水電站電氣自動(dòng)化就是在少人甚至無人操作的情況下，能夠確保水電站的各設(shè)備正常運(yùn)行。

1水電站電氣自動(dòng)化的具體內(nèi)容

很多因素會(huì)影響到水電站電氣自動(dòng)化，例如水電站的類型、水電站的工作方式、水電站的大小，自動(dòng)化在水電站中的必要性、水電站的自動(dòng)化程度、電氣主接線、水電站的重要機(jī)組的類型以及放置模式等。對(duì)水電站的整體運(yùn)行進(jìn)行操縱和監(jiān)督就組成了水電站的電氣自動(dòng)化，此外水電站的電氣自動(dòng)化也對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組以及相關(guān)輔助設(shè)備起到了監(jiān)控的作用。

1.1對(duì)水電站的發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制

實(shí)現(xiàn)水電站水輪機(jī)組的自動(dòng)化運(yùn)行以及監(jiān)控是水電站自身生存和發(fā)展的基本需求。水電站采用自動(dòng)化技術(shù)可以使水輪發(fā)電機(jī)組根據(jù)預(yù)設(shè)的程序來實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開停，并且還能夠自動(dòng)完成并列、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相以及調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等操作；同時(shí)，水電站的電氣自動(dòng)化能依據(jù)水電站的實(shí)際要求以及工作條件通過預(yù)先的編程，自動(dòng)調(diào)整到水電站的最佳工作狀態(tài)所需要的水輪機(jī)組數(shù)，從而確保了水電站水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。此外，當(dāng)水電站的工作機(jī)組發(fā)生故障甚至發(fā)電電能質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)，利用水電站的自動(dòng)化技術(shù)可自動(dòng)控制備用機(jī)組的開啟；當(dāng)電能頻率超過限定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可控制水電站自動(dòng)對(duì)部分機(jī)組進(jìn)行停機(jī)。

1.2對(duì)水電站的輔助設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控

水電站的電氣自動(dòng)化需要對(duì)水電站各種設(shè)備的工作狀況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以確保數(shù)據(jù)庫的更新。通過監(jiān)控水電站的各發(fā)電機(jī)機(jī)組以及各種輔助設(shè)備，來對(duì)水電站工作過程中發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時(shí)的改正。具體而言就是監(jiān)控水電站的發(fā)電機(jī)組和輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和情況，在監(jiān)視過程中，一旦發(fā)生異?；蛘咴O(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能迅速做出反應(yīng)，對(duì)故障情況進(jìn)行記錄，然后迅速的采取自動(dòng)保護(hù)措施，情況非常危急時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)甚至緊急停機(jī)。

2電氣自動(dòng)化應(yīng)用于水電站的重要意義

2.1使得水電站的工作效率提高

將電氣自動(dòng)化的先進(jìn)技術(shù)引入到水電站之后，在很大程度上減少了工作人員的工作強(qiáng)度以及工作難度。使得水電站工作人員能夠用較少的時(shí)間來超額的完成任務(wù)，取得事半功倍的效果。并且明顯提高了水電站的工作效率。此外，可靠、穩(wěn)定的電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠最大程度上確保降低工作誤差，避免因?yàn)槿藶橐蛩囟鸬牟涣加绊?，進(jìn)而使得水電站能夠高標(biāo)準(zhǔn)、高效率的工作。

2.2使得水電站的經(jīng)濟(jì)效益提高

電氣自動(dòng)化技術(shù)可以確保水電站儀器、儀表操控的自動(dòng)化，并且能夠有效地監(jiān)控水電站工作。即使無人看守，也能夠保證水電站的正常高效的運(yùn)行，提高了工作效率，減少了人工成本。因此，電氣自動(dòng)化技術(shù)人員可以通過對(duì)水電站相關(guān)工作性能參數(shù)以及工作原理進(jìn)行精確的計(jì)算，再依據(jù)計(jì)算出的水電站工作時(shí)的有效負(fù)荷數(shù)值，對(duì)水電站的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)視和合理的控制，確保其的最佳工作狀態(tài)。所以，做到了水電站的高度自動(dòng)化，就可以節(jié)省時(shí)間、減少成本，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益，獲得更加高的發(fā)電量。進(jìn)而帶領(lǐng)我國水電站事業(yè)朝著高水平的自動(dòng)化方向發(fā)展，以獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3使得水電站的運(yùn)作得到優(yōu)化

在水電站運(yùn)行過程中，一定要確保發(fā)電機(jī)組的電壓以及頻率保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，這就需要利用自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電機(jī)機(jī)組，并且還要保證機(jī)組的自主反饋、迅速響應(yīng)、以保證機(jī)組的正常發(fā)電。正是基于這一優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化技術(shù)能夠確保電能質(zhì)量得到優(yōu)化。在水電站運(yùn)行過程中，既能夠?qū)τ泄β室约盁o功功率之間的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性以及操控規(guī)范性。此外，水電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還會(huì)對(duì)水電站的進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，還能夠?qū)σ恍┩话l(fā)故障進(jìn)行處理，更好地提升了水電站在發(fā)電以及供電時(shí)的可靠性。

3水電站采用電氣自動(dòng)化的目的

3.1使得水電站工作的可靠性得到提升

確保電能的生產(chǎn)以及安全輸送是水電站的主要任務(wù)。水電站的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)水電站的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、記錄，并能在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，不僅可以避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，而且可以防止設(shè)備受到嚴(yán)重的損壞，因此保證了水電站工作的可靠性。此外，通過自動(dòng)裝置對(duì)水電站進(jìn)行操作和控制不僅可以有效降低由于工作人員的操作失誤而引起的事故，而且還可以在發(fā)生嚴(yán)重事故的情況下，對(duì)水輪機(jī)組進(jìn)行強(qiáng)制停止的操作，以確保水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行以及正常輸送電能。

3.2使得電能的質(zhì)量得到保證

水電站輸出電能質(zhì)量的關(guān)鍵就在于水電站的自動(dòng)化水平。評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是電壓以及頻率，但是則無功和有功功率影響著整個(gè)電網(wǎng)的電壓與頻率。因此，水電站自動(dòng)化就需要及時(shí)且準(zhǔn)確地對(duì)運(yùn)行機(jī)組的有功以及無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，將水電站輸出電能的電壓與頻率保持在規(guī)定范圍內(nèi)，從而確保電能質(zhì)量。

3.3確保水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性指的是水輪機(jī)組一直在滿負(fù)荷的工作狀態(tài)下進(jìn)行發(fā)電，以獲得收益最大化。而水電站電氣自動(dòng)化可以合理運(yùn)用自動(dòng)控制裝置，操控水輪機(jī)組的運(yùn)作，通過綜合分析水電站的實(shí)際情況以及供電電網(wǎng)對(duì)水電站的電能需求，計(jì)算出最佳的水輪機(jī)運(yùn)行機(jī)組數(shù)，然后利用自動(dòng)控制裝置將最少的水輪機(jī)機(jī)組投入生產(chǎn)，獲得最大的收益，以確保水電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。

4水電站電氣自動(dòng)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1基礎(chǔ)控制元件

隨著我國的水電站自動(dòng)化水平不斷提升，水電站水輪機(jī)組對(duì)自動(dòng)化元件的需求越來越大，所以基礎(chǔ)自動(dòng)化元件的選型以及自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要，其中基礎(chǔ)自動(dòng)化元件通常采用國產(chǎn)元件。另外的控制裝置是用來操縱和調(diào)節(jié)相應(yīng)設(shè)備的邏輯組合，通?？蛇x用目前水電站應(yīng)用較為普遍的技術(shù)，例如PLC技術(shù)（可編程控制器）、單片機(jī)技術(shù)等，并且其應(yīng)用于水電站主要包含以下兩個(gè)方面：第一，自主調(diào)節(jié)軸流漿式水輪機(jī)式調(diào)速器；第二，自主調(diào)節(jié)水庫式水電站中的調(diào)速器。

4.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)水電站而言，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控水電站的水文、工況、負(fù)荷以及在輸電線路運(yùn)行情況。其中水電站電氣自動(dòng)化的監(jiān)控模式課分為三種，分別是遠(yuǎn)程監(jiān)控模式、集中監(jiān)控模式、現(xiàn)場總線監(jiān)控模式。

4.3工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的監(jiān)控手段，首先必須要有先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)備（工業(yè)電視系統(tǒng)）作為其監(jiān)控的基礎(chǔ)。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)能比較全面、比較準(zhǔn)確地反映被監(jiān)控對(duì)象的有效信息，對(duì)于技術(shù)人員而言，能夠更加方便地他們做出合理的決定。此外，水電站的工作人員還可以借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，確保對(duì)設(shè)備操控的準(zhǔn)確率，有助于提高水電站的自動(dòng)化水平，降低事故發(fā)生率。

4.4消防監(jiān)控系統(tǒng)

在水電站容易出現(xiàn)火災(zāi)的地區(qū)必須搭建消防監(jiān)控系統(tǒng)，并且要24h不間斷的進(jìn)行火情監(jiān)測。一旦有火情被監(jiān)測到時(shí)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)地進(jìn)行火警警報(bào)，不僅能夠提供火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，還能夠自動(dòng)對(duì)火情進(jìn)行相應(yīng)的處理，封鎖火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，立即啟動(dòng)預(yù)先設(shè)置的滅火裝置，以防止火情的蔓延，造成更大的危害。

5結(jié)束語

當(dāng)前，大部分水電站的自動(dòng)化程度都不高，并且產(chǎn)能低下，這嚴(yán)重地制約了水電站的長遠(yuǎn)發(fā)展，無法保證水電站經(jīng)營的效益達(dá)到最大化。因此水電站電氣自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)水電站的高度自動(dòng)化，不僅有利于提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠確保水電站的安全性以及穩(wěn)定性，提高水電站的工作效率。故將電氣自動(dòng)化應(yīng)用于水電站，將有益于水電站更好地發(fā)展。

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