水電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用探究

張瑞鵬

【摘要】現(xiàn)階段，我國(guó)很多小型水電站自動(dòng)化都是以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制是提高水電站電能質(zhì)量的關(guān)鍵，也能達(dá)到發(fā)電效率的目的，讓水電站逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人或少人值班的目的。在水電站工程中，自動(dòng)化技術(shù)也起著非常重要的作用。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以提升水電站安全運(yùn)行的能力，有助于電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的實(shí)現(xiàn)。本文主要針對(duì)水電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行論述，并且提出一些應(yīng)用策略，以便于為水電機(jī)組的管理人員提供見(jiàn)解。

【關(guān)鍵詞】小型水電站；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用研究

引言：

我國(guó)一直以來(lái)對(duì)水電站都是高度重視，同時(shí)對(duì)水電站的自動(dòng)化管理也提出了一些嚴(yán)格的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高水電工程的自動(dòng)化管理是我們一直深入研究的課題，水電站管理的好壞直接影響著經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，也是滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)需求的重要體現(xiàn)，將水電站自動(dòng)化的管理落到實(shí)處，才能提高自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效率。

一、小型水電站自動(dòng)化技術(shù)的重要體現(xiàn)

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)組的自動(dòng)化控制

自動(dòng)化技術(shù)的核心環(huán)節(jié)就是要實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)組的自動(dòng)化控制，例如機(jī)組啟停自動(dòng)化、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電的自動(dòng)化等。此外，自動(dòng)化系統(tǒng)還可對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)維護(hù)，例如可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求和水電站真實(shí)運(yùn)行情況，將機(jī)組運(yùn)行數(shù)量調(diào)整到最佳，從而實(shí)現(xiàn)小型水電站經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，可通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率和有功功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮到最大化，促進(jìn)小型水水電站的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（2）監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)

在小型水電站管理過(guò)程中，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可更為有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組和輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)整個(gè)水電系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到保障作用，提高發(fā)電質(zhì)量。在監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)電量以及定子的監(jiān)控，同時(shí)也可對(duì)機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)各部軸承運(yùn)行溫度、鐵芯溫度和定子繞組的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，若自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)一旦檢測(cè)出數(shù)據(jù)異常，或識(shí)別出機(jī)組設(shè)備存在運(yùn)行問(wèn)題，會(huì)自動(dòng)啟用備用設(shè)備，并停止異常設(shè)備的運(yùn)行，還能將異常報(bào)告進(jìn)行智能化預(yù)處理，將結(jié)果發(fā)送到計(jì)算機(jī)終端，通知檢修人員及時(shí)處理。

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助設(shè)備的控制

自動(dòng)化系統(tǒng)包含了對(duì)小型水電站輔助設(shè)備的自動(dòng)控制，例如各種類型的空壓機(jī)、油泵、水泵等等，同時(shí)可對(duì)電站的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)，若出現(xiàn)異?？勺詣?dòng)啟用輔助設(shè)備，并采取相應(yīng)的措施對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，例如可發(fā)出低頻信號(hào)或直接急停，從而減少水電站經(jīng)濟(jì)損失，提高安全性能。

二、自動(dòng)化技術(shù)在小型水電站發(fā)展中的應(yīng)用

（1）PLC 在軸流漿式水輪機(jī)組調(diào)速器的應(yīng)用

水輪機(jī)在運(yùn)行時(shí) ，其葉片可以根據(jù)水的不同與導(dǎo)葉協(xié)連，增大水輪機(jī)運(yùn)行水頭范圍，給發(fā)電站帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。由于水輪發(fā)電機(jī)組制造出來(lái)的水輪機(jī)的調(diào)速器內(nèi)，漿葉與導(dǎo)葉協(xié)連，在實(shí)際電站運(yùn)行過(guò)程中，上下游水位處于變化狀態(tài)以及水輪機(jī)水頭出現(xiàn)變化，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)作產(chǎn)生的參數(shù)與廠家提供的出現(xiàn)較大的偏差，在協(xié)聯(lián)曲線的運(yùn)行狀態(tài)下，無(wú)法使運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳位置。因此 ，可以再用 PLC 可編程控制器中的調(diào)速器，可以在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，根據(jù)上下游水位情況以及水頭變化情況，對(duì)程序進(jìn)行有效修稿和調(diào)整，使機(jī)組更大程度的發(fā)揮其運(yùn)行性能。

（2）PLC 在調(diào)節(jié)水庫(kù)式電站調(diào)速器中的應(yīng)用

運(yùn)行水頭變化幅度大是水庫(kù)式電站的主要特征，其調(diào)速器的設(shè)計(jì)往往按照水輪機(jī)的水頭進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是如果當(dāng)發(fā)電站的水頭降低時(shí)，水輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)處于低水頭運(yùn)作，電液調(diào)整器不能使機(jī)組調(diào)到預(yù)定設(shè)置的自動(dòng)狀態(tài)。為此，為了增大調(diào)整器的啟動(dòng)開度，串接電阻在指示儀中或者更換芯片使得開度與調(diào)節(jié)器輸出值之間產(chǎn)生差值。在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，可以采用 PLC可編程控制器，便可與通過(guò)電站的水頭高低進(jìn)行程序修改改變啟動(dòng)開度。當(dāng)電站水頭更小于設(shè)計(jì)水頭時(shí)，為使機(jī)組開機(jī)不致過(guò)速，而又必須換回芯片或撤除串接電阻，若采用 PLC 可編程控制器，則可根據(jù)電站水頭高低，修改其程序來(lái)改變起動(dòng)開度即可。

（3）自動(dòng)化改進(jìn)的其他技術(shù)措施

據(jù)國(guó)家電力體制改革的要求，實(shí)現(xiàn) “ 廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”后，水電站如果沒(méi)有綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，而是依靠傳統(tǒng)的人工操作控制，設(shè)備陳舊落后而不能可靠運(yùn)行，既影響電網(wǎng)供電 ，又使自身效益受損，將難以滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。為了使自動(dòng)化技術(shù)更好的應(yīng)用到水電站電氣設(shè)備中，需要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改善和創(chuàng)新。為了完成水電站電氣自動(dòng)化的創(chuàng)新工作，首先應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)的監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)現(xiàn)水電站電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵工具主要是計(jì)算機(jī)，它是控制整個(gè)電站運(yùn)行系統(tǒng)的大腦，所以應(yīng)引起重視。為了更好的發(fā)揮計(jì)算機(jī)的監(jiān)控作用，應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備以及其他附屬設(shè)備進(jìn)行科學(xué)調(diào)制。其次采用先進(jìn)的工業(yè)電視監(jiān)督和控制也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化創(chuàng)新的重要方面。因?yàn)楣I(yè)電視不僅能夠?qū)ΡO(jiān)視對(duì)象的詳細(xì)作為真實(shí)反映出來(lái)，對(duì)工作人員決策起著直接的影響。因此，為了降低水電站的安全事故發(fā)生率，提高運(yùn)行的安全穩(wěn)定性 ，需要大量實(shí)施運(yùn)用工業(yè)電視設(shè)備。此外，由于水電站容易出現(xiàn)火災(zāi)情況，給水電站的生產(chǎn)安全以及經(jīng)濟(jì)效益造成一定程度的威脅。因此，應(yīng)在發(fā)電站設(shè)置消防防護(hù)系統(tǒng)，全面有效的控制和消除火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)事故出現(xiàn)以后，系統(tǒng)可以自動(dòng)傳輸火警警報(bào)，通過(guò)消防系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部工作，迅速控制火災(zāi)。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)水電站自動(dòng)化技術(shù)也提出了更高的要求。水電站系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)后，使水電站運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)，工作更具可靠性，同時(shí)減少工作運(yùn)行人員、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，勞動(dòng)條件得到改善，勞動(dòng)生產(chǎn)率進(jìn)一步提高發(fā)電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提高。電氣自動(dòng)化技術(shù)的興起與運(yùn)用將會(huì)是水電站現(xiàn)代化進(jìn)程發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，對(duì)水資源的開發(fā)利用程度進(jìn)一步加大，使得水電站在今后的道路上有輝煌的成就。

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