淺析水電站電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)

(遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水電站在發(fā)電行業(yè)應(yīng)用得越來(lái)越多。水電站能夠生成可再生能源，并具有較低的運(yùn)營(yíng)成本，能夠結(jié)合具體不同地方的需要進(jìn)行有效的分配，同時(shí)也能夠?qū)λh(huán)境進(jìn)行有效的改善。作為水電站不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)，電氣設(shè)計(jì)的好壞與水電站的發(fā)電性能之間有很大的關(guān)系。

1 水電站設(shè)備智能化技術(shù)特點(diǎn)

在水電站運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)用電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)，有其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。筆者就此對(duì)水電站電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1 電氣一次設(shè)備的智能化

在整個(gè)水電站系統(tǒng)中，電氣一次設(shè)備發(fā)揮著自身重要的作用，有著重要的地位。應(yīng)用一次設(shè)備智能化能夠提升水電站監(jiān)控設(shè)備的準(zhǔn)確率和效率，能夠在一定程度上降低工作人員的工作難度，同時(shí)能夠?qū)ΡO(jiān)控的質(zhì)量進(jìn)行有效的提升。在具體水電站運(yùn)行的過(guò)程中，水電站智能系統(tǒng)與一次設(shè)備的信號(hào)和驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行兼容，從而促進(jìn)一次設(shè)備進(jìn)行有效的檢測(cè)和控制。應(yīng)用電氣一次設(shè)備還能夠促進(jìn)斷路器、互感器以及變壓器之間的系統(tǒng)化和一體化，從而對(duì)一次設(shè)備的工作質(zhì)量和效率進(jìn)行有效的提升，同時(shí)也能夠在一定程度上對(duì)二次設(shè)備的具體需求進(jìn)行滿足，增加了水電站電力生產(chǎn)總量。

1.2 信息化的二次設(shè)備

水電站中的一次設(shè)備和二次設(shè)備一般應(yīng)用在不同的方面，二次設(shè)備一般控制一些關(guān)鍵的設(shè)備，對(duì)較高負(fù)荷電壓進(jìn)行有效的管理控制，一次設(shè)備應(yīng)用的范圍則主要是生產(chǎn)、變換以及輸送工作。電壓控制裝置、防誤閉鎖裝置、故障錄波裝置、運(yùn)動(dòng)裝置以及測(cè)量控制裝置是二次設(shè)備中比較常見(jiàn)的設(shè)備。在應(yīng)用水電站智能化時(shí)，電氣二次設(shè)備主要是在標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的基礎(chǔ)上，和相應(yīng)的水電站系統(tǒng)之間進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)連接，促進(jìn)數(shù)字信息的進(jìn)一步發(fā)展。電氣二次設(shè)備和傳統(tǒng)設(shè)備比較，能夠?qū)/O數(shù)量進(jìn)行最大能力的減少，對(duì)具體的工作流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，提升工作人員工作的便捷性，加強(qiáng)對(duì)不同電器設(shè)備的控制管理工作。

1.3 自動(dòng)化的管理系統(tǒng)

在水電站智能化系統(tǒng)中，自動(dòng)化的管理系統(tǒng)能夠?qū)λ娬静煌O(shè)備的高效運(yùn)行提供保障，對(duì)工作人員的檢測(cè)維修成本進(jìn)行有效的降低，對(duì)水電站整體運(yùn)行的質(zhì)量和效率進(jìn)行有效的提升。同時(shí)，自動(dòng)化的管理系統(tǒng)還能夠?qū)Σ煌O(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)有效的分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果有設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，自動(dòng)化的管理系統(tǒng)功能能夠隨其中出現(xiàn)的問(wèn)題的具體位置以及原因進(jìn)行及時(shí)的了解，促進(jìn)問(wèn)題的有效的解決，并且能夠?qū)Υ嬖诠收系奈恢眠M(jìn)行及時(shí)維修，降低對(duì)整體不同設(shè)備運(yùn)行的影響，如圖1所示。

圖1 水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)

2 智能系統(tǒng)在水電站中的結(jié)構(gòu)分析

以物理結(jié)構(gòu)為分類(lèi)依據(jù)，水電站能夠分為二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化以及一次設(shè)備智能化。在現(xiàn)階段技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)水電站一次設(shè)備的設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一體化的操作控制，促進(jìn)多功能電氣一次設(shè)備的發(fā)展，使得電氣一次設(shè)備的功能更加全面，并且更加迷你，促進(jìn)更加便利的設(shè)備安裝以及更加便利的設(shè)備維護(hù)工作。智能系統(tǒng)一般可以分為流程層、站控層以及中間層。對(duì)于流程層，能夠很好對(duì)網(wǎng)絡(luò)二次設(shè)備以及電氣一次設(shè)備結(jié)合，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)不同設(shè)備的控制。流程層能夠?qū)?lái)自站控層的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行接收，從而控制電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行維修，或是對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的維護(hù)。流程層需要同時(shí)配置交流電電源和直流電電源，從而能夠有效應(yīng)對(duì)中間層和站控層之間出現(xiàn)的故障，如果中間層和站控層出現(xiàn)故障，流程層能夠通過(guò)相應(yīng)的操作，促進(jìn)設(shè)備的自主運(yùn)行，對(duì)水電站不同系統(tǒng)正常運(yùn)行提供有效的保證。流程層的終端是站控層，站控層主要是對(duì)流程層進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，最終實(shí)現(xiàn)管理電氣設(shè)備。一般情況下，站控層會(huì)對(duì)流程層的信息進(jìn)行有效的收納后，再對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的建立，對(duì)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的維護(hù)和監(jiān)控。如果電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，站控層收到異常的信息，會(huì)直接對(duì)水電站的調(diào)控中心進(jìn)行及時(shí)的反饋，從而使得相關(guān)的工作人員能夠結(jié)合具體異常的數(shù)據(jù)內(nèi)容，對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)指數(shù)進(jìn)行調(diào)改，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障或者問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的維修。同時(shí)，站控層為避免中斷監(jiān)控設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)有自身獨(dú)特的方式，一般會(huì)區(qū)別于其他的信號(hào)，從而促進(jìn)流程層的正常運(yùn)行。中間層主要的作用是將流程層和站控層進(jìn)行連接，保證兩層之間的通訊，即通過(guò)中間層，流程層能夠?qū)邮盏脑O(shè)備信息數(shù)據(jù)，對(duì)站控層輸出，從而保證在相關(guān)電氣設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠進(jìn)行及時(shí)的維修以及調(diào)節(jié)。在水電站不同設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，中間層需要對(duì)流程層的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的運(yùn)算，并進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)，從而做出相應(yīng)的判斷，對(duì)設(shè)備維護(hù)效率以及設(shè)備的監(jiān)控效率進(jìn)行有效的提升。

3 提升水電站電氣一次設(shè)備智能化效果策略

3.1 優(yōu)化智能終端設(shè)計(jì)

在水電站相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，智能終端一般需要電纜或者光纜的材料，保證更好連接電氣一次設(shè)備。如果相關(guān)的設(shè)備出現(xiàn)故障，電氣一次設(shè)備能夠被智能終端控制，從而避免故障影響其他設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維修和調(diào)整。同時(shí)，智能終端還需要滿足相關(guān)的功能，如遙控分合、指令連鎖以及三項(xiàng)跳閘等。

3.2 對(duì)合并單元環(huán)節(jié)優(yōu)化

在進(jìn)行合并單元的過(guò)程中，需要首先分析處理電流瞬時(shí)值以及電壓的瞬時(shí)值，然后再合并單元，需要保證電流和電壓在合理的控制范圍，從而有效確保檢測(cè)以及保護(hù)相關(guān)的電力系統(tǒng)。同時(shí)，在保護(hù)和監(jiān)控電力系統(tǒng)過(guò)程中，需要保證數(shù)據(jù)借口的數(shù)量，建立合并單元的智能組件，從而保證正常的通信工作。為了對(duì)智能組件功能進(jìn)行有效的提升，在合并單元時(shí)，需要連接流程的交換機(jī)，使得測(cè)控裝置能夠及時(shí)收到相關(guān)的訊息，促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的接收，對(duì)裝置起到保護(hù)的作用。

3.3 優(yōu)化狀態(tài)檢測(cè)裝置

智能化設(shè)備中的狀態(tài)檢測(cè)裝置能夠很好的對(duì)指令的采集處理，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的接收和發(fā)送。狀態(tài)檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)局部放電情況、監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)狀態(tài)以及機(jī)構(gòu)狀態(tài)情況。對(duì)機(jī)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象是斷路器，主要檢測(cè)的內(nèi)容包括斷路器的時(shí)間參數(shù)、速度參數(shù)以及電流波參數(shù)。在具體安裝時(shí)，在內(nèi)置或外置的設(shè)備上，都能夠安裝狀態(tài)檢測(cè)裝置。此外，在選擇具體的裝置的過(guò)程中，需要傳感器具有的較為靈巧的體積、較高的靈敏度以及較長(zhǎng)的使用壽命等。

3.4 對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)優(yōu)化

作為水電站電氣設(shè)計(jì)中的重要組成部分，電氣主接線是基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)，是保證電站電力系統(tǒng)完整的重要部分，電氣主接線的設(shè)計(jì)質(zhì)量與整體水電站的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及安全性之間有重要的關(guān)系。在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，相關(guān)的工作人員需要對(duì)一定的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行相應(yīng)的遵循。具體原則包括：其一，如果系統(tǒng)中的任何原件出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整體穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行；其二，如果系統(tǒng)中任何原件在維護(hù)檢修的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)整體的系統(tǒng)安全產(chǎn)生影響；其三，是設(shè)計(jì)后實(shí)際操作過(guò)程中最好保證便捷性，降低誤操作的行為；最后，是要提升可行性，在二次回路接線時(shí)要提升簡(jiǎn)易性。

3.5 優(yōu)化短路電流計(jì)算

短路電流計(jì)算時(shí)水電站電氣一次設(shè)備設(shè)計(jì)的流程之一，與整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量有重要的關(guān)系。在對(duì)短路電流檢測(cè)時(shí)，需要在最大運(yùn)行方式下進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，在計(jì)算短路電流的過(guò)程中，還需要簡(jiǎn)化三相短路電流圖，計(jì)算單相、兩相和三相等值，對(duì)主接線部分的電路電流進(jìn)行有效的計(jì)算。此外，在計(jì)算系統(tǒng)容量時(shí)，需要注意對(duì)電力系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行綜合的考慮。

3.6 加強(qiáng)設(shè)備選型和校驗(yàn)工作

接地設(shè)備、照明設(shè)備、輸電設(shè)備、主變壓器、水輪發(fā)電機(jī)等是水電站一些主要的電氣設(shè)備。現(xiàn)階段，一些水電站在運(yùn)行的過(guò)程中，較少人員值班是水電站管理模式的一個(gè)特點(diǎn)。因此在選擇設(shè)備時(shí)，需要將該特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的考慮，保證不同設(shè)備能夠正常的運(yùn)行，同時(shí)也能夠滿足短期過(guò)電壓、短路產(chǎn)生的參數(shù)的產(chǎn)品。同時(shí)選擇設(shè)備的過(guò)程中，還需要保證設(shè)備能夠進(jìn)行及時(shí)的維修和維護(hù)工作，考慮相關(guān)企業(yè)的成本投入，最好選擇運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)較豐富的設(shè)備。

3.7 優(yōu)化接地及防雷設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過(guò)電壓保護(hù)時(shí)，相關(guān)的工作人員需要注意增加避雷針和避雷線共同應(yīng)用的保護(hù)方式。在進(jìn)行接地保護(hù)時(shí)，則需要注意按照相關(guān)的施工要求，保證施工人員的安全性。同時(shí)在進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要結(jié)合實(shí)際情況，與自然形成接地網(wǎng)，對(duì)電位差進(jìn)行有效的減少。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站的相關(guān)設(shè)備運(yùn)行，能夠?qū)θ藗兊纳钏竭M(jìn)行有效的保證。在水電站中應(yīng)用電氣一次設(shè)備智能化技術(shù)有重要的意義和作用。因此在具體的水電站運(yùn)行的過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要結(jié)合實(shí)際的情況，加強(qiáng)水電站智能化中不同環(huán)節(jié)優(yōu)化工作。