智能化控制技術在大中型水電站改造中的應用

陳艷

摘? 要：由于一些水電站建設的時間較早，智能化水平也就比較低，在當前信息化社會環(huán)境中，對水電站進行相應的智能化改造，已經受到社會中人們重點的關注。通過在水電站中應用相應的智能化控制技術，能夠有效節(jié)省相應的人力物力，并有效提高工作的效率，對水電站的工作進行有效的監(jiān)控。文章闡述傳統(tǒng)大中型水電站存在的相關問題，分析了水電站改造中應用智能化控制技術的必要性，并探討了大中型水電站改造中智能化控制技術的應用。

關鍵詞：智能化;大中型水電站;控制技術;改造應用

中圖分類號：TV736? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）03-0100-02

Abstract： Due to the early construction of some hydropower stations， the level of intelligence is relatively low， in the current information society environment， the corresponding intelligent transformation of hydropower stations has received the focus of attention in the society. Through the application of the corresponding intelligent control technology in the hydropower station， the corresponding manpower and material resources can be effectively saved， the work efficiency can be effectively improved， and the work of the hydropower station can be monitored effectively. This paper expounds the related problems existing in the traditional large and medium-sized hydropower stations， analyzes the necessity of applying intelligent control technology in the transformation of hydropower stations， and discusses the application of intelligent control technology in the transformation of large and medium-sized hydropower stations.

Keywords： intelligence; large and medium-sized hydropower stations; control technology; transformation and application

引言

隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，我國的水電站建設得到了迅速的發(fā)展，不管是在建設規(guī)模上還是相關技術水平上，在國際上達到了領先的地位，取得了極大的成就。通過利用水電站進行發(fā)電，不僅能夠改變傳統(tǒng)單一的電能生產模式，也能夠對自然界的水資源進行有效的分配，不斷完善相應的供電體制。在電網體系中水電站也是其中重要的組成部分，能夠保障電網的工作效率以及供電的持續(xù)性。隨著我國相關科學技術的不斷發(fā)展，智能化技術在社會各領域中得到了廣泛的應用，在大中型水電站的改造中，智能化控制技術受到越來越多的關注，并在相關設備的改造升級中得到了極大的應用，從而實現(xiàn)水電站的智能管理。通過使用智能化控制技術，在保證水電站運行安全的同時，有效提升水電站的運行工作效率和經濟性。

1 傳統(tǒng)水電站中存在的相關問題

1.1 水電站相關設備沒有統(tǒng)一的標準

對于大多數(shù)建造時間比較早的水電站，相關設備大多數(shù)沒有使用統(tǒng)一的標準，造成大多數(shù)水電站中的大量關鍵設備都要連接到中央監(jiān)控系統(tǒng)的相關設備，比如調速器、主變壓器保護裝置等，由于相關設備的生產廠家不同，設備的通信方式、協(xié)議都不一致，這也導致相關工作人員會花費大量的時間和精力，不但降低了水電站機組的運行效率，而且也會影響到相關設備檢修的效率。

1.2 管理水平相對落后

對于傳統(tǒng)的水電站而言，在運行的過程中相關管理方法及技術都相對落后，對相關設備的監(jiān)控、操作沒有實現(xiàn)相應的智能化，整體的智能化水平也相對較低。當水電站運行過程中的發(fā)電機出現(xiàn)相應的異常情況時，水電站不能夠實現(xiàn)自動報警功能，造成水電站機組運轉的安全可靠性降低。

1.3 智能化水平相對落后

一般的智能化系統(tǒng)主要作用是實現(xiàn)數(shù)據處理、人機展示功能，缺乏對收集到的數(shù)據的整理和分析，或者由于具有較大的專業(yè)跨度，不能夠對智能化系統(tǒng)產生的數(shù)據進行及時的分析。相關智能化設備的性能較差，質量也比較差等。

2 水電站采用智能化控制技術的必要性

2.1 保證水電站電能的質量

隨著社會經濟的快速發(fā)展，人們對電站的供電的質量的要求越來越高，而電能的質量好壞主要是根據頻率和電壓的相關指標進行判斷，但是依靠人工手段進行相應的操作難以滿足時代發(fā)展下人們對電能質量的要求。通過采用智能化控制技術能夠對系統(tǒng)的頻率和電壓進行及時有效的調節(jié)，從而達到保持頻率和電壓的目的，提高供電的質量。

2.2 提高水電站工作的安全性

在水電站改造中應用相應的智能化控制技術，能夠提高水電站的自動化水平，使得能夠快速、準確啟動相應的生產設備，幫助工作人員實現(xiàn)相關數(shù)據的及時分析，并及時判斷相應的安全事故，這樣不僅能夠避免相關事故的繼續(xù)擴大，也能夠保證水電站電能生產的持續(xù)性。同時在水電站的各關鍵流程中使用相應的自動化裝置，可以很好的降低由于人工操作造成相關安全事故的發(fā)生。

2.3 實現(xiàn)水電站發(fā)電機組運行的經濟性

在水電站的運行過程中，水輪機組進行滿負荷工作是一種理想的運行狀態(tài)，但在實際的運行情況中，由于水流量、機組存在故障等多方面的因素，使得很難達到理想的運行狀態(tài)。通過應用智能化控制技術，可以使水電站的系統(tǒng)根據實際的水利條件，計算出最適合的運行組數(shù)，能夠達到利用較少的水生產出較多的電能的目標。

3 水電站設備智能化控制實現(xiàn)的相關措施

3.1 建設智能化視頻系統(tǒng)

通過建立智能化視頻系統(tǒng)能夠促進水電站工作效率的提升，可以改善相應的監(jiān)控系統(tǒng)，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平。智能化視頻系統(tǒng)在建設的過程中要具有相應的移動偵測功能，這也可以幫助工作人員及時了解和掌握水電站的工作進程和狀態(tài)，同時有效幫助工作人員進行設備的操作和相關事故的處理，增加員工進行操作的準確率，提高員工和水電站的工作效率。

3.2 水電站智能巡檢功能的實現(xiàn)

在水電站的改造過程中進行智能化建設，能夠節(jié)省相應的人力物力，并提高工作的效率，同時也可以對水電站設備進行智能巡檢，保證相關工作人員能夠及時掌握水電站的工作狀態(tài)和相關數(shù)據信息。在智能化水電站管理系統(tǒng)中要具有相應的信息發(fā)布功能、洪水預測功能等其他方面的監(jiān)控功能，從而保證工作人員能夠及時掌握水電站的相關情況，及時對水電站的相關設備進行調整，保證水電站中設備的正常運行。

3.3 智能化分析決策控制系統(tǒng)

在水電站智能化建設過程中，可以在水電站的智能化管理系統(tǒng)中設置相應的智能分析決策控制系統(tǒng)。將相關的設備數(shù)據以及水電站的工作情況發(fā)送到智能分析決策控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)通過分析相應的大數(shù)據，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作中存在的相關問題，從而保證水電站的正常工作。

4 智能化控制技術在水電站改造中的應用

4.1 自動控制水輪發(fā)電機組

水電站機組的監(jiān)控設備能夠將監(jiān)測到的相關數(shù)據發(fā)送到相應的計算機，這時計算機就會啟動設置好的運行程序，對水電站機組的運行情況進行相應的判斷，然后再根據相應的邏輯規(guī)則進行相應的控制。通常在智能化控制技術下可以實現(xiàn)機組的開、關，發(fā)電轉調相等功能;能夠對水電站的最佳運行機組數(shù)進行計算，并進行相應的控制，將相關負荷智能分配到相應的機組設備中，保持水輪發(fā)電機的低成本運行;當水電站的機組發(fā)生相應的意外情況或者其外部系統(tǒng)發(fā)生相應的安全事故，進而導致機組的運行頻率降低時，計算機中的預設程序會將備用的機組啟動，從而來維持整個水電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;相反，當處于汛期的狀態(tài)使得頻率過高時，計算機會根據相關預設程序將一些機組關閉。

4.2 監(jiān)控相關輔助設備的運行狀態(tài)

在水電站的發(fā)電機組中包含一些主要的輔助設備，這些輔助設備的運行狀態(tài)同樣對水電站的穩(wěn)定生產有著重要的影響。在水電站進行改造的過程中，智能化控制技術在輔助設備的運行中得到了較為廣泛的應用。在智能化控制技術下，通過采用“監(jiān)測設備、控制設備、控制方式”的方法，收集到相關輔助設備的運行數(shù)據，并發(fā)送到相應的計算機系統(tǒng)中，計算機在接收到相關數(shù)據時會根據數(shù)據庫和相關內容預設規(guī)則進行相應的比較，對輔助設備的運行狀態(tài)進行相應的判斷，并對設備的電氣參數(shù)進行相應的控制。

通過對設備中的定子和轉子回路進行相應的檢測，來判斷是否處于正常的狀態(tài);對定子繞組的鐵芯溫度進行檢測并做出相應的判斷;對水電站機組的潤滑度和變速系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等進行檢查，判斷相關運行狀態(tài)是否正常;當水電站機組中相關輔助設備出現(xiàn)一些故障時，通過智能化控制系統(tǒng)都能夠及時的檢測出來，并采取相應的措施進行保護和處理，同時也會將相關故障信息傳送給工作人員。

4.3 監(jiān)控和保護相應的電氣設備

在水電站進行發(fā)電的過程中，需要依靠相應的變壓器、母線、輸電線路等一些主要的電氣設備，監(jiān)控和保護這些電氣設備，也是水電站改造過程中智能化控制技術應用的主要內容。在應用智能化控制技術的過程中，通過使用PT、CT等設備對相關電氣量進行采集，進而判斷相關設備是否發(fā)生相應的故障，并根據故障的具體情況采取相應的措施。

在應用智能化控制技術進行監(jiān)測的過程中，對于一些不會對發(fā)電機組進行直接危害的情況，只需要進行相應的警告保證工作人員了解就行，比如機組冷卻水源中斷、溫度超限以及油槽油面異常等情況。當出現(xiàn)超過保護整定限制的相關故障時，智能化控制系統(tǒng)不僅會跳開相應的斷路器，而且也會關閉相應的機組進水閘門，比如導水葉剪斷、機組速度過快并且調速器失靈、鋼管爆破等情況。

4.4 智能化控制技術下的水電能調度

在相關智能化控制技術作用下，對水電站的水電能調度進行相應的控制，主要包括電能的生產質量、生產運行以及生產檢修等方面。對于電能的生產質量，水電站在電力系統(tǒng)中擔任著較多的任務，比如調頻、調相以及備用等。通常在汛期的時期中，應該對水量進行充分的利用，通過相關智能化控制技術的調度作用，保證全部機組能夠投入到運行當中，實現(xiàn)相應的滿發(fā)、多供等功能。

從生產運行方面，在水電站進行運行的過程中，往往會受到不同河流之間補償調節(jié)的影響，在選擇相應的運行方式時需要考慮較多的因素，比如火電站、水電站之間電力補償?shù)挠绊懙取８脑煊嬎銠C控制系統(tǒng)的相關功能，對服務器、運算器的性能進行相應的擴大，從而提升數(shù)據信號處理的效率，提高相關設備的運行速度等。

5 結束語

綜上所述，隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，我國的水電站建設得到了迅速的發(fā)展，對水電站進行相應的智能化改造，能夠有效節(jié)省相應的人力物力，并有效提高工作的效率，對水電站的工作進行有效的監(jiān)控。同時，智能化控制技術受到越來越多的關注，并在相關設備的改造升級中得到了極大的應用，從而實現(xiàn)水電站的智能管理。

參考文獻：

[1]周玉玲.小型水電站智能化控制技術應用[J].水利科技與經濟，2014，20（01）：112-113.

[2]王好君.水電站智能化改造技術研究[J].黑龍江科技信息，2013（20）：145.

[3]劉利群.電氣自動化技術在水電站中的應用研究措施[J].建材與裝飾，2016（49）：268-269.