小型水電站自動(dòng)化無人值守運(yùn)行的應(yīng)用研究

王鵬程

摘要：自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)被逐漸應(yīng)用于水電站值守等工作中，使小型水電站的運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)、高效、便捷，水電站機(jī)組檢測(cè)、輔助設(shè)備及相關(guān)監(jiān)測(cè)功能，均可通過自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，很大程度提升了水電站運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此小型水電站無人值守等自動(dòng)化技術(shù)已試用成功，得到小水電業(yè)主的認(rèn)可并成為電力界廣泛研究的課題。本文在探究小型水電站自動(dòng)化無人值守運(yùn)行的基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上，還探究如何建設(shè)數(shù)字化、自動(dòng)化的水電站無人值守系統(tǒng)，以期提高小型水電站的自動(dòng)化運(yùn)行程度。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);小型水電站;無人值守

中圖分類號(hào)：TV736?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）08-0031-01

無人值守小型水電站是隨著相關(guān)信息科技的進(jìn)步和應(yīng)用之下的產(chǎn)物，隨著相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的不斷進(jìn)步，其運(yùn)行自動(dòng)化水平將不斷提升，水電站自動(dòng)化運(yùn)行的效率和安全性也將逐步提升?？傮w而言，我國水電站的無人值守技術(shù)尚處于發(fā)展階段，相關(guān)的技術(shù)還在快速優(yōu)化、研究中，就小型水電站而言，經(jīng)過多年的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化控制，無人值守運(yùn)行的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性已有較好保證。無人值守技術(shù)的應(yīng)用，還能降低小型水電站的運(yùn)行成本，提升水電站社會(huì)效益，為充分利用水資源、有效預(yù)防、減少無人值守運(yùn)行中的操作失誤，監(jiān)視人員應(yīng)當(dāng)充分了解、檢查和判斷運(yùn)行情況，做出合理的管理操作。因此，水電站的自動(dòng)化建設(shè)不是一蹴而就的，需要在優(yōu)化自動(dòng)值守功能應(yīng)用的同時(shí)，提升管理、監(jiān)測(cè)等工作的有效性，從而有效保障水電站安全運(yùn)行。

1?水電站中自動(dòng)化技術(shù)的主要應(yīng)用技術(shù)及無人值守應(yīng)用分析

1.1水電站自動(dòng)化主要技術(shù)。

（1）自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在水電站中的應(yīng)用，對(duì)檢測(cè)本身的標(biāo)準(zhǔn)要求很高，只有有效、準(zhǔn)確的檢測(cè)，才能保證自動(dòng)化系統(tǒng)取得應(yīng)有應(yīng)用效果。該技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的重要組成，其負(fù)責(zé)檢測(cè)壩前上游發(fā)電水位、發(fā)電設(shè)備溫度、電流及設(shè)備轉(zhuǎn)速、功率、冷卻水流量及廠內(nèi)濕度等水電站運(yùn)行的重要參數(shù)，還可察覺異常情況，并由自動(dòng)值守系統(tǒng)做出相應(yīng)設(shè)備保護(hù)、管理工作，因此其參數(shù)的真實(shí)有效性和異常檢測(cè)的全面性，將關(guān)系到各設(shè)備的運(yùn)行安全。

（2）自動(dòng)操作技術(shù)是無人值守系統(tǒng)的重要組成技術(shù)，負(fù)責(zé)全天候自動(dòng)操作設(shè)備開關(guān)，進(jìn)行報(bào)警、通訊等工作，如自動(dòng)操作機(jī)組取水口、溢洪、閘門等設(shè)施。水電站排水、空氣壓縮及供電系統(tǒng)，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，可有效提升運(yùn)行效率。

（3）自動(dòng)控制技術(shù)使水電站各種裝置按內(nèi)部設(shè)定呈現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，即通過脈沖控制使多機(jī)組啟動(dòng)、終止和具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況受到程序自主控制，若機(jī)組裝置發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)異常等情況，也可利用自動(dòng)控制有效調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài)，報(bào)警以提醒人工檢修。

1.2小型水電站自動(dòng)化無人值守的應(yīng)用。

（1）應(yīng)用于機(jī)組設(shè)備。一般應(yīng)用于水電站的變電裝置等設(shè)備上，以保證設(shè)備及整個(gè)系統(tǒng)的用電安全性，如選擇GIS組合電器及真空斷路器，接線中在符合控制對(duì)象基本運(yùn)行要求的同時(shí)，做到接線簡(jiǎn)單、易操作，一般需實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控及遠(yuǎn)程調(diào)控等功能。如果在電站線路變壓器有自動(dòng)分載調(diào)控開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)變壓位置、溫度、斷路等方面的自動(dòng)調(diào)控或遙信控制、遙測(cè)功能。

（2）應(yīng)用于控制系統(tǒng)功能。以RTU為核心的遠(yuǎn)控系統(tǒng)為例，其采用集中式控制和單獨(dú)CPU控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)一系列的自動(dòng)控制功能的擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信和遙控等功能。如實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)采集方和數(shù)據(jù)處理，通過模擬量分析和控制相應(yīng)的設(shè)備開關(guān)，還能實(shí)現(xiàn)多次反應(yīng)，從而給予監(jiān)測(cè)控制員實(shí)時(shí)的設(shè)備運(yùn)行信息，幫助其綜合、準(zhǔn)確的分析設(shè)備數(shù)據(jù)值。

2?數(shù)字化水電站的建設(shè)

2.1智能化一次設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)水電站全方位的自動(dòng)化工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化是必要的一環(huán)，利用自我監(jiān)測(cè)等技術(shù)，結(jié)合光纖通信等技術(shù)，可使設(shè)備采集的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，通過網(wǎng)絡(luò)快速傳遞。一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，即采用特殊的處理其設(shè)計(jì)被檢測(cè)信號(hào)及信息回路，簡(jiǎn)化常規(guī)繼電器等設(shè)備及線路的結(jié)構(gòu)，用更間接的連接方式使設(shè)備通過光纖等途徑快速傳輸信號(hào)。

2.2網(wǎng)絡(luò)化二次系統(tǒng)。以光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)化水電站二次設(shè)備，可分為不同的結(jié)構(gòu)及層級(jí)?；A(chǔ)層為過程層，檢測(cè)和控制設(shè)備的運(yùn)行信息，過程層可實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站整體或閥門等部件的運(yùn)行檢測(cè)、參數(shù)設(shè)置和操作控制;間隔層的設(shè)備則包括水電站各種具有控制及保護(hù)功能的設(shè)備，間隔層可通過建模等方面實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸和分層，進(jìn)而接受相應(yīng)的指令，保護(hù)和控制一次設(shè)備，以保證整個(gè)系統(tǒng)信息溝通的流暢、穩(wěn)定性;站控層包括管理機(jī)和運(yùn)動(dòng)工作站，主要為水電站的自動(dòng)管理提供相應(yīng)界面，并及時(shí)記錄所有設(shè)備的變化數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的價(jià)值分析和信息轉(zhuǎn)化，以發(fā)出相應(yīng)的監(jiān)控信息和控制指定，在特有模型的基礎(chǔ)上，還可以整合和管理所有數(shù)據(jù)。

2.3自動(dòng)化管理系統(tǒng)。分層自動(dòng)化是水電站實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的必要過程，更好的挖掘和處理潛在運(yùn)行問題，并分析問題成因，在最短時(shí)間內(nèi)處理問題和上報(bào)相關(guān)信息，更改檢修狀態(tài)。自動(dòng)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，可視化狀態(tài)是重要的先進(jìn)功能之一，可對(duì)水電站整體情況進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)，隨時(shí)查看信息，通過數(shù)據(jù)圖例更直觀的感受和分析設(shè)備數(shù)據(jù)，有利于后續(xù)工作更順利、合理的展開;基本的報(bào)警功能，即通過常規(guī)數(shù)據(jù)對(duì)比，科學(xué)分析和預(yù)測(cè)運(yùn)行安全問題，發(fā)出相應(yīng)警報(bào)。

結(jié)語：綜上所述，當(dāng)前小型水電站正依托現(xiàn)代科技，快速的創(chuàng)新管理和運(yùn)行模式，未來會(huì)繼續(xù)向智能化等方向發(fā)展。無人值守廣泛應(yīng)用于機(jī)組設(shè)備和控制功能中，要想提升水電站整體運(yùn)行的自動(dòng)化程度，還應(yīng)通過進(jìn)一步完善二次設(shè)備、一次設(shè)備和管理、測(cè)控系統(tǒng)，以更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)等功能，降低了操作失誤和員工監(jiān)測(cè)負(fù)擔(dān)，提升水電站整體運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

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