淺議水力發電站綜合自動化

何志軍 廖力清

摘 要:水力發電站綜合自動化是電力系統自動化的一個重要方面,為保證供電的電能質量,保證系統運行的安全可靠,提高經濟效益等方面有十分重要的作用。文章主要從大壩監護、水庫調度和電站運行自動化等方面來說明水力發電站綜合自動化。

關鍵詞:水力發電;自動化;大壩監護;水庫調度

中圖分類號:TM63文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)22-0110-02

水力發電站是一個龐大而復雜的工程,由于系統復雜,需要的運行人員非常多,實行自動化后,可以減少很多運行管理人員,可以大大減少電力企業的人力資源成本;水力發電站維護、檢修工作非常繁瑣,但是卻非常重要,通過自動化可以對這些活動進行集中管理,有利于效率的提高;自動化的另外一個優點可大大減少由于人造成的失誤,從而提高設備完好率。從而保證供電的電能質量,保證系統運行的安全可靠,提高經濟效益。

1 水力發電站綜合自動化

1.1大壩計算機自動監控系統

大壩計算機監控系統由啟閉機現地控制、集中控制和工業電視系統組成。控制的對象有:閘門現地單機控制、多個閘門集中控制與分組啟閉,可與電站計算機中心(或水情中心等)通訊聯網。主要作用在于數據采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。

大壩設備的自動控制方式主要有:遠程控制,將控制室內的自動監視控制裝置設定在遠程控制檔,通過設在大壩控制室內的遠程監視控制裝置,可在控制所內對大壩閘門進行遠程操作;自動控制,大壩控制室內的自動監視控制裝置設定在自動控制檔,則可根據測定的水位等數值,通過演算和判斷,確定出是否打開或關閉閘門、閘門的開啟高度值等,然后自動向閘門操作盤發出操作指令。

①閘門現地控制單元。安裝在閘門啟閉機室,由開度傳感器、智能閘門測控儀表、控制電器、邏輯保護電路、操作按鈕狀態指示燈、電流電壓顯示表等組成,成套于一臺機械,通過端子與閘位傳感器、荷重傳感器、機械限位、閉銷保護、啟閉機、三相交流電源進線等連接構成。

遠程控制:接收并執行遠程遙控命令,精確提升、降落閘門到指定位置。

自動控制:預置閘門行程設定值,可精確提升、降落閘門到指定位置。

②閘門集中控制系統。其對保證閘門的安全可靠運行,確保下游地區人民生命財產的安全,提高閘門運行管理水平,改善運行維護人員的工作條件和鬧動強度,實現“無人值班、少人值守”的目標。本系統也是實現樞紐整體計算機自動化管理的基礎之一。閘門控制系統的功能由系統的主控制級和現地控制單元級來實現。本系統設計采用開放分布式閘門集中控制系統。

③工業電視系統。水利電站環境條件不是很好,因此安裝工業電視監視設備,可以把工作人員從惡劣的工作環境中解脫出來,改善職工的工作條件,實現遠距離監視。其作用很多:第一,提高工作效率。采用工業電視監視,可以實現一人多點監視,改善勞動條件和減輕勞動強度,提高生產自動化水平。 第二,保證安全生產。工業電視監視系統可以對生產過程中的關鍵部位實行連續監視和隨時監視,能及時發現設備出現的問題,對設備進行及時的調整和消缺,減少事故的發生。第三,改善工作條件。在工廠里,有些工作崗位粉塵大、噪聲高、陰暗潮濕,影響值班人員的身體健康。采用工業電視監視,可以實現值班人員遠離環境差的地方,實現遠距離監視。

1.2水庫水文信息的自動監控系統

由收集、傳遞和處理水文實時數據的各種傳感器、通訊設備和計算機等裝置組合而成。分成遙測站、信息傳輸通道和中心控制站三部分。主要用于防汛和水利調度。在小流域范圍內只需幾分鐘時間即能完成數據收集和處理,及時提供重點河段、水庫的雨情水情。

①遙測站。 自動收集雨量、水位和其他水文參數的實時數據。遙測站的儀器設備有雨量計、水位計、編碼器、數傳機、電臺和電源設備等。一般在無人操作,有人管理情況下進行。雨量計常用翻斗式,每毫米雨量翻轉一次,發出信號驅動記錄和編碼器。水位計多數采用浮子式,用機械機構直接傳動記錄筆和編碼器。編碼器是把雨量和水位(即浮子位移模擬量)轉換成數字電量的器件。可以編排出各種碼制的脈沖信號,雨量編碼只有增量,而水位變化是連續、可逆的,必須采用雙電刷判別電路、步進機構或循環碼盤等特殊方法。當接到遙測站或中心站的發報指令后,全套設備啟動,從編碼器中取出數據,并按一定邏輯程序將站號、雨量和水位依次發送出去。

②信息傳輸通道。簡稱信道,是連接遙測站與中心站之間的電波傳輸線。無線電通道通常采用超短波頻段,功率一般在 1～10W之間,當有阻擋物或者距離超過50km時,一般會設中繼站,把接收到的信號增大功率后,再用另一頻率發射出去。測站一般是定向天線,中繼站一般用高增益的全向天線,從而達到各個方向通信的需要。電源采用堿性蓄電池供電。無線電通道的優點是非常適合于遠距離傳輸,而且設備費用較低,其缺點是容易受干擾,誤碼概率比有線通道高一些。衛星無線電通道,用衛星作為中繼站,一般采用微波波段,從而觀測站位置不受地形限制,通信距離更遠,覆蓋面積更大。

③中心控制站。 它的功能是集中遙測系統內各遙測站的水文數據,從而進行計算并且整理,及時作出洪水預報,而且可控制閘門啟閉,實現水利有效調度。根據部門以及流域面積的需要可以配置很多級控制中心。中心站主要設備有電子計算機和通信電臺等。一般采用中小微機,并配置顯示器、寬行打印機和磁盤驅動器等外圍設備。根據系統的發送制式確定控制方式,自報式優點有測站功耗低微,設備簡單可靠,費用低廉,數據有效率高等,高山偏僻地區非常實用。西方國家美國和加拿大等主要使用這種制式。應答式的特點是控制靈活、功能較多,接收中心可以定時自動巡測,也可隨時指令巡測或選測,而且可以通話,使用方便。日本和意大利等國主要采用這種制式。中國這兩種制式都用,或在系統中兼容。

1.3水電站內計算機自動監控系統

水電站內計算機自動監控系統主要包括全廠機電運行設備的安全監測、發電機組的自動控制、優化運行和經濟負荷分配、穩定監視和控制等。

①發電站的自動控制。發電站監控方式的構成依電站建設時期不同而不完全一樣。其主要方式有:遠程監控裝置-→控制盤→機器(執行機構)。電站內的遠程監控裝置與控制所內的遠程監控裝置功能類似,從控制所發來的控制命令由它傳送給控制盤,發電站的各種信號、數據也通過它傳送給控制所。

發電站主要設備的控制既可在控制所內遠程控制,又可在發電站內直接控制,兩種方式可通過控制操作臺和發電站控制盤上的切換開關進行切換,輔助設備如空氣壓縮機、排水泵、油泵的控制均設計為發電站內自動運行。

②水電站廠內經濟運行。水電站實行廠內經濟運行就是在給定系統負荷條件下,水電站在某一水頭下運行,對水電站各機組的動力特性曲線、最優工作機組臺數和組合、機組的合理啟停以及在各運行機組間有功負荷的最優分配方案進行分析和研究,得到水電站廠內最優運行方式,用以指導水電站的實際運行,并執行自動發電控制AGC和自動電壓控制AVC,以獲得水電站運行的最大效益。

2 結語

水力發電站綜合自動化可以有效節約企業的用工成本、優化用工環境、提高效率、維護機器設備,從而保證供電的電能質量,保證系統運行的安全可靠,提高經濟效益。要有效的實現水力發電站綜合自動化,不僅需要技術上的支持,在管理、人力資源等方面也需要密切的配合。

參考文獻:

[1]葉會卿.水力發電過程拉制理論應用與發展[M].武漢:華中理工大學出版社,2002.

[2]丁力.電力生產概論[M].重慶:重慶大學出版社,2004.