淺談水電廠基礎自動化系統的應用及發展

王安明

摘要:作為一項綜合性的系統工程,基礎自動化系統在水電廠的生產運行中具有重要的地位和作用。本文介紹了幾種不同類型的自動化元件,并對基礎自動化系統的發展趨勢進行了展望,對于水電廠基礎自動化設備的設計和開發具有重要的指導性意義。

關鍵詞:水電廠基礎自動化系統應用發展前景

中圖分類號:TM62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0057-01

1 引言

基礎自動化系統是計算機監控系統與集群調度系統的測量及執行部分,擔負著水電廠主要機組及其輔機設備運行狀態的監控管理,對非正常運行狀態及時提出警報信號,并能自動執行合理操作進行處理。目前,隨著在線監測、故障診斷等技術的普及,我國水利水電工程的無人值班管理模式得到了推廣,而這一管理模式也對設備的可靠性和可操作性提出了更高的要求。

2 水電廠基礎自動化系統的組成及其應用

水電廠基礎自動化系統主要包括自動化元件與輔機設備自動控制單元等兩部分,具有工作分散、環境惡劣、差異性大、系統性強等運行特點,因此其元件與控制單元均須選用符合國家標準、能適應惡劣工作環境的成熟產品。

2.1 自動化元件

自動化元件擔負著水電廠主要機組及輔機設備的狀態監測及報警功能,主要包括以下幾部分:(1)轉速測量控制裝置。機組轉速是運行狀態的主要標志之一,因此必須對其進行嚴格的監測和控制。測量裝置有機械測速和電氣測速兩種類型,當運行中轉速達到額定轉速的115%時,系統應發出過速信號,并對裝置采取速保護;開機過程中,當轉速上升到額定轉速的98%時,應發出同期轉速信號,將發電機斷路器投入;停機過程中,當轉速下降至額定轉速的35%時,發出制動信號,對機組實行強制制動。(2)自動補氣裝置。自動補氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲能器系統中,為組合式多功能高壓空氣閥組,接受系統控制回路控制,實現自動補氣、手動補氣和貯能器中多余氣體的排放。該裝置由手動球閥,常閉電磁閥,單向閥,常開電磁閥,手動球閥,消聲器及不銹鋼管路組成。(3)電磁閥。電磁閥是自動控制系統的重要的執行元件之一。通過電磁閥可將電氣信號轉換為機械式動作,自動控制油、水、氣管路中的關閉或開起。二位三通電磁閥常應用與發電機組停車剎車制動中,結構緊湊,無需撤卸閥體便可更換線圈,帶手動復歸按鈕。(4)此外,自動化元件還包括壓差測量、流量測量、自動濾水與供水、水循環冷卻系統等[1]。

2.2 輔機設備自動控制單元

輔機設備自動控制單元主要包括壓油設備自動控制單元、排水設備自動控制單元、壓縮空氣設備自動控制單元等部分,這些控制單元都以可編程序控制器為核心,是實現設備運行控制、自動保護與通信的平臺。

2.3 應用中應注意的問題

各自動化元件與輔機設備自動控制單元必須嚴格依照產品說明的步驟進行安裝,并選擇易于查看和維修的位置。不同型號、不同規格的元件在選擇時除參考其用途外,還應考慮的現場測量工況是否符合其運行要求,特別是接地方式、工作電壓、電阻、導線的信號傳輸的基本要求,應用時必須努力改善其工作環境,使其能夠滿足說明書中的運行條件。

3 水電廠基礎自動化系統的發展趨勢

水電廠基礎自動化系統歷經機械、模擬等發展階段,目前已經形成了較成熟的數字一體化的控制結構。隨著現代科技的不斷進步,基礎自動化系統也開始向著集成化、智能化、高穩定性和配置優化等方面深入發展[2]。

3.1 集成化

集成自動化是指根據元件工作地點和功能將其集合為一套具有綜合功能的自動裝置,減輕設備選型、安全、調試等環節需要的工作量。目前多將可編程序控制器作為核心組成智能化集成輔機設備自動控制單元,該裝置集測量、讀取、通信和執行等功能于一身,不斷向著PC化、微型化、網絡化發展,注重系統的開放性與互操作性。

3.2 智能化

智能化的基礎自動化系統主要包括智能儀表、智能傳感器以及智能執行器等幾部分。針對基礎自動化元件均具有運行時間長、工作環境惡劣、電磁干擾強、不易維修與養護等問題,智能化基礎自動化的發展關注提高系統在工作環境的下的測量、分析、處理能力。該裝置的特殊功能包括:(1)自標定、自校正與自動補償功能;(2)自動采集設備運行數據,并自動進行檢驗與判斷,具有自選量程及自尋故障等能力;(3)具有判斷與對策處理能力,并能完成處理前后數據的收集和存儲;(4)具備標準化的數字、符號的輸入和輸出能力,實現系統的雙向通訊。

3.3 高穩定性與配置的優化

此外,目前的研究還圍繞著不同型號、不同性能產品的工作環境與安裝方式進行,并取得了一定進展,對提高元件乃至整個系統在不同的工作環境中的可靠性和穩定性提供了技術支持;而與不同裝機容量、不同設備結構形式對應的完善的配置標準的研究,也體現出了優化系統配置,建立科學水電廠基礎自動化體系的重要趨勢。

4 結語

作為一項綜合性的系統工程,基礎自動化系統在水電廠的生產運行中具有重要的地位和作用,其功能的優越性正隨著廣泛的應用日益凸顯出來。可以預見的是,未來的基礎自動化將會發展成為一個集計算機、控制、通信、網絡于一體的綜合系統,并不斷向著高度集成、高度智能、高度穩定的方向發展。

參考文獻

[1] 王衛峰.小型水電站發電機組中常用的自動化元件設備[J].中國高新技術企業,2011,(31):132-134.

[2] 王亦寧,朱辰,楊樹濤,傳萍.小水電綜合自動化系統技術現狀與發展趨勢[J].中國農村水利水電,2009,(08):141-144.