水電站電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)用

王瑞榮

(新疆昌源水務(wù)集團(tuán)有限公司，烏魯木齊830002)

水電站電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)用

王瑞榮

(新疆昌源水務(wù)集團(tuán)有限公司，烏魯木齊830002)

水電站是現(xiàn)代電能生產(chǎn)的主要樞紐之一，通過(guò)電氣設(shè)備將自然界水源用于電能生產(chǎn)，保障了地區(qū)能源供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨著國(guó)內(nèi)電能資源需求量大幅度增長(zhǎng)，以電能生產(chǎn)多元化為趨勢(shì)的電力作業(yè)模式正在推廣，這促進(jìn)了國(guó)內(nèi)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化改造。基于社會(huì)電力科技水平不斷增長(zhǎng)，一些新型電力控制系統(tǒng)得到普及應(yīng)用，文章分析了水電站建設(shè)的能源開(kāi)發(fā)價(jià)值，對(duì)水電站電氣系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案提出了意見(jiàn)。

水電站;電氣系統(tǒng);自動(dòng)化;應(yīng)用

1 水電站電氣自動(dòng)化特點(diǎn)

水電站是現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施改造的重點(diǎn)項(xiàng)目，其通過(guò)將自然水源進(jìn)行綜合調(diào)度與控制，促進(jìn)水能、機(jī)械能、電能3種能量的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到了電力工程的可持續(xù)調(diào)度。電氣系統(tǒng)是水電站生產(chǎn)作業(yè)的主控中心，站內(nèi)大部分設(shè)備都需要借助電氣系統(tǒng)執(zhí)行控制命令，從而維持了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性調(diào)度［1］。水電站電氣系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用具有高效性、安全性、調(diào)度性等特點(diǎn)。

1.1 高效性

“效率”是水電站工程建設(shè)的核心指標(biāo)，效率高低直接影響了水電站的總體收益。工作效率偏低是水電站建設(shè)存在的首要問(wèn)題，這集中表現(xiàn)于水資源調(diào)度、水輪機(jī)組運(yùn)行、電能生產(chǎn)總量等方面，這類(lèi)指標(biāo)達(dá)不到預(yù)定要求而影響了水電站的生產(chǎn)次序。借助電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，水電站對(duì)蓄水區(qū)用水量得到有效控制，水庫(kù)供輸水流程操控效率提升，改善了整個(gè)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)水平，顯示了站內(nèi)作業(yè)效率的高效性［2］。

1.2 安全性

安全生產(chǎn)是電力行業(yè)長(zhǎng)期堅(jiān)持的理念，水電站安全不僅關(guān)系著區(qū)域生產(chǎn)的控制效率，也對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有著重要的保障作用。水電站建設(shè)朝著信息化方向發(fā)展，其實(shí)際生產(chǎn)控制將處于相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境，特別是站內(nèi)電氣系統(tǒng)故障率明顯降低。設(shè)定自動(dòng)化系統(tǒng)可全面監(jiān)控電氣故障，對(duì)漏電、觸電事故實(shí)施智能監(jiān)控，為值班人員調(diào)控創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，從而滿(mǎn)足了現(xiàn)代水力發(fā)電生產(chǎn)的生產(chǎn)要求［3］。

2 水電站電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)

2.1 通信技術(shù)

水電站內(nèi)生產(chǎn)空間較大，各類(lèi)電氣設(shè)備安裝于不同的位置，這就要求設(shè)計(jì)完整的通信系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。通信技術(shù)采用無(wú)限局域網(wǎng)作為控制平臺(tái)，促進(jìn)水電站內(nèi)信號(hào)的有序傳輸，幫助站內(nèi)設(shè)備執(zhí)行信號(hào)傳輸流程，從而維持了控制信號(hào)的傳輸速率。

2.2 遠(yuǎn)程技術(shù)

遠(yuǎn)程控制技術(shù)具有安全可靠性特點(diǎn)，不用值班人員靠近設(shè)備便可完成指令操作，這就大大降低了設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性。電氣自動(dòng)化采用遠(yuǎn)程技術(shù)，必須安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為平臺(tái)，為設(shè)備指令調(diào)度與執(zhí)行創(chuàng)造了有利的空間。

2.3 監(jiān)控技術(shù)

水電站監(jiān)控是一套系統(tǒng)性的方案，要求根據(jù)水電站內(nèi)實(shí)地生產(chǎn)情況設(shè)計(jì)，才能保證監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的安全控制功能。設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)要融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容，按照水電站內(nèi)廠房、設(shè)備布局進(jìn)行合理編排。

3 新型自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的功能表現(xiàn)

鑒于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨向，國(guó)家對(duì)水電站工程建設(shè)提出了一系列整改方案，并且對(duì)水電站運(yùn)行提供了可行性的指導(dǎo)。從現(xiàn)有水力發(fā)電模式分析，水電站運(yùn)行依舊存在著一些問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)受到供電部門(mén)的高度重視。新型自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于水電站建設(shè)，主要從計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)等方面綜合調(diào)度，同時(shí)對(duì)自動(dòng)控制裝置采用自動(dòng)化方案，全面提升了水電站電氣系統(tǒng)的功能水平。

3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

這部分是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，根據(jù)計(jì)算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)監(jiān)控設(shè)備的關(guān)系。根據(jù)水電站的裝機(jī)容量大小、在電網(wǎng)中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監(jiān)控系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。有2種模式:以常規(guī)控制設(shè)備為主，計(jì)算機(jī)為輔;以計(jì)算機(jī)為主，常規(guī)控制設(shè)備為輔;取消常規(guī)控制設(shè)備的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。水電站電氣系統(tǒng)利用遠(yuǎn)程控制方案，減小了值班人員信號(hào)傳輸及調(diào)控交流的難度，促進(jìn)水電站內(nèi)形成無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的辦公模式，這也是現(xiàn)代水電站自動(dòng)化建設(shè)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

圖1 基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

3.2 電視監(jiān)視系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)控制模式科技含量高，促進(jìn)水電站實(shí)現(xiàn)了高科技調(diào)度控制方案，維持了水電站內(nèi)生產(chǎn)流程的總體成效。工業(yè)電視系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理、監(jiān)視的重要手段，它的主要用途是及時(shí)而真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際信息，從而為決策提供依據(jù)。水電站的監(jiān)控人員借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的輔助監(jiān)視作用，親眼見(jiàn)到了實(shí)況，就能放心地對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制操作，能大大提高設(shè)備遠(yuǎn)方操作的安全性及生產(chǎn)管理效率和自動(dòng)化水平。并在一定程度上起到安全保衛(wèi)的作用。

3.3 消防監(jiān)控系統(tǒng)

水電站內(nèi)安裝了先進(jìn)的電氣設(shè)備，高科技生產(chǎn)方式在水電站內(nèi)得到普及應(yīng)用，提高了水電機(jī)組的自動(dòng)化控制水平。通過(guò)設(shè)置在主、副廠房、主變區(qū)、各主要機(jī)電設(shè)備的重要部位、油庫(kù)、主要建筑設(shè)施等場(chǎng)所的探測(cè)器，消防系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站主要場(chǎng)所進(jìn)行24 h不間斷的火情監(jiān)測(cè)。當(dāng)探測(cè)器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測(cè)器)檢測(cè)到有火情時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)，自動(dòng)向中央控制室的集中報(bào)警控制器報(bào)警。集中報(bào)警控制器在接收到報(bào)警后，經(jīng)過(guò)信息處理在報(bào)警控制器上以數(shù)碼顯示方式顯示出火災(zāi)的部位。

3.4 自動(dòng)裝置系統(tǒng)

水電站掌握的控制技術(shù)先進(jìn)，有助于電氣系統(tǒng)多功能的自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，使機(jī)組內(nèi)控系統(tǒng)調(diào)度達(dá)到了最優(yōu)化水平。因此，未來(lái)水電站建設(shè)必須主動(dòng)自動(dòng)化應(yīng)用水平。自動(dòng)裝置是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之外，能單獨(dú)發(fā)揮作用，對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的裝置或回路的邏輯組合。

在水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，必須要有快速、靈敏、安全、穩(wěn)定、可靠的自動(dòng)控制設(shè)備與計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備相配套，才能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與水機(jī)調(diào)速器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)型繼電保護(hù)裝置及其它自動(dòng)裝置接口。

4 結(jié)論

水電站是電能生產(chǎn)的主要作業(yè)模式之一，借助水資源實(shí)現(xiàn)了電能生產(chǎn)的多樣式發(fā)展，這對(duì)于促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)具有實(shí)質(zhì)性的意義。由于國(guó)內(nèi)水電站控制技術(shù)條件有限，現(xiàn)有水電站生產(chǎn)方案依舊達(dá)不到先進(jìn)的生產(chǎn)水平，設(shè)定自動(dòng)化系統(tǒng)作業(yè)輔助才能提升資源的利用率。因此，水電站電氣系統(tǒng)控制必須朝著自動(dòng)化方向發(fā)展，才能改變傳統(tǒng)電氣設(shè)備的功能缺陷。

［1］薛勤榮.淺談小型水電站設(shè)計(jì)及設(shè)備配置［J］.機(jī)電信息，2011(24):173.

［2］陳德新，殷豪.小水電站監(jiān)控系統(tǒng)的形式與系統(tǒng)設(shè)備的配置［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2005(01):103－104.

［3］曹謙明.如何對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行可靠性測(cè)試［J］. 科技信息，2007(05):72

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2014－01－08

王瑞榮(1969－)，女，新疆烏魯木齊人，工程師，研究方向?yàn)樗娬倦姎夤こ碳白詣?dòng)化。