自動化技術在水電站中的運用探討

楊志強

【摘要】隨著我國水電站的不斷發展和建設，在水電站中已經非常廣泛的使用了自動化技術。水電站作為供電系統中最重要的一部分，它的技術發展極大的影響了我國的電力系統。本篇文章綜合的敘述了水電站自動化技術的作用，在水電站中的應用，同時還探討了水電站自動化技術存在的問題以及以后的發展方向，希望我國的供電系統可以更好的為人民服務。

【關鍵詞】自動化技術；水電站；運用；探討

隨著科學技術的迅速發展，目前水電站自動化技術運營的技術越來越高，在通常情況下是不需要人工參與就可以自動運行的。自動化系統承擔著對水電站各個設備監控、發生狀況及時預警等重要任務。水電站自動化技術的水平，不僅衡量著我國的水電站自動化發展程度，其技術的發展和應用，也是水電站運營中的安全技術保障。

一、水電站自動化的作用

在如今發達的科技水平條件下，絕大部分水電站已經實現了自動化運營的模式，在水電站自動運營中，使用自動化技術的設備，可以對供輸電過程實現實時監控和控制，減少勞動力，進一步的提高水電站的工作效率。水電站實施自動化技術是以技術發展為目標，水電站自動化技術的作用如下：

（一）提高工作安全可靠性

供電系統的可靠運行對發展人們的生活與國家經濟有著很大聯系，通過在不同類型的水電站中實施自動化設備的裝置，可以在水電站生產運行的期間進行實時監測，在發生運營故障時可以及時的發出預警通知，水電站運營時出現問題也可以快速的控制開關，避免發生更大的故障。對水電站自動化運營之前使用微型計算機編制好程序，規避因為人工操作對設備產生的失誤，而且在發生重大故障時，自動化技術設備迅速的對其進行控制操作，提高了水電站運營的安全可靠性。

（二）保證電能的質量

在水電站送電輸電的過程中，通過調節無功功率和有功功率，可以控制電力的頻率和電壓，保證電能的質量。假如水電站在供電的過程中出現了故障，就要迅速的對水電站功率進行調整保證電能質量，人工操作不管是在精度上還是速度上都存在著一定不足，無法高效的滿足標準，但是使用水電站中的自動化技術裝置就可有效快速的控制調節功率，進一步的保證電能的質量，為水電站的自動運營提供基本的保障。

（三）提高生產、改善勞動情況

因為水電站大部分是建立在偏遠的山區地帶，因此水電站工作人員的生活環境和工作環境都比較差，工資水平也不高，而且還要管理繁重的水電運營。在水電站自動化技術實現之后，運行生產的工作都會運用自動化技術設備按照微型計算機的程序進行自動化的操作，對水電站生產的過程實施全程監測和控制，發現故障之后還可以及時的預警，可以控制事故的進一步擴展。通過應用自動化技術，可以把水電站的工作人員從管理水電站運營的繁重工作中解脫出來，使工作人員減輕工作負擔，提高水電站運行的經濟效益，進一步降低了生產成本。

二、在水電站中的應用

隨著自動化技術和微電子技術水平越來越高，自動化技術主要包括數字化控制系統和PLC（可編程邏輯控制器）[1]。

為了和發達國家使用的水電站自動化技術接軌，我國水電站運用自動化水電站技術勢在必行。水電站自動化技術主要是以微型計算機作為基礎，憑借可以編程的以太網、繼電保護和PLC等技術對水電站進行信息控制和信息交流，最后實現自動化監控[2]。

（一）PLC應用在調速器中

PLC使用了可以進行編程的儲存器，使用內部的程序進行儲存，執行算術操作、計數、定時、控制順序、執行邏輯計算等技術面向水電站指令，通過模擬量輸入或者數字量輸入控制各種類型的生產過程或者機械生產。水電站中水輪發電機使用是以PLC為主的調速器，在機組進行后續運行和試運轉的過程中，針對不同的水位和水頭手動的聯合槳葉、導葉，得到最好的協聯曲線之后修改之前的協聯曲線輸入的PLC，使水電站自動化機組在最佳的運用狀態[3]。

（二）應用在水庫式調速器中

由于水庫式的水電站在運行時水頭在一定的范圍內進行波動，為解決這個現象，很大一部分水電站將啟動開關與調速器設計設定水頭，如果水電站的水頭出現了下降情況，水輪機則在水頭外側運營。電液調速器經常不能使運營機組達到規定的轉速，為加大啟動的力度，通常情況下會在開關指示儀串接電阻或者更換芯片調整調速器的輸入輸出值、開度產生差值[4]。當水電站的水頭比設計的水頭高時，為了保證機組在開機的時候不會超速，經常需要把串接電阻移除或者換回芯片。如果使用PLC技術，就可以依據水電站的水頭高度設計出相應的程序性，改變開度啟動。

（三）應用于監控系統中

新世紀以來，我國在水流比較豐富的地區建立了很多不同規模的水電站，水電站中的橡膠壩為水電站提供了高效的攔水功能。但是水電站中的橡膠壩在自身上還存在著一定的問題：第一點是橡膠壩壩頂的少量水流可能會帶來諧振，導致壩體與壩袋的水泥之間互相摩擦，最后使橡膠壩的壩體受損；第二點是熱脹冷縮、自排或者泄露等情況會導致壩體外部與內部的壓力超過國家規定的技術參數，或是由于壩袋的高度較低，導致水流外溢增大，降低了落差。

所以在水電站運營中要對橡膠壩加大監控和控制，為了進一步提高水電站發電的效率，對橡膠壩進行有效的保護和控制，很多水電站都根據自身的情況使用了基于PLC技術的自動監控系統，在使用PLC系統之后，自動化系統的結構會變得更加簡單，比如簡化了接線、降低工作噪音、減少了輔助原件等，同時也讓監控修改變得更加快捷[5]。

三、水電站自動化技術目前存在的問題

目前自動化技術的問題主要是體現在設計監控系統上，經常會出現網絡監控的速度無法跟上地現象。因為整個自動化系統需要監控的地方越來越多，所以對設備控制與監控就提出了更高的要求，所以水電站中就要使用更多的探頭和電纜，如果網絡的速度無法滿足控制需求，就很容易出現丟失數據或者傳輸推遲現象，最后給水電站帶來嚴重的損失[6]。

四、發展趨勢

雖然目前我國水電站的規模差距較大，但是自動化系統技術還是不斷的提高了水電站整體運營的效率。為了和國外發達國家水電站自動化發展趨勢一致，水電站中的自動化系統應該朝著信息化、開放化和分布式的方向發展。

結語：

水電站作為我國供電系統中重要的部分，運營的質量和效率都會對供電系統的質量產生很大的影響。在水電站運營中實現自動化技術，不僅可以提高水電站運營的穩定性和經濟性，還可以節省運營成本，創造良好的效益，為水電站的發展提供技術保障。

參考文獻：

[1]黃興榮，劉仁江.淺談中小型水電站綜合自動化系統的應用[J].科技資訊，2014，05：25.

[2]鄧國琦.小電流接地系統絕緣監察技術在水電站中的應用和發展[J].四川水力發電，2009，S1：97-100.

[3]孫智.恩施州車壩水電站綜合自動化系統通信網絡基礎平臺數字化改造設計[J].湖北民族學院學報（自然科學版），2011，02：206-208.

[4]趙國勝，景陽靖.水電站電氣自動化應用問題探討[J].科技創新導報，2013，21：21.

[5]劉聰.機械液壓過速保護系統在水電站中的應用研究[J].中國新技術新產品，2014，11：142-143.

[6]施沖，馬杰，周慶忠.水電站自動化建設30年回顧與展望[J].水電自動化與大壩監測，2009，06：1-6.