農(nóng)村小型水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)研究

石育弟（懷集縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室，廣東　懷集　526400）

農(nóng)村小型水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)研究

石育弟
（懷集縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室，廣東懷集526400）

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)農(nóng)村小型水電站也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，小型水電站的單機(jī)容量和總?cè)萘颗c以前相比也變得越來越大。小型水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)為水電站的安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在一定程度上起到了重要的作用，但是我國(guó)當(dāng)前水電站自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)，在提高水電站各種設(shè)備工作的可靠性，確保電站的穩(wěn)定運(yùn)行與電能質(zhì)量，以及減少運(yùn)行人員等多個(gè)方面仍然有進(jìn)一步提升的空間。基于此，針對(duì)農(nóng)村小型水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)進(jìn)行探討。

農(nóng)村；小型水電；自動(dòng)化設(shè)備

1　小型水電站自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)地域遼闊，河流眾多，蘊(yùn)藏水能資源非常豐富。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)民用電量也在逐漸增加。所以，在當(dāng)前形勢(shì)下，加快開發(fā)清潔、生態(tài)、可再生的水電資源（即電能）是非常有效益的。其中，電能的特點(diǎn)是能夠同時(shí)完成發(fā)電、供電和用電，這是由于其生產(chǎn)、傳輸、分配與消費(fèi)是一個(gè)連續(xù)的過程。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)功率不足情況時(shí)，會(huì)降低系統(tǒng)頻率。如果電力系統(tǒng)內(nèi)的無功功率盈缺時(shí)，那么將會(huì)使得系統(tǒng)電壓降低或者升高。

目前，我國(guó)小型水電站自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)具備比較扎實(shí)的基礎(chǔ)，這也是我國(guó)小型水電站自動(dòng)化發(fā)展前景更加廣闊的必要條件。小型水電站生產(chǎn)的安全性與經(jīng)濟(jì)性和電力系統(tǒng)電能的質(zhì)量，主要是由水電站自身的自動(dòng)保護(hù)裝置和遠(yuǎn)方控制、手動(dòng)操作來進(jìn)行保證的［1］。隨著水電站電力系統(tǒng)的逐步擴(kuò)大，電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式和結(jié)構(gòu)也變得非常復(fù)雜。因此，水電站綜合自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)的實(shí)施是水電站的安全性與可靠性的一項(xiàng)有力保證。我國(guó)的小型水電站自動(dòng)化是以計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)作為平臺(tái)，后經(jīng)20多年的發(fā)展已經(jīng)逐步走向成熟，從而使得水電站實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化。所以，當(dāng)前我國(guó)小型水電站的自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)正處于一個(gè)推廣應(yīng)用快速發(fā)展的階段。

2　小型水電站自動(dòng)化控制過程

2.1自動(dòng)開機(jī)

小型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用的是一鍵開機(jī)方式，就是在用戶按下一體自動(dòng)化屏上的開機(jī)按鈕鍵或者在上位機(jī)上發(fā)出開機(jī)指令時(shí)，假如開機(jī)條件成立，自動(dòng)化控制裝置就會(huì)自動(dòng)發(fā)出開機(jī)指令，那么自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給水輪機(jī)機(jī)械液壓操作器，然后打開水輪機(jī)導(dǎo)葉開度，這時(shí)開機(jī)就完成了。

2.2調(diào)速、啟勵(lì)、調(diào)壓和并網(wǎng)

在開完機(jī)之后，水輪機(jī)械液壓操作器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉行程到空載位置，如果頻率達(dá)到勵(lì)磁啟勵(lì)水平時(shí)，水電站自動(dòng)化裝置發(fā)出啟勵(lì)信號(hào)，在勵(lì)磁系統(tǒng)接收到啟勵(lì)信號(hào)后使發(fā)電機(jī)建壓，微機(jī)勵(lì)磁裝置會(huì)受到自動(dòng)化裝置控制，這樣才能夠調(diào)節(jié)勵(lì)磁的大小從而使得發(fā)電機(jī)電壓與網(wǎng)電電壓非常相近。在壓差合格、相差合格及頻差合格時(shí)，自動(dòng)化裝置會(huì)自動(dòng)發(fā)出合閘指令，然后斷路器合閘，機(jī)組和電網(wǎng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)［2］。

2.3自動(dòng)運(yùn)行

經(jīng)過同期并網(wǎng)之后，小型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)按照整定功率來進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉行程與勵(lì)磁，從而讓水輪發(fā)電機(jī)組能夠非常快速且穩(wěn)定地達(dá)到整定的有功功率與功率因數(shù)下運(yùn)行，在運(yùn)行的一系列過程中，用戶也可以按照自身需要來調(diào)整整定功率，改變整定值以后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到整定值。

2.4自動(dòng)關(guān)機(jī)

當(dāng)用戶在上位機(jī)上發(fā)關(guān)機(jī)指令或者按下關(guān)機(jī)按鈕時(shí)，小型水電站自動(dòng)化設(shè)備開始降低其功率；當(dāng)其功率自動(dòng)下降到一定的數(shù)值以后會(huì)發(fā)出分閘指令，斷路器分閘，然后給水輪機(jī)機(jī)械液壓操作器發(fā)出關(guān)機(jī)指令，接力器自動(dòng)關(guān)到全關(guān)位置，轉(zhuǎn)速會(huì)慢慢下降到0。

3　小型水電自動(dòng)化設(shè)備改造技術(shù)

為了提高水電站自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)水平，采用微機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)。這種監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)是由工業(yè)控制和計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成的。其作用是對(duì)水電站運(yùn)行的操作、信息管理和監(jiān)視以及優(yōu)化控制，來對(duì)全廠的事件和事故進(jìn)行記錄、報(bào)警、畫面顯示和報(bào)表打印，以及進(jìn)行開關(guān)站與公用輔助設(shè)備的遠(yuǎn)方操作控制［3］。現(xiàn)在的控制單元采用的是集中組屏布置，然后完成對(duì)于各個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制及繼電保護(hù)的功能。直流系統(tǒng)所選用的是微機(jī)控制的高頻開關(guān)電源，這種系統(tǒng)的電池所采用的是鉛酸免維護(hù)蓄電池，電池的總?cè)萘繛?0Ah，微機(jī)控制器能夠經(jīng)過通信接口和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

小型水電站室內(nèi)外高壓變配電系統(tǒng)大多數(shù)都是屬于20世紀(jì)80年代末90年代初的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是淘汰產(chǎn)品或者是高能耗產(chǎn)品，并且由于多年的運(yùn)行，都已經(jīng)達(dá)到了電氣設(shè)備的使用期限。但受到資金阻礙，僅對(duì)高低壓配電設(shè)備和戶外多油斷路器等進(jìn)行更換。例如，高壓開關(guān)柜更換少油斷路器為VS1-10真空斷路器，對(duì)部分損壞互感器進(jìn)行更換，戶外斷路器改為ZW8-40.5型真空斷路器。

4　結(jié)語

針對(duì)小型水電站建設(shè)工期短、見效快以及水電站遠(yuǎn)離城市等特點(diǎn)，從控制投資規(guī)模、提高供電質(zhì)量和供電可靠性上，應(yīng)當(dāng)積極推廣使用通過網(wǎng)絡(luò)，把監(jiān)控、調(diào)速、勵(lì)磁與水電站的其他控制系統(tǒng)融為一體化設(shè)計(jì)，并且采用組屏或者就地分散式來構(gòu)成水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

［1］梁榮彩.探討農(nóng)村小型水利水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)［J］.技術(shù)與市場(chǎng)，2013（3）：66-68.

［2］胡勇峰.淺析水利水電工程中的施工技術(shù)管理［J］.管理觀察，2011（26）：187.

［3］駱國(guó)棟.探討農(nóng)村小型水利水電自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)［J］.科學(xué)之友，2013（8）：43-44.

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