對水電站電氣自動化應用問題的探討

【摘要】水力發電作為一種清潔環保電能的生產方式，對促進我國社會經濟的良好發展具有重要意義，電氣自動化技術在水電站中的應用對提升水電站運行的可靠性和水電站的發電效率具有重要作用。基于此，本文主要對電氣自動化技術在水電站中的應用進行分析，僅供參考。

【關鍵詞】水電站；電氣自動化；應用

1、引言

自動化應用可直接反映出水電站現代化程度，同時也保證了水電站運行的安全，是保障水電站安全穩定運行的重要措施。水電站電氣自動化需承擔自動監測發電機輔助設備與發現機組運行狀態的責任，執行自動操作的相關任務，并發出實現擬定的報警信號。水電站的電氣自動化水平是衡量水電站現代化水平的重要標志，因此，合理解決水電站電氣自動化應用中存在的問題，以確保水電站的良好運營。

2、水電站電氣自動化的概述

2.1 水電站電氣自動化的定義

所謂的水電站電氣自動化主要指在水電站的建設運行過程中利用電氣自動化，即利用機械、電氣、電子等一些先進的技術設備來保證水電站的安全運行。在水電站運行前，對設備進行合理設定，即可保證在無人或較少人員參與的情況下完成計劃程序的運行。

2.2 水電站電氣自動化的主要內容

2.2.1 對水電站主要電氣設備的監視、控制和保護

輸電線路、變壓器、母線是水電站的主要電氣設備，水電站自動化的主要內容之一就是保護、控制、監視這些設備，并以其運行數據為依據對輸電線路是否暢通、母線是否異常、變壓器工作是否正常進行判斷。

2.2.2 自動監測和控制電站水輪發電機組運行狀況

機組監控設備是實現水電站發電機組運行狀況有效控制的主要設備，控制室計算機從監控設備及時接受機組的監控數據，計算機根據預先設定的程序機對發電機組的運行情況進行判斷，并發出處理相應問題的命令。

2.2.3 監視和自動檢測水電站輔助設備運行情況

實現水電站自動化技術的基礎之一是對水電站運行設備的各項參數進行檢測，及時發現其中存在的不足和缺陷，并自動向系統發出警報，以確保解決問題的時效性和及時性，進而實現水電站電氣自動化技術的功能。

3、水電站電氣自動化應用的主要范疇

3.1 運行電氣設備的自動化檢測

為了保障水電站日常運行和維護工作的順利開展，應對水電站的自動化運行設備的各項參數進行檢測，主要包括水輪發電機組及其主要輔助設備、水工建筑及操作設備等。

3.2 實現水電站的自動化操作

自動化系統根據控制對象的不同可完成不同操作，具體包括以下方面的內容：①運動操作系統、故障報警系統、開關站設備操作等；②實現水工建設設備的自動化操作，主要包括機組取水閘門、泄水閘口等；③實現水電站公用設備的自動化操作，比如排水系統、壓縮空氣系統等。

3.3 自動化控制的應用

水電站在運行過程中的自動化控制主要是通過自動化裝置完成的，在這個過程中主要對脈沖進行有效控制，設備按照事先制定的程序進行水電機組的啟停和發動機的調相等工作，當出現運行異常，若發電機組運行頻率較低的話，自動化裝置可自動將備用設備投入到系統運行中，或者將出現異常的設備切斷。

3.4 水電站相關設備的自動化保護

水電站自動化保護措施的實現主要包括以下三個基本層次：①發出故障警告，比如發電機組軸承的冷卻水源終端、軸溫過高、潤滑油膜出現異常等，自動化系統主要通過其末端的傳感器來獲得這些參數的實時變化情況，提醒相關人員及時采取處理措施，以確保設備的安全運行；②自動關閉進水閘門，若水電站出現緊急情況的話，自動化系統不僅能跳開斷路器，還能自動關閉發電機組的進水閘門，避免事故范圍的進一步擴大；③聯鎖跳閘停機，若設備在運行過程中出現參數異常的話，比如軸溫過高、推力軸承及壓油裝置異常等，系統將會自動啟動驅動斷路器，實現停機操作。

4、水電站中電氣自動化的具體應用

4.1 軸流漿式水輪機調速器中PLC的應用

現階段，軸流漿式水輪機被大規模應用于中低水頭電站中，在水電站實際運行的過程中，其水輪機葉片所發生的變化可相應擴大水輪機的動行水頭范圍，大大降低了設備的運行成本，提高水電站運行的經濟效益。目前，諸多廠商在制造水輪發電機組的過程中都會考慮到上述問題，選取一組不用水頭的導葉開度和槳葉轉角的協聯曲線，調整制造廠商則會根據該曲線對調速器內導葉和漿葉之間的協聯關系進行合理調整，但通常立論數據會和實際運行存在一定偏差，因此，系統運行效果會受到不同程度的影響，而利用PLC可編程控制器的調速器可有效解決該類機組調整器所出現的問題。

4.2 調節水庫式電站調速器中PLC的應用

一般情況下，水庫式電站運行水頭的變化范圍較大，其設計主要依據水輪機水頭的調速器和起動開度，若遇到電站水頭降低，或者是水輪機處于低水頭的運行狀態，應及時更換芯片或增加開度指示儀中的串接電阻；若遇到電站水頭更小于設計水頭的情況，應及時換回芯片或將串聯電阻撤除。但PLC可編程控制器的使用可根據水頭大小對其進行修改，以此來改變起動開度，從而保障水庫式電站的穩定運行。

5、結語

綜上所述，電氣自動化技術在水電站中的應用已成為社會經濟發展的必然趨勢，有利于提高水電站工作的可靠性和安全性，使水電站提供的電能質量得到保證，可大大提高水電站運行的經濟效益和社會效益，從而促進水電站自動化的持續發展。

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作者簡介：王駿 （1985-）男 工程師 本科 主要從事水利水電工程電氣專業設計。