淺析電氣自動化在水電站中的應用

曾云波

（梅州市梅西水庫工程管理處 廣東省梅州市 514794）

淺析電氣自動化在水電站中的應用

曾云波

（梅州市梅西水庫工程管理處 廣東省梅州市 514794）

近年來，隨著電子技術和計算機技術的廣泛開展應用，有效的推動了水利設施自動化的水平，水電站自動化控制技術越來越成熟，而且在當前一些新建入改擴建水電站中，電子自動化應用十分廣泛，有效的推動了我國水電站現代化發展的步伐。本文分析了水電站電氣自動化的內容，并進一步對電氣自動化在水電站水輪發電機組中的應用進行了具體的闡述。

水電站；電氣自動化；內容；水輪發電機組；應用

近年來我國加快了水電站的建設工作，我國水電站生產的電能占總體電能的比重也呈上升的趨勢。水電站在發電過程中，主要是利用水能，不僅成本較低，而且沒有污染產生。水力發電中主要是利用自然界水的位能差來進行發電，利用水的壓力或是流速來帶動水輪機旋轉，水輪機再帶動發電機運行，從而將水能轉化了機械能，機械能變為電能。在整個過程中，水輪發電機組作為非常重要的設備，其發電功率較大。因此將電氣自動化充分的在水輪發電機組上進行應用，有效提高提高水輪發電機組自動化元件的穩定性和靈敏性，提高水電站自動化控制水平，為水利工程建設帶來更顯著的效果。

1 水電站電氣自動化的內容

1.1 自動檢測

在水電站運行過程中，對電站運行設備的各項參數進行檢測作為水電站自動化的重要基礎，因此在具體工作中，需要對水電站機組、輔助設備、變電開關設備、電站公用設備管、水工建筑物及其操作設備等進行檢測，通過對電流、電壓、功率、電能、頻率、功率因數、溫度、轉速、波位、壓力、流量、機械振動等進行檢查、監視和記錄，針對具體的檢測結果才能實現自動操作、自動控制和自動保護，可以說自動檢測作為電站安全運行的重要環節。

1.2 自動操作

（1）機組的自動操作。要求以一個脈沖自動按照預定的順序完成下列操作，即開機并并入系統、停機、發電轉調相、發電轉抽水等。這個脈沖命令既可以自中央控制室發出（集中控制方式），也可以自機旁盤發出（就地控制方式），操作的對象包括機組及其附屬設備。

（2）電站公用設備的自動操作。這包括壓縮空氣系統、排水系統、廣用供電系統等。

（3）水工建筑物設備的自動操作。這包括溢洪閘門的操作、引水式水電站首部機組取水口閘門的操作等。

（4）全廠性操作。如報警信號系統、遠動通訊系統、開關站設備的操作等。

1.3 自動控制

從自動控制原理進行分析，機組的自動操作、電站公用設備的自動操作及全廠性操作等都屬于開環控制性質，水電站中還有部分操作屬于思維閉環性質，如調速器、勵磁調節器等，通過對調速器整定值進行改變能夠對機組的有功出力進行控制，同理，當對勵磁調節器的整定值進行改變時，也能夠對機組的無功出力實現控制。調速器和勵磁調節器作為水電站最基本的自動控制裝置，可以將其設置成機組調節設備，這樣可以將全站機組作為一臺機組來進行調整，使其不僅能夠接受上一級自動裝置的命令，同時還能夠接受電站值班人員給定的命令。

1.4 自動保護

（1）報警。對于不立即危害機組的不正常運行情況，加發電機定于溫度超限、推力軸承或導軸承溫度升高、油槽油面過高或過低、機組冷卻水源中斷等，保護就自動發出警告或同時投入備用，使運行人員嚴密監視情況發展，并采取措施，消除產生不正常情況的根源，或者轉移負荷使故障機組退出運行。

（2）跳閘停機。當機組發生推力軸承、導軸承溫度過高或壓油裝置油壓過低等不允許繼續運行的事故情況時，保護就自動跳開斷路器并停機。

（3）快速關閉進水閘門（或閥）。有些事故如事故停機時遙上導水葉剪斷銷剪斷，機組過速且調速器失靈，或壓力銅管爆破等，自動保護除跳開斷路器并停機外，還要關閉機組的進水閘門（或閥）或動作事故配壓閥。

2 電氣自動化在水電站水輪發電機組中的應用

在科學技術快速發展帶動下，水電站自動化水平也有了大幅度的提升，水輪發電機組自動化元件數量越來越多，并在水電站運行中發揮著非常重要的作用。但由于當前水輪發電機組自動化設計還存在一些不足之處，這對水電站電氣自動化控制的實現起到了一定的制約，因此加快推動水電站水輪發電機組中電氣自動化的應用，重視設備選型和自動化設計，從而提高水輪發電機組自動化控制水平。

2.1 PLC在軸流槳式水輪機調速器中的應用

中低水頭電站廣泛使用軸流轉漿式水輪機。由于它的水輪機葉片隨水不同可與導葉協聯動作而使水輪機的運行水頭范圍增大。這樣可為電廠創造更多經濟效益。水輪發電機組制造廠家為其制造的水輪機提供了一組不同水頭下導葉開度與漿葉轉角的協聯曲線，調整器制造廠按此曲線設置了調速器內導葉與漿葉的協聯關系。但是由于實際電站運行時，水輪機水頭的變化及上下游水位的變化，與廠家提供參數相差甚遠。因此對于此類機組的調整器須采用可改變程序的PLC可編程控制器的調速器。在機組試運轉過程中和今后的運行中可先針對不同水頭及上、下游水位及手動協聯導葉、漿葉，取得最佳協聯曲線，并對原協聯曲線進行更改，保證機組處于最佳運行狀態。

2.2 PLC在調節水庫式電站調速器中的應用

對于水庫式電站，由于其運行水頭變化范圍較大，因此對于此類電站的調速器和起動開度通常都會按水輪機的設計來對設計水頭。但在這種設計情況下，一旦水輪機處于低水頭下運行時，電液調整器無法保證機組達到額定轉速。通常情況下需要更換芯片或是在開度指示儀中串接電阻才能增加調整器的起動開度。而當電站水頭小于設計水頭時，又需要換回芯片或是對串接電阻于是行撤除才能保證機組開機不會出現過速的問題。針對于上述問題，可以采用PLC可編程控制器，這樣能夠根據電站水頭的變化情況來對程序進行修改從而保證起動開度的合理性和科學性。

3 結束語

當前我國一些小型水電站在運行過程中普遍存在自動化程度低的問題，這對水電站效益的發揮帶來了一定的影響，因此需要加強電氣自動化在水電站中的應用，對水電站水輪發電機組進行自動化改造，實現其增容擴效，為水電站電氣自動化的實現奠定良好的基礎。

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1004-7344（2016）18-0109-01

2016-6-1