水電站自動控制系統的設計及改進思路研究

【摘要】在科學技術的不斷發展過程中，人們對電力系統的可靠性以及自動化程度的要求越來越嚴格，對此文章主要對水電站自動控制系統進行了改造，希望可以提升整個水電站的安全性、穩定性，進而增強其整體的經濟價值與效益。

【關鍵詞】水電站；自動控制系統；設計及改進；思路研究

水電站自動控制的主要目的就是要保障水電站水輪發電機組的可靠性、穩定性、運行的安全性，保障整個水電站區域電網以及電網運行的穩定性以及安全性，真正的實現水電站的“無人值班、關門運行”的效果。

1、水位監測系統

在發電系統中，不僅僅需要電氣數據，也需要傳感器，這樣才可以實現對其他相關數據進行的有效測量。但是在多數的水電站中并沒有遠程的水位監測系統，沒有實現與導葉開度的聯控，同時在電網允許的狀況之下，其整體的來水量要小于發電用水量的時候，發電機組單位水量的發電量就會顯著下降；其來水量高于發電的用水量的時候，整個發電機組則沒有實現全負荷的運行，導致其多余的水量被浪費掉，直接的降低了用戶的整體經濟效益。

而水位監測系統在實踐中主要就是通過具有高度的可靠性以及高分辨率的智能化的儀表開展作業，可以實現持續的、無間斷的對前池液位的實際變化數值的采集，在通過通訊以及遠傳信號將其傳送到自動化控制的系統中使其完成量化以及智能化的計算，這樣就可以為導葉的開度以及機組的運行數量提供較為重要的數據信息支撐。

2、水輪機轉速測量系統

在傳統的水電站自動控制系統中并沒有水輪機轉速測量的控制系統，直接導致其轉速并不是穩定的狀態，同時因為勵磁系統為恒磁場運行模式，導致整個供電站的服務質量相對較低。水輪輪轉速無法及時有效的檢測，如果在一些失磁以及電網負荷出現劇變的狀況之下，就會導致較為嚴重的安全隱患問題。

現階段我國對于電力系統的正常頻率標準進行了規定，而水輪機轉速與發電的頻率有著直接的關系。穩定、可靠的轉速測量可以為電網提供較為穩定的支持。轉速在整個發電系統中有著重要的作用，在整個發電系統的啟動、停機以及運行過程中有著積極的作用與影響。在啟動的過程中，合適的轉速就會可以穩定電壓，保障電網的穩定性。在運行過程中，可以直接的反應其實際的負荷變化狀況，進而有效的避免出現飛車問題。而在停機的過程中，轉速測量數值可以為手動制動動飛輪提供相關數據支撐，加強對導葉控制機構的管理，進而做到自動關閉導葉，提升整體操作的安全性。

3、勵磁調節系統

在傳統的控制中并沒有自動的勵磁調節系統，無法基于電網與機組的實際狀況的變化而產生變化，無法保障其整體的功率比，進而導致供電功率因數無法滿足實際的電網需求，導致其供電質量的降低，考核標準無法達標。

勵磁系統是整個發電機機組中較為關鍵的調節設備，其主要技術就是選擇合適的勵磁裝置。將原有的恒磁場勵磁力方式變為磁場自動勵磁。只要通過一鍵啟動的方式就可以實現勵磁控制的全自動，可以真正的實現無人值守。

4、導葉開度控制系統

導葉的開度控制系統在實踐中可以與水位監測、智能采集、勵磁等相關系統可以實現共同的聯動，可以在出現水頭、負載、機組運行狀態等變化中對其進行及時的調整，進而保障整個機組的安全性、穩定性以及高效性。在實踐中基于經濟性的基礎原則，可以通過三相異步交流電動機作為主要的執行機構，而三相電就是利用電源切換開關的方式對電網電源的狀況進行判斷，然后在利用在變速箱之上安裝的角度對導葉角度進行系統的反饋。同時在實踐中也可以通過遠程的方式實現對整個導葉開關的手動動作，進而對導葉開度進行實時的監督。

5、智能監測及自動化系統

傳統的控制系統主要就是通過機械式的現場儀表開展工作，缺乏遠傳以及控制性特征，無法真正的做到實時監控、對相關關鍵部位進行自動的調節。自動化的水平相對較低，勞動強度較大，其投入相對較高。同時一些設備相對較為老化，機組安全運行的水平較低，在非正常狀態之下對機組以及電網設備進行有效的保護。

自動化控制系統在實踐中對其進行部分改造，合理的選擇控制器、控制模塊以及開關電源等，監控部分在改造之后可以實現實時的監控，對于數據系統采集的數據顯示在人機操作界面之上，可以實現對數據信息的歸檔，進而進行歷史數據信息的查詢以及實時趨勢等相關功能。一些設備在實踐中可以實現遠程操作，可以對于一些較為重要的機組參數進行低限報警。

人機界面的主界面在實踐中主要就是對機組中各個采集點的數據進行監視以及顯示，通過遠程的方式對數據信息進行觀察，進而實現遠程操作現場的設備動作。其自動狀態就是通將設備動作通過PLC程序的邏輯進行自動的完成；手動的狀態，就是可以單獨的對相關設備進行操作。

歷史趨勢查詢界面可以對特定時間段中的機組參數進行自動的歸檔記錄，可以為用戶提供良好的數據支撐、報警畫面可以實現對現場數據的報警歸檔處理，讓相關用戶可以在第一時間了解實際狀況，進而及時處理，這樣才可以在根本上保障其整體的安全性。

在改造之后的智能化儀表參數，可以實時采集各個信息參數，在機組狀態轉變的狀況之下，自動化控制系統的各項動作、保護以及操作指令，進而在根本上降低人們的勞動強度。

結束語：

對水電站自動控制系統進行設計與改進，可以在根本上實現自動化的控制與管理，可以有效的降低設備的故障幾率，體恒整個機組運行的安全系數，增強其整體的經濟價值與效益。

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