水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改進(jìn)思路研究

【摘要】在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，人們對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性以及自動(dòng)化程度的要求越來越嚴(yán)格，對(duì)此文章主要對(duì)水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，希望可以提升整個(gè)水電站的安全性、穩(wěn)定性，進(jìn)而增強(qiáng)其整體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與效益。

【關(guān)鍵詞】水電站；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)及改進(jìn)；思路研究

水電站自動(dòng)控制的主要目的就是要保障水電站水輪發(fā)電機(jī)組的可靠性、穩(wěn)定性、運(yùn)行的安全性，保障整個(gè)水電站區(qū)域電網(wǎng)以及電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，真正的實(shí)現(xiàn)水電站的“無人值班、關(guān)門運(yùn)行”的效果。

1、水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在發(fā)電系統(tǒng)中，不僅僅需要電氣數(shù)據(jù)，也需要傳感器，這樣才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行的有效測(cè)量。但是在多數(shù)的水電站中并沒有遠(yuǎn)程的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，沒有實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)葉開度的聯(lián)控，同時(shí)在電網(wǎng)允許的狀況之下，其整體的來水量要小于發(fā)電用水量的時(shí)候，發(fā)電機(jī)組單位水量的發(fā)電量就會(huì)顯著下降；其來水量高于發(fā)電的用水量的時(shí)候，整個(gè)發(fā)電機(jī)組則沒有實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷的運(yùn)行，導(dǎo)致其多余的水量被浪費(fèi)掉，直接的降低了用戶的整體經(jīng)濟(jì)效益。

而水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)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(yè)，可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的、無間斷的對(duì)前池液位的實(shí)際變化數(shù)值的采集，在通過通訊以及遠(yuǎn)傳信號(hào)將其傳送到自動(dòng)化控制的系統(tǒng)中使其完成量化以及智能化的計(jì)算，這樣就可以為導(dǎo)葉的開度以及機(jī)組的運(yùn)行數(shù)量提供較為重要的數(shù)據(jù)信息支撐。

2、水輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中并沒有水輪機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的控制系統(tǒng)，直接導(dǎo)致其轉(zhuǎn)速并不是穩(wěn)定的狀態(tài)，同時(shí)因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)為恒磁場(chǎng)運(yùn)行模式，導(dǎo)致整個(gè)供電站的服務(wù)質(zhì)量相對(duì)較低。水輪輪轉(zhuǎn)速無法及時(shí)有效的檢測(cè)，如果在一些失磁以及電網(wǎng)負(fù)荷出現(xiàn)劇變的狀況之下，就會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的安全隱患問題。

現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于電力系統(tǒng)的正常頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定，而水輪機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電的頻率有著直接的關(guān)系。穩(wěn)定、可靠的轉(zhuǎn)速測(cè)量可以為電網(wǎng)提供較為穩(wěn)定的支持。轉(zhuǎn)速在整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中有著重要的作用，在整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的啟動(dòng)、停機(jī)以及運(yùn)行過程中有著積極的作用與影響。在啟動(dòng)的過程中，合適的轉(zhuǎn)速就會(huì)可以穩(wěn)定電壓，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在運(yùn)行過程中，可以直接的反應(yīng)其實(shí)際的負(fù)荷變化狀況，進(jìn)而有效的避免出現(xiàn)飛車問題。而在停機(jī)的過程中，轉(zhuǎn)速測(cè)量數(shù)值可以為手動(dòng)制動(dòng)動(dòng)飛輪提供相關(guān)數(shù)據(jù)支撐，加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)葉控制機(jī)構(gòu)的管理，進(jìn)而做到自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，提升整體操作的安全性。

3、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的控制中并沒有自動(dòng)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無法基于電網(wǎng)與機(jī)組的實(shí)際狀況的變化而產(chǎn)生變化，無法保障其整體的功率比，進(jìn)而導(dǎo)致供電功率因數(shù)無法滿足實(shí)際的電網(wǎng)需求，導(dǎo)致其供電質(zhì)量的降低，考核標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)標(biāo)。

勵(lì)磁系統(tǒng)是整個(gè)發(fā)電機(jī)機(jī)組中較為關(guān)鍵的調(diào)節(jié)設(shè)備，其主要技術(shù)就是選擇合適的勵(lì)磁裝置。將原有的恒磁場(chǎng)勵(lì)磁力方式變?yōu)榇艌?chǎng)自動(dòng)勵(lì)磁。只要通過一鍵啟動(dòng)的方式就可以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁控制的全自動(dòng)，可以真正的實(shí)現(xiàn)無人值守。

4、導(dǎo)葉開度控制系統(tǒng)

導(dǎo)葉的開度控制系統(tǒng)在實(shí)踐中可以與水位監(jiān)測(cè)、智能采集、勵(lì)磁等相關(guān)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)共同的聯(lián)動(dòng)，可以在出現(xiàn)水頭、負(fù)載、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等變化中對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，進(jìn)而保障整個(gè)機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性以及高效性。在實(shí)踐中基于經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)原則，可以通過三相異步交流電動(dòng)機(jī)作為主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而三相電就是利用電源切換開關(guān)的方式對(duì)電網(wǎng)電源的狀況進(jìn)行判斷，然后在利用在變速箱之上安裝的角度對(duì)導(dǎo)葉角度進(jìn)行系統(tǒng)的反饋。同時(shí)在實(shí)踐中也可以通過遠(yuǎn)程的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)導(dǎo)葉開關(guān)的手動(dòng)動(dòng)作，進(jìn)而對(duì)導(dǎo)葉開度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督。

5、智能監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化系統(tǒng)

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要就是通過機(jī)械式的現(xiàn)場(chǎng)儀表開展工作，缺乏遠(yuǎn)傳以及控制性特征，無法真正的做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)相關(guān)關(guān)鍵部位進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)。自動(dòng)化的水平相對(duì)較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，其投入相對(duì)較高。同時(shí)一些設(shè)備相對(duì)較為老化，機(jī)組安全運(yùn)行的水平較低，在非正常狀態(tài)之下對(duì)機(jī)組以及電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)踐中對(duì)其進(jìn)行部分改造，合理的選擇控制器、控制模塊以及開關(guān)電源等，監(jiān)控部分在改造之后可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)于數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)操作界面之上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的歸檔，進(jìn)而進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)信息的查詢以及實(shí)時(shí)趨勢(shì)等相關(guān)功能。一些設(shè)備在實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，可以對(duì)于一些較為重要的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行低限報(bào)警。

人機(jī)界面的主界面在實(shí)踐中主要就是對(duì)機(jī)組中各個(gè)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視以及顯示，通過遠(yuǎn)程的方式對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行觀察，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。其自動(dòng)狀態(tài)就是通將設(shè)備動(dòng)作通過PLC程序的邏輯進(jìn)行自動(dòng)的完成；手動(dòng)的狀態(tài)，就是可以單獨(dú)的對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作。

歷史趨勢(shì)查詢界面可以對(duì)特定時(shí)間段中的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)的歸檔記錄，可以為用戶提供良好的數(shù)據(jù)支撐、報(bào)警畫面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的報(bào)警歸檔處理，讓相關(guān)用戶可以在第一時(shí)間了解實(shí)際狀況，進(jìn)而及時(shí)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(shù)，可以實(shí)時(shí)采集各個(gè)信息參數(shù)，在機(jī)組狀態(tài)轉(zhuǎn)變的狀況之下，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)作、保護(hù)以及操作指令，進(jìn)而在根本上降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。

結(jié)束語(yǔ)：

對(duì)水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)，可以在根本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制與管理，可以有效的降低設(shè)備的故障幾率，體恒整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全系數(shù)，增強(qiáng)其整體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與效益。

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