在水電站中電氣自動化技術的運用探討

黃婷

【摘 要】水電站又稱為水廠，與人類生活息息相關，緊密聯系。水電站是發電的重要場所，水力發電是滿足人們用電需求的重要途徑，同時水電站還具有防洪、灌溉等功效，是促進我國社會經濟發展的綜合性工程設施。隨著科學技術的進步和發展，自動化技術逐漸運用到各行業之中，并取得了顯著的成就。其中水電站也不例外，自動化技術在水電站中的有效運用，大大提高了水電站的工作效率，提升了水電站經濟效益，優化水電站電力運作。本文主要分析了水電站中電氣自動化技術的運用策略。

【關鍵詞】水電站；自動化技術；運用；策略

我國水能資源豐富，無論是蘊藏總量、技術開發量及其年開發量等來說，在世界上都具有一定優勢。水力發電是我國電能供應的重要組成部分，與火電廠發電相比，水力發電具有能耗低，環境污染小等優勢。當前，社會經濟的迅猛發展背景下，對電能需求量不斷提升，我國水力發電迎來了新的發展機遇的同時，其中存在的問題也逐漸顯示出來，主要有我國水力資源開發仍舊處于落后的水平，水利發電方式傳統老舊，自動化程度有待引進和加強。自動化是水電站發展的必然趨勢，是水電站現代化程度的重要體現。引入自動化技術，能夠提高水電站的運行效率，節約人力成本，對水電站經濟效益的實現有著巨大的現實意義。筆者結合實際經驗，從水電站電氣自動化的內容分析入手，探討了水電站電氣自動化技術運用策略。

1水電站電氣自動化的內容

1.1監控水輪發電機組運行狀態

對水輪發電機組運行狀態進行監控主要包括兩大方面：首先是要實現設備開關機、調相轉發電及發電轉調相的智能化控制，使得上述操作能在預先設計的程序下自主獨立完成；其次，維持水輪發電機組的低成本自動運行，智能控制啟動的機組數目，在機組間實現負荷的有效分配，按照電站實際規模和系統要求，自動調節機組的無功和有功功率等。此外，當發電機組遇到意外情況或者某些電力系統發生意外事故而導致電力系統頻率降低時，預先設定的程序會自動啟動備用機組；相反，在汛期到來系統頻率過高時，程序會智能關閉某些機組，以此自動調節電力系統設備，使其合理、高效運行，即使沒有工人在場也能對發電機組運行狀態實行實時智能監控。

1.2監控主要輔助設備運行狀態

水電站的設備包括較多的輔助器件，這些器件的正常運行是保證機組正常工作的基礎。因此，要檢測發電機組的轉子和定子電路是否安全；檢測機組電機定子繞組鐵芯溫度是否在正常范圍；監督檢查發電機組潤滑度以及制冷系統、變速系統等是否正常工作。不論以上哪個部分出現故障，電氣自動化系統都會根據程序迅速分析事件危害，并立即響應應急程序，啟動相應的保護措施，同時將故障信息以警報的形式通知工作人員，從而降低傳統應急事件處理方式導致的損失。

1.3監控和保護機組外電氣設備

除了上述發電機組和主要輔助設備外，水電站還有大量的其他電氣設備，如變壓器、輸電線路等。對這些設備進行自動化監控，對整個發電過程至關重要。電氣自動化技術能在變壓設備、輸電線路出現故障時及時切斷電源，并準確計算出故障點，通知工作人員及時處理，從而減少了因查找故障位置而花費的時間。

1.4監控機組外輔助設備運行狀態

完整的水電站除了發電機組、機組主要輔助設備及機組外電氣設備外，還有非常多的機組外輔助設備，如各種空壓機、水泵和油泵等。此外，水電站大壩及閘門等都對整個發電過程非常重要，故也需應用電氣自動化技術檢測閘門是否能正常啟動；檢測水位高低，水位過高或過低時自動及時報警等。

2水電站電氣自動化技術分析

2.1自動監控技術

水電站中利用電氣自動化技術可以進行監控，實現自動監控水電站中運行的所有設備。其監控技術分為三個模式：遠程監控模式、集中監控模式以及總線監控模式。其中遠程監控是指利用多個CPU一起運行進行監控，避免某處發生故障影響整個監控系統，且該監控模式使用的電纜量相對較少，經濟投入少，但其使用的CAN總線對通訊的速度有一定程度的影響。集中監控是指水電站內所有的設備集中與一個處理器進行監控。該監控模式對處理器的質量要求極高，否則會影響實際監控效率和降低處理器的運行效率，但其較大程度上降低了經濟成本。除此之外，集中監控模式需要多條電纜的支持，加之電纜易發生破損，存在安全隱患。總線監控模式是指利用局域性網絡、現場總線以及以太網等先進網絡技術對水電站中的設備運行狀態進行監控，該監控模式具有低經濟成本、通訊量高、監控裝置易安裝等特點，且較大程度上增加了水電站自動化技術的可靠性。

2.2PLC控制技術

在水電站中電氣自動化技術還應用在可編程序控制器技術中，其主要表現在以下兩個方面：一方面是PLC應用在軸流漿式水輪機的調速器中，另一方面是水電站中水庫式的電站調速器。前者由于我國中低水平水電站無法確定軸流式水輪機發電的水頭和水位，從而對發電機組的參數設置不準確，降低了電機組的運行效率。所以，利用自動化技術可編程序控制器進行調整電機的速度，可以準確的獲得水頭、水位以及其他參數的準確數據，再利用該控制技術繪制協聯曲線，讓電機組在最佳狀態進行工作。而后者是應為水電站中水庫式的電站水頭范圍較大，利用氣輪機液壓調節器無法使機電組在額定功率下工作，只有利用可編程序控制器對水庫式的電站水頭高度進行調整，讓其處于最適位置，確保機組在額定狀態下工作。

3水電站中電氣自動化的具體運用

3.1自動檢測

水電站中的自動化檢測主要是指，對各項設備的運轉參數進行精準化、科學化的技術檢測。自動檢測所涵蓋的系統設備主要有：操作設備、發電機組、輔助設備、變電開關、水庫設備裝置、建筑類設備等。檢測參數設定的對象有：電流、溫度、水位、電壓、波位、壓力、頻率、機械轉速、轉角、轉速等[2]。經過監測，各路系統將信號返回到主控系統，并轉化為圖像、數字進行綜合研究，之后加以完好存儲。

3.2自動控制

水電站電氣自動化的各項裝置的控制對象以脈沖為主，完成水電站的調相轉發電和設備啟停等操作。水電系統的各參數設定后，裝置運轉在安全檢測條件下進行運轉。如果遇到事故，電氣自動化的技術運用可使備用設備自行開啟，同時停止原先運轉中的設備裝置，并發射警示信號，告知檢修者開展及時檢修。此外，按照系統需求對發電機組參數做出自行診斷，能夠保證運轉機組運轉的穩定性，避免出現供電不足或過多的問題。

3.3自動保護

水電站中系統的自動保護是指，系統對各工作機組進行防護設置，有效防止機組設備受到過多損傷。參數設定完成后，水電站中各機組在運轉的同時，可實現自動化的檢測和控制。發現干擾工作機組的實際因素時，系統可對其進行記錄、觀察及綜合分析，并發送警報和啟動自動防護裝置。

4 結語

自動化技術在水電站中的運用，大大提高了水電站運行效率，提升了水電站運行的穩定性、安全性，保證了水電站工作的順利開展的有效實施。水電站電氣自動化技術主要有自動監控技術、PLC控制技術，筆者結合實際經驗，分析了水電站電氣自動化技術要點，探討了自動檢測、自動控制和自動保護等運用策略，以期為推動我國水電站的穩定運行，促進水電站的長足發展盡上一份綿薄之力。

參考文獻：

[1]水電廠電氣自動化設備的可靠性探討[J].文建強，羅美鳳.建材與裝飾.2016（46）

[2]分析水電廠電氣自動化控制設備的可靠性[J].鄧祎.科技與企業.2015（07）

[3]水電廠電氣自動化設備的可靠性研究[J].黃新星.電子技術與軟件工程.2014（12）

[4]水電站電氣自動化應用不足點分析及解決措施[J].周夢陽.低碳世界.2019（02）

[5]淺談電氣自動化在日常生活中的應用[J].王凱.科學技術創新.2019（06）

（作者單位：四川華電瀘定水電有限公司）