淺析水電站電氣一次設備智能化技術

(遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118000)

0 引言

隨著經濟的快速發展，水電站在發電行業應用得越來越多。水電站能夠生成可再生能源，并具有較低的運營成本，能夠結合具體不同地方的需要進行有效的分配，同時也能夠對水利環境進行有效的改善。作為水電站不可忽視的一個環節，電氣設計的好壞與水電站的發電性能之間有很大的關系。

1 水電站設備智能化技術特點

在水電站運行過程中，應用電氣一次設備智能化技術，有其自身的特點和優勢。筆者就此對水電站電氣一次設備智能化技術特點進行分析。

1.1 電氣一次設備的智能化

在整個水電站系統中，電氣一次設備發揮著自身重要的作用，有著重要的地位。應用一次設備智能化能夠提升水電站監控設備的準確率和效率，能夠在一定程度上降低工作人員的工作難度，同時能夠對監控的質量進行有效的提升。在具體水電站運行的過程中，水電站智能系統與一次設備的信號和驅動回路進行兼容，從而促進一次設備進行有效的檢測和控制。應用電氣一次設備還能夠促進斷路器、互感器以及變壓器之間的系統化和一體化，從而對一次設備的工作質量和效率進行有效的提升，同時也能夠在一定程度上對二次設備的具體需求進行滿足，增加了水電站電力生產總量。

1.2 信息化的二次設備

水電站中的一次設備和二次設備一般應用在不同的方面，二次設備一般控制一些關鍵的設備，對較高負荷電壓進行有效的管理控制，一次設備應用的范圍則主要是生產、變換以及輸送工作。電壓控制裝置、防誤閉鎖裝置、故障錄波裝置、運動裝置以及測量控制裝置是二次設備中比較常見的設備。在應用水電站智能化時，電氣二次設備主要是在標準化和模塊化的基礎上，和相應的水電站系統之間進行有效的網絡連接，促進數字信息的進一步發展。電氣二次設備和傳統設備比較，能夠對I/O數量進行最大能力的減少，對具體的工作流程進行簡化，提升工作人員工作的便捷性，加強對不同電器設備的控制管理工作。

1.3 自動化的管理系統

在水電站智能化系統中，自動化的管理系統能夠對水電站不同設備的高效運行提供保障，對工作人員的檢測維修成本進行有效的降低，對水電站整體運行的質量和效率進行有效的提升。同時，自動化的管理系統還能夠對不同設備運行過程中產生的數據進行及時有效的分析，實現實時監控。如果有設備出現問題，自動化的管理系統功能能夠隨其中出現的問題的具體位置以及原因進行及時的了解，促進問題的有效的解決，并且能夠對存在故障的位置進行及時維修，降低對整體不同設備運行的影響，如圖1所示。

圖1 水電站自動控制系統

2 智能系統在水電站中的結構分析

以物理結構為分類依據，水電站能夠分為二次設備網絡化以及一次設備智能化。在現階段技術快速發展的基礎上，對水電站一次設備的設計已經能夠實現一體化的操作控制，促進多功能電氣一次設備的發展，使得電氣一次設備的功能更加全面，并且更加迷你，促進更加便利的設備安裝以及更加便利的設備維護工作。智能系統一般可以分為流程層、站控層以及中間層。對于流程層，能夠很好對網絡二次設備以及電氣一次設備結合，有效實現對不同設備的控制。流程層能夠對來自站控層的數據指令進行接收，從而控制電氣設備，實現對出現故障的位置進行維修，或是對設備進行有效的維護。流程層需要同時配置交流電電源和直流電電源，從而能夠有效應對中間層和站控層之間出現的故障，如果中間層和站控層出現故障，流程層能夠通過相應的操作，促進設備的自主運行，對水電站不同系統正常運行提供有效的保證。流程層的終端是站控層，站控層主要是對流程層進行協調管理，最終實現管理電氣設備。一般情況下，站控層會對流程層的信息進行有效的收納后，再對數據庫進行有效的建立，對相關的信息數據進行有效的維護和監控。如果電氣設備運行的過程中，站控層收到異常的信息，會直接對水電站的調控中心進行及時的反饋，從而使得相關的工作人員能夠結合具體異常的數據內容，對相應數據指數進行調改，對設備出現的故障或者問題進行及時的維修。同時，站控層為避免中斷監控設備風險，也會有自身獨特的方式，一般會區別于其他的信號，從而促進流程層的正常運行。中間層主要的作用是將流程層和站控層進行連接，保證兩層之間的通訊，即通過中間層，流程層能夠對接收的設備信息數據，對站控層輸出，從而保證在相關電氣設備出現問題時，能夠進行及時的維修以及調節。在水電站不同設備運行的過程中，中間層需要對流程層的數據進行有效的運算，并進行相應的統計，從而做出相應的判斷，對設備維護效率以及設備的監控效率進行有效的提升。

3 提升水電站電氣一次設備智能化效果策略

3.1 優化智能終端設計

在水電站相關設備運行的過程中，智能終端一般需要電纜或者光纜的材料，保證更好連接電氣一次設備。如果相關的設備出現故障，電氣一次設備能夠被智能終端控制，從而避免故障影響其他設備的運行，對故障設備進行及時的維修和調整。同時，智能終端還需要滿足相關的功能，如遙控分合、指令連鎖以及三項跳閘等。

3.2 對合并單元環節優化

在進行合并單元的過程中，需要首先分析處理電流瞬時值以及電壓的瞬時值，然后再合并單元，需要保證電流和電壓在合理的控制范圍，從而有效確保檢測以及保護相關的電力系統。同時，在保護和監控電力系統過程中，需要保證數據借口的數量，建立合并單元的智能組件，從而保證正常的通信工作。為了對智能組件功能進行有效的提升，在合并單元時，需要連接流程的交換機，使得測控裝置能夠及時收到相關的訊息，促進數據信息的接收，對裝置起到保護的作用。

3.3 優化狀態檢測裝置

智能化設備中的狀態檢測裝置能夠很好的對指令的采集處理，并且對數據進行有效的接收和發送。狀態檢測裝置能夠檢測局部放電情況、監測機構狀態以及機構狀態情況。對機構狀態進行監測，主要的監測對象是斷路器，主要檢測的內容包括斷路器的時間參數、速度參數以及電流波參數。在具體安裝時，在內置或外置的設備上，都能夠安裝狀態檢測裝置。此外，在選擇具體的裝置的過程中，需要傳感器具有的較為靈巧的體積、較高的靈敏度以及較長的使用壽命等。

3.4 對電氣主接線的設計優化

作為水電站電氣設計中的重要組成部分，電氣主接線是基礎部分的設計，是保證電站電力系統完整的重要部分，電氣主接線的設計質量與整體水電站的經濟性、可靠性以及安全性之間有重要的關系。在設計電氣主接線時，相關的工作人員需要對一定的設計原則進行相應的遵循。具體原則包括：其一，如果系統中的任何原件出現故障，不會影響整體穩定的系統運行；其二，如果系統中任何原件在維護檢修的過程中，不會對整體的系統安全產生影響；其三，是設計后實際操作過程中最好保證便捷性，降低誤操作的行為；最后，是要提升可行性，在二次回路接線時要提升簡易性。

3.5 優化短路電流計算

短路電流計算時水電站電氣一次設備設計的流程之一，與整體設計的質量有重要的關系。在對短路電流檢測時，需要在最大運行方式下進行檢測。同時，在計算短路電流的過程中，還需要簡化三相短路電流圖，計算單相、兩相和三相等值，對主接線部分的電路電流進行有效的計算。此外，在計算系統容量時，需要注意對電力系統的未來發展進行綜合的考慮。

3.6 加強設備選型和校驗工作

接地設備、照明設備、輸電設備、主變壓器、水輪發電機等是水電站一些主要的電氣設備。現階段，一些水電站在運行的過程中，較少人員值班是水電站管理模式的一個特點。因此在選擇設備時，需要將該特點進行相應的考慮，保證不同設備能夠正常的運行，同時也能夠滿足短期過電壓、短路產生的參數的產品。同時選擇設備的過程中，還需要保證設備能夠進行及時的維修和維護工作，考慮相關企業的成本投入，最好選擇運營經驗較豐富的設備。

3.7 優化接地及防雷設計

在設計過電壓保護時，相關的工作人員需要注意增加避雷針和避雷線共同應用的保護方式。在進行接地保護時，則需要注意按照相關的施工要求，保證施工人員的安全性。同時在進行接地設計的過程中，還需要結合實際情況，與自然形成接地網，對電位差進行有效的減少。

4 結語

水電站的相關設備運行，能夠對人們的生活水平進行有效的保證。在水電站中應用電氣一次設備智能化技術有重要的意義和作用。因此在具體的水電站運行的過程中，相關的設計人員要結合實際的情況，加強水電站智能化中不同環節優化工作。