智能化控制技術(shù)在大中型水電站改造中的應(yīng)用

陳艷

摘? 要：由于一些水電站建設(shè)的時(shí)間較早，智能化水平也就比較低，在當(dāng)前信息化社會(huì)環(huán)境中，對水電站進(jìn)行相應(yīng)的智能化改造，已經(jīng)受到社會(huì)中人們重點(diǎn)的關(guān)注。通過在水電站中應(yīng)用相應(yīng)的智能化控制技術(shù)，能夠有效節(jié)省相應(yīng)的人力物力，并有效提高工作的效率，對水電站的工作進(jìn)行有效的監(jiān)控。文章闡述傳統(tǒng)大中型水電站存在的相關(guān)問題，分析了水電站改造中應(yīng)用智能化控制技術(shù)的必要性，并探討了大中型水電站改造中智能化控制技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能化;大中型水電站;控制技術(shù);改造應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV736? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）03-0100-02

Abstract： Due to the early construction of some hydropower stations， the level of intelligence is relatively low， in the current information society environment， the corresponding intelligent transformation of hydropower stations has received the focus of attention in the society. Through the application of the corresponding intelligent control technology in the hydropower station， the corresponding manpower and material resources can be effectively saved， the work efficiency can be effectively improved， and the work of the hydropower station can be monitored effectively. This paper expounds the related problems existing in the traditional large and medium-sized hydropower stations， analyzes the necessity of applying intelligent control technology in the transformation of hydropower stations， and discusses the application of intelligent control technology in the transformation of large and medium-sized hydropower stations.

Keywords： intelligence; large and medium-sized hydropower stations; control technology; transformation and application

引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的水電站建設(shè)得到了迅速的發(fā)展，不管是在建設(shè)規(guī)模上還是相關(guān)技術(shù)水平上，在國際上達(dá)到了領(lǐng)先的地位，取得了極大的成就。通過利用水電站進(jìn)行發(fā)電，不僅能夠改變傳統(tǒng)單一的電能生產(chǎn)模式，也能夠?qū)ψ匀唤绲乃Y源進(jìn)行有效的分配，不斷完善相應(yīng)的供電體制。在電網(wǎng)體系中水電站也是其中重要的組成部分，能夠保障電網(wǎng)的工作效率以及供電的持續(xù)性。隨著我國相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，在大中型水電站的改造中，智能化控制技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，并在相關(guān)設(shè)備的改造升級(jí)中得到了極大的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)水電站的智能管理。通過使用智能化控制技術(shù)，在保證水電站運(yùn)行安全的同時(shí)，有效提升水電站的運(yùn)行工作效率和經(jīng)濟(jì)性。

1 傳統(tǒng)水電站中存在的相關(guān)問題

1.1 水電站相關(guān)設(shè)備沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

對于大多數(shù)建造時(shí)間比較早的水電站，相關(guān)設(shè)備大多數(shù)沒有使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成大多數(shù)水電站中的大量關(guān)鍵設(shè)備都要連接到中央監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，比如調(diào)速器、主變壓器保護(hù)裝置等，由于相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)廠家不同，設(shè)備的通信方式、協(xié)議都不一致，這也導(dǎo)致相關(guān)工作人員會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，不但降低了水電站機(jī)組的運(yùn)行效率，而且也會(huì)影響到相關(guān)設(shè)備檢修的效率。

1.2 管理水平相對落后

對于傳統(tǒng)的水電站而言，在運(yùn)行的過程中相關(guān)管理方法及技術(shù)都相對落后，對相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控、操作沒有實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的智能化，整體的智能化水平也相對較低。當(dāng)水電站運(yùn)行過程中的發(fā)電機(jī)出現(xiàn)相應(yīng)的異常情況時(shí)，水電站不能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能，造成水電站機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性降低。

1.3 智能化水平相對落后

一般的智能化系統(tǒng)主要作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、人機(jī)展示功能，缺乏對收集到的數(shù)據(jù)的整理和分析，或者由于具有較大的專業(yè)跨度，不能夠?qū)χ悄芑到y(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的分析。相關(guān)智能化設(shè)備的性能較差，質(zhì)量也比較差等。

2 水電站采用智能化控制技術(shù)的必要性

2.1 保證水電站電能的質(zhì)量

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對電站的供電的質(zhì)量的要求越來越高，而電能的質(zhì)量好壞主要是根據(jù)頻率和電壓的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行判斷，但是依靠人工手段進(jìn)行相應(yīng)的操作難以滿足時(shí)代發(fā)展下人們對電能質(zhì)量的要求。通過采用智能化控制技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)的頻率和電壓進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到保持頻率和電壓的目的，提高供電的質(zhì)量。

2.2 提高水電站工作的安全性

在水電站改造中應(yīng)用相應(yīng)的智能化控制技術(shù)，能夠提高水電站的自動(dòng)化水平，使得能夠快速、準(zhǔn)確啟動(dòng)相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，幫助工作人員實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)分析，并及時(shí)判斷相應(yīng)的安全事故，這樣不僅能夠避免相關(guān)事故的繼續(xù)擴(kuò)大，也能夠保證水電站電能生產(chǎn)的持續(xù)性。同時(shí)在水電站的各關(guān)鍵流程中使用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置，可以很好的降低由于人工操作造成相關(guān)安全事故的發(fā)生。

2.3 實(shí)現(xiàn)水電站發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

在水電站的運(yùn)行過程中，水輪機(jī)組進(jìn)行滿負(fù)荷工作是一種理想的運(yùn)行狀態(tài)，但在實(shí)際的運(yùn)行情況中，由于水流量、機(jī)組存在故障等多方面的因素，使得很難達(dá)到理想的運(yùn)行狀態(tài)。通過應(yīng)用智能化控制技術(shù)，可以使水電站的系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的水利條件，計(jì)算出最適合的運(yùn)行組數(shù)，能夠達(dá)到利用較少的水生產(chǎn)出較多的電能的目標(biāo)。

3 水電站設(shè)備智能化控制實(shí)現(xiàn)的相關(guān)措施

3.1 建設(shè)智能化視頻系統(tǒng)

通過建立智能化視頻系統(tǒng)能夠促進(jìn)水電站工作效率的提升，可以改善相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平。智能化視頻系統(tǒng)在建設(shè)的過程中要具有相應(yīng)的移動(dòng)偵測功能，這也可以幫助工作人員及時(shí)了解和掌握水電站的工作進(jìn)程和狀態(tài)，同時(shí)有效幫助工作人員進(jìn)行設(shè)備的操作和相關(guān)事故的處理，增加員工進(jìn)行操作的準(zhǔn)確率，提高員工和水電站的工作效率。

3.2 水電站智能巡檢功能的實(shí)現(xiàn)

在水電站的改造過程中進(jìn)行智能化建設(shè)，能夠節(jié)省相應(yīng)的人力物力，并提高工作的效率，同時(shí)也可以對水電站設(shè)備進(jìn)行智能巡檢，保證相關(guān)工作人員能夠及時(shí)掌握水電站的工作狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)信息。在智能化水電站管理系統(tǒng)中要具有相應(yīng)的信息發(fā)布功能、洪水預(yù)測功能等其他方面的監(jiān)控功能，從而保證工作人員能夠及時(shí)掌握水電站的相關(guān)情況，及時(shí)對水電站的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，保證水電站中設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3 智能化分析決策控制系統(tǒng)

在水電站智能化建設(shè)過程中，可以在水電站的智能化管理系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的智能分析決策控制系統(tǒng)。將相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)以及水電站的工作情況發(fā)送到智能分析決策控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)通過分析相應(yīng)的大數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作中存在的相關(guān)問題，從而保證水電站的正常工作。

4 智能化控制技術(shù)在水電站改造中的應(yīng)用

4.1 自動(dòng)控制水輪發(fā)電機(jī)組

水電站機(jī)組的監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)⒈O(jiān)測到的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)，這時(shí)計(jì)算機(jī)就會(huì)啟動(dòng)設(shè)置好的運(yùn)行程序，對水電站機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行相應(yīng)的判斷，然后再根據(jù)相應(yīng)的邏輯規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的控制。通常在智能化控制技術(shù)下可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開、關(guān)，發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相等功能;能夠?qū)λ娬镜淖罴堰\(yùn)行機(jī)組數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)的控制，將相關(guān)負(fù)荷智能分配到相應(yīng)的機(jī)組設(shè)備中，保持水輪發(fā)電機(jī)的低成本運(yùn)行;當(dāng)水電站的機(jī)組發(fā)生相應(yīng)的意外情況或者其外部系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的安全事故，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組的運(yùn)行頻率降低時(shí)，計(jì)算機(jī)中的預(yù)設(shè)程序會(huì)將備用的機(jī)組啟動(dòng)，從而來維持整個(gè)水電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;相反，當(dāng)處于汛期的狀態(tài)使得頻率過高時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)相關(guān)預(yù)設(shè)程序?qū)⒁恍C(jī)組關(guān)閉。

4.2 監(jiān)控相關(guān)輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

在水電站的發(fā)電機(jī)組中包含一些主要的輔助設(shè)備，這些輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)同樣對水電站的穩(wěn)定生產(chǎn)有著重要的影響。在水電站進(jìn)行改造的過程中，智能化控制技術(shù)在輔助設(shè)備的運(yùn)行中得到了較為廣泛的應(yīng)用。在智能化控制技術(shù)下，通過采用“監(jiān)測設(shè)備、控制設(shè)備、控制方式”的方法，收集到相關(guān)輔助設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)在接收到相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫和相關(guān)內(nèi)容預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的比較，對輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的判斷，并對設(shè)備的電氣參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的控制。

通過對設(shè)備中的定子和轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行相應(yīng)的檢測，來判斷是否處于正常的狀態(tài);對定子繞組的鐵芯溫度進(jìn)行檢測并做出相應(yīng)的判斷;對水電站機(jī)組的潤滑度和變速系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等進(jìn)行檢查，判斷相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)是否正常;當(dāng)水電站機(jī)組中相關(guān)輔助設(shè)備出現(xiàn)一些故障時(shí)，通過智能化控制系統(tǒng)都能夠及時(shí)的檢測出來，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保護(hù)和處理，同時(shí)也會(huì)將相關(guān)故障信息傳送給工作人員。

4.3 監(jiān)控和保護(hù)相應(yīng)的電氣設(shè)備

在水電站進(jìn)行發(fā)電的過程中，需要依靠相應(yīng)的變壓器、母線、輸電線路等一些主要的電氣設(shè)備，監(jiān)控和保護(hù)這些電氣設(shè)備，也是水電站改造過程中智能化控制技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容。在應(yīng)用智能化控制技術(shù)的過程中，通過使用PT、CT等設(shè)備對相關(guān)電氣量進(jìn)行采集，進(jìn)而判斷相關(guān)設(shè)備是否發(fā)生相應(yīng)的故障，并根據(jù)故障的具體情況采取相應(yīng)的措施。

在應(yīng)用智能化控制技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測的過程中，對于一些不會(huì)對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行直接危害的情況，只需要進(jìn)行相應(yīng)的警告保證工作人員了解就行，比如機(jī)組冷卻水源中斷、溫度超限以及油槽油面異常等情況。當(dāng)出現(xiàn)超過保護(hù)整定限制的相關(guān)故障時(shí)，智能化控制系統(tǒng)不僅會(huì)跳開相應(yīng)的斷路器，而且也會(huì)關(guān)閉相應(yīng)的機(jī)組進(jìn)水閘門，比如導(dǎo)水葉剪斷、機(jī)組速度過快并且調(diào)速器失靈、鋼管爆破等情況。

4.4 智能化控制技術(shù)下的水電能調(diào)度

在相關(guān)智能化控制技術(shù)作用下，對水電站的水電能調(diào)度進(jìn)行相應(yīng)的控制，主要包括電能的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)運(yùn)行以及生產(chǎn)檢修等方面。對于電能的生產(chǎn)質(zhì)量，水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著較多的任務(wù)，比如調(diào)頻、調(diào)相以及備用等。通常在汛期的時(shí)期中，應(yīng)該對水量進(jìn)行充分的利用，通過相關(guān)智能化控制技術(shù)的調(diào)度作用，保證全部機(jī)組能夠投入到運(yùn)行當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的滿發(fā)、多供等功能。

從生產(chǎn)運(yùn)行方面，在水電站進(jìn)行運(yùn)行的過程中，往往會(huì)受到不同河流之間補(bǔ)償調(diào)節(jié)的影響，在選擇相應(yīng)的運(yùn)行方式時(shí)需要考慮較多的因素，比如火電站、水電站之間電力補(bǔ)償?shù)挠绊懙取８脑煊?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)功能，對服務(wù)器、運(yùn)算器的性能進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)大，從而提升數(shù)據(jù)信號(hào)處理的效率，提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行速度等。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的水電站建設(shè)得到了迅速的發(fā)展，對水電站進(jìn)行相應(yīng)的智能化改造，能夠有效節(jié)省相應(yīng)的人力物力，并有效提高工作的效率，對水電站的工作進(jìn)行有效的監(jiān)控。同時(shí)，智能化控制技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，并在相關(guān)設(shè)備的改造升級(jí)中得到了極大的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)水電站的智能管理。

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