水電站自動化技術及其應用

彭易

摘 要：當前，隨著我國經濟不斷飛速發展，水利工程建設已經取得了顯著的成績，水電站作為水利工程的重要組成部分，同時也作為主要的清潔能源之一，為社會的發展以及保護生態環境做出了重要的貢獻。在水能資源總量有限，以及人口老齡化導致的人力資源日趨寶貴的背景下，自動化技術的發展與運用對于水電站的價值也越來越大。本文主要研究水電站自動化相關技術，以及分析自動化技術的運用在水電站運行管理中的價值。

關鍵詞：水電站;自動化技術;效率

水電站的管理以及控制水平在一定程度上會對電站經濟效益產生非常積極的影響，同時也是水電站工程建設中非常基礎性的內容。在水電站運行管理階段中，適當利用自動化技術能夠更好的縮減生產運行管理成本，進而不斷提高電站整體工作效率以及各類資源利用效率，同時也能更好的確保水電站工作的安全性以及可靠性[1]。

1 水電站自動化技術的運用

隨著現代科學技術的不斷進步發展，自動化技術在水電站中的運用愈加普遍。我國第一座自動化水電站——官廳水電站建于1955年12月27日，距今已有近65年時間，然而日新月異的科學技術設備，使得水電站自動化系統不僅能在舊基礎上不斷進行更新，而且能將使用場景拓展至新的領域，為自動化技術的不斷發展不斷注入新活力、新動力、新潛力。因此，不同推動自動化技術的發展、提高自動化技術的水平，能為提高水電站運行總體的效率以及質量打下堅實的基礎。

1.1完善油水氣系統的自動化控制

科學設定油水氣系統的管理參數，逐步在充分確保系統穩定性以及安全性的前提下，給水電站輔助設備的正常運轉提供助推力。在進行排水系統的管理階段中，實施泵空載啟動控制，其目的在于更好的利用電磁轉向閥技術。在油泵收到啟動信息后，利用優化卸荷閥的方法，把主油路進行接通，最終保證油泵系統的正常供油。為了避免油泵發生帶壓啟動的情形，可運用自動化編程的方式，不斷調整泵組的工作狀態，使其不但能夠更好的提高油泵的工作效率，而且能夠延長油泵的使用壽命、增加使用年限。在實施氣罐的故障檢修過程中，可運用聯絡閥向氣罐以及制動等步驟實施供氣操作。

1.2優化水庫式電站調速器的自動化技術

利用水庫式電站的調速器實施工作，可更好的維持設備狀態的變化范圍。按照水輪機對于水頭的起動開度情況對調速器進行自動化控制，在水輪機低于水頭的工作情形下，利用開度指標儀的電阻串聯實現調整管理工作，能夠更好的提高調速器的工作效率。利用可編程的自動控制器，將水頭的高低變化設計成高效的啟動開關，進而確保水電站調速器的正常運作[2]。

1.3水電站自動化控制系統的運用

水電站自動化控制系統通常劃分為以下幾個部分：首先就是水電站的PC端，運用智能測控裝置以及信息化繼電保護裝置，輔助差異化類型的輸入以及輸出的接口，最終確保工程質量的達標及目標的實現;其次就是水電站的分布式控制系統，其利用無線網絡功能，把智能裝置以及不同類型的控制站進行合理協調，最終完成分層的監控方式。最后就是計算機可編程的程序控制器，其主要按照具體規模以及功能實施劃分，從大到小，這也是從計算機數字化操作模式實際需求進行劃分。水電站自動化控制系統特征較為顯著，其界面組態也較為靈活多樣化。人機交互接口性能相對較好，實施系統的調試以及具體設計都按照簡便操作的準則。另外不斷利用開放式的體系框架，使得層次更加清晰，自動化系統的擴展性相對更強，最終也使得系統升級也變得更加簡便、快捷。利用分層分布的管理系統，不斷優化自動化調控系統的性能，最終可以讓水電站具備更好的靈活性以及分散性等特征。

水電站自動化控制系統的性能較為優秀，具體來看，首先就是可以不斷協同完成水電站的自動化管理工作，譬如詳細記錄電站的設定參數指標，自動融合生成運行報表，同時按照記錄的操作情況，落實構成運行熱暖的防震等工作;其次在水電站運行的自主控制方面，可以從水電站的實際發展現狀入手，研發全新技術，譬如利用自動電壓控制AVC、以及斷電器操作等技術，最終更好的提高水電站管理的實際效率;然后就是健全完善通信系統，利用自動化管理方式，在辦公自動化網絡和上級調度等方面，完善計算機系統的通信功能，對水電站的信息以及資源的優勢進行共享，其對于不斷提高系統管理效率具有重要的作用;之后就是完善自動化技術對于水電站相關數據的詳細記錄以及監視水電站的發電及運行情況。計算機監控機制可自主對于搜集到的數據信息實施整理并加以研究，譬如對于水電站事故的報警限制條件進行分析計算，并同時進行詳細的記錄工作;最后就是監控主變以及發電機等輔助設備的工作情況，并同時加以保護，這可以在一定程度上確保水電自動化系統的合理利用。

1.4工業電視監控系統在電站自動化中的運用

工業電視屬于監視工業生產階段的通信系統，其可以非常及時以及準確的反饋管理和生產的相關信息，也給水電站的工作決策和生產管理提供了參考依據。工業電視監控涵蓋了數碼監控錄像機以及控制鍵盤等相關設備，可把前端生產信息通過視頻形式傳輸至分控室以及主控室中。

1.5自動化技術在控制油以及水方面的運用

水電站采用自動化技術，不但能夠更好的提升工作效率，而且能夠更充分的節省資源。譬如運用油氣水控制系統，能夠實時監控油氣資源以及水資源的運用情況，從而更加充分的確保自動化系統整體運行的通暢性。運用油氣水系統控制時，為了確保自動化技術具有高精準度，不那么必須對各種自動化設備設置預定的參數指標，如果油氣水系統發生意外情況，其自動化系統能夠快速定位故障區域，同時通過相關的控制系統采取保護手段[3]。

1.6PLC在渦輪螺旋槳調速中的運用

PLC屬于一種可編程控制器，其利用對機械內部運作情況的相關數據，對設備發出不同類型的操作指令，譬如邏輯運算，以及算數運算等指令。利用適當的操作指令，能夠更迅速的對相關設備進行調控，更加及時的傳輸設備運行數據，最終使得在調控水電站中的軸流轉槳式水輪時，具有更高的效率，同時還可以不斷提升渦輪螺旋槳的運行速率。目前由于渦輪螺旋槳由不同的廠家生產，在調控方式上也會存在一定的差別，因此在轉速的控制方面必須針對渦輪螺旋槳的不同特性進行特定的改良，而這就必須從具體情況入手，優化自動控制調度方案，以便更好得調整其運轉速度。通過這種方式，就可確保水電站渦輪螺旋槳運轉速度滿足實際生產需求，使水電站得以更加安全和穩定的運行。

2.結語

如今，我國仍然處經濟高速發展時期，而能源是社會經濟發展的基石，社會生產與居民生活等場景對于電能的需求逐步提高，而這種趨勢在可見的未來還會持續相當長一段時間。同時在國家綠色發展理念的前提下，清潔能源已經成為我國將來的一個重點發展方向。在我國的清潔能源中，水電的占比巨大，在2018年的裝機規模已達到3.52億千瓦，占包含風電、光伏發電、生物質發電的清潔能源總量的48.35%，但經過對水資源多年的開發利用，水電的裝機量增速如今只有2.5%[4]，為四種清潔能源中最低。在水電裝機增速緩慢的背景下，提高現有水電站發電效率就變得愈加重要。水電站歷史悠久，不少老舊的水電站或是裝機量不能充分利用現有水資源，或是因為設備落后，在裝機量足夠的情況下，發電效率低下，水能轉換效率不足，而合理充分的利用自動化技術不僅可以很好的改善上述兩種情況，還可以極大的提高水電站運行管理的總體質量及效率。

參考文獻

[1]陳永興.水電站自動化技術及其應用[J].智能城市，2019（9）：180-181.

[2]何立軍.基于水電站自動化技術及其應用探究[J].數碼設計（下），2019，000（005）：156-157.

[3]莫建安.基于水電站電氣自動化應用問題及對策[J].大科技，2019，000（016）：67-68.

[4]2019年中國清潔能源水能、風電、光伏發展現狀及清潔能源發展前景分析.中國產業信息網.