水電站綜合自動化控制技術(shù)的研究

陳文鑫

摘 要：水電站中自動化的實現(xiàn)主要是通過計算機監(jiān)控技術(shù)，替代傳統(tǒng)的人工監(jiān)管對于整個水電站的情況，進行定時檢查并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，這種方式不但實現(xiàn)了“無人值班”或“少人值守”的工作方式，減輕了勞動強度，還提高了水電站的工作效率。但是，我國水電站綜合自動化控制技術(shù)剛起步不久，在技術(shù)方面還存在著許多問題，為此加強對水電站綜合自動化控制技術(shù)分析，對于不斷提高水電站綜合自動化控制水平具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：水電站;綜合自動化;控制

1水電站自動化系統(tǒng)的概述

由于水電站的選址一般會處在山區(qū)，遠離城市的地方，水電站的工作人員會在一個惡劣的環(huán)境下值班與工作。水電站實施自動化系統(tǒng)的目的一方是為了盡可能改進水電站工作人員面對的惡劣工作環(huán)境。應(yīng)用計算機監(jiān)控技術(shù)實時的對水電站的各個設(shè)施進行監(jiān)督管理，智能的記錄實時的各項數(shù)據(jù)，以此達到無人值班的效果。伴隨著時代的發(fā)展，依據(jù)國家對電力體制革新的相關(guān)規(guī)定，要求“廠網(wǎng)分離，競價上網(wǎng)”，水電站的工作量急劇加大，依然采用傳統(tǒng)人工管理方式，會被市場所淘汰，即便贏得了發(fā)電上網(wǎng)這一寶貴的機遇，也會因為設(shè)備落后的原因無法跟上發(fā)電工作，不但影響發(fā)電工作，也降低了經(jīng)濟效益。因此，實現(xiàn)水電站自動化系統(tǒng)是非常有必要的。水電站的綜合自動化是依據(jù)計算機監(jiān)控系統(tǒng)而構(gòu)建的。這種控制系統(tǒng)的功能是對于整個水電站的調(diào)配，包括水庫狀況的監(jiān)控，所有設(shè)備的啟動和終止，以及負荷如何分配的智能化運算，并且可以實時的連接上級相關(guān)部門達到數(shù)據(jù)共的目的。

2水電站綜合自動化控制范圍

2.1對水工建筑物進行自動化控制

通過綜合自動化控制技術(shù)可以實現(xiàn)對水工建筑物的自動化控制，通過對水電站閘門、攔污柵以及水電站上下游水位等進行監(jiān)視、控制，確保水電站安全穩(wěn)定運行。

2.2對水輪發(fā)電機組進行自動化控制

通過綜合自動化控制技術(shù)可以實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組的自動化控制，不但對其運行方式進行控制，而且還可以對水輪發(fā)電機組以及輔助設(shè)備的運行進行控制。在上述過程中，綜合自動化技術(shù)可以完成水輪發(fā)電機組的開關(guān)機、并列、發(fā)電和調(diào)相之間轉(zhuǎn)換等操作，使其按照設(shè)定的程序自動運行。綜合自動化技術(shù)還可以對發(fā)電機組各組件的電量、溫度及其工作狀況等進行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時自動完成相關(guān)保護性操作，從而不斷提高水輪發(fā)電機組的安全系數(shù)。

3水電站自動化作用

3.1提高工作的可靠性

水電站實現(xiàn)自動化后，一方面可通過各種自動裝置快速、準(zhǔn)確、及時地進行檢測、記錄和報警，既可防止不正常工作狀態(tài)發(fā)展成事故，又可使發(fā)生事故的設(shè)備免遭更嚴(yán)重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過各種自動裝置來完成水電站的各項操作和控制（如開停機、并列），不僅可以大大減少運行人員誤操作的可能，減少了發(fā)生事故的機會，而且還可加快操作或控制的過程，尤其在發(fā)生事故的緊急情況下，可保證系統(tǒng)的安全運行和對用戶的正常供電具有非常重大的意義。

3.2保證電能質(zhì)量

電壓和頻率作為衡量電能質(zhì)量好壞兩項基本指標(biāo)。電壓正常偏移不超過額定值的±5%，頻率正常偏移不超過額定值的±0.2-0.5HZ。電壓或頻率的穩(wěn)定主要取決于電力系統(tǒng)中無功功率和有功功率的平衡，因此要維持系統(tǒng)電壓和頻率在規(guī)定范圍內(nèi)，就必須迅速而又準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)有關(guān)發(fā)電機組發(fā)出的有功和無功功率。特別是在發(fā)生事故的情況下，快速的調(diào)節(jié)或控制對迅速恢復(fù)電能質(zhì)量具有決定性的意義，而這個過程單純靠手動操作，無論在速度方面還是在精度方面都是難于實現(xiàn)的，只能借助于自動裝置來完成。可見提高水電站的自動化水平是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要措施之一。

3.3提高運行的經(jīng)濟性

水電站實現(xiàn)自動化后，可根據(jù)系統(tǒng)分配給電站的負荷和電站的具體條件合理地進行調(diào)度，保持高水頭運行，同時合理選擇開機臺數(shù)，使機組在高效率區(qū)運行，以獲得較好的經(jīng)濟效益。如何實現(xiàn)各電站合理最優(yōu)調(diào)度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對于梯級電站來說尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統(tǒng)、航運、灌溉、防洪等多項要求，經(jīng)濟運行條件復(fù)雜，單憑人工控制很難實現(xiàn)，實現(xiàn)自動化以后，將有助于電站經(jīng)濟運行任務(wù)的實現(xiàn)。特別是對于具有調(diào)節(jié)能力的水電站，應(yīng)用綜合自動化控制技術(shù)不但可對水庫來水進行預(yù)報計算，還可綜合水位、流量、系統(tǒng)負荷和各機組參數(shù)等參量按經(jīng)濟運行程序進行自動控制，大大提高運行的經(jīng)濟性。

3.4提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件

水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠離城鎮(zhèn)，職工長期生活在較差的環(huán)境之中。水電站實現(xiàn)自動化后，很多工作都是由各種自動裝置按一定的程序自動完成，用計算機監(jiān)控系統(tǒng)來代替人工操作及定時巡回檢查、記錄等繁雜勞動，大大改善運行人員的工作和生活環(huán)境，減輕了勞動強度，提高了運行管理水平。同時還可減少水電站運行人員，實現(xiàn)無人值班（或少人值守），提高勞動生產(chǎn)率，降低運行費用和電能成本。

4水電站自動化控制

4.1計算機監(jiān)控系統(tǒng)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)水電站的實際情況，對輔助功能進行優(yōu)化及改造，可以使計算機監(jiān)控系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中發(fā)揮更好的控制功能。但是需要根據(jù)實際情況對水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行選擇，一般情況下新建的水電站主要是以全自動化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)為主，但是在對相對老舊水電站進行改造的過程中，通常需要使計算機和常規(guī)控制設(shè)備相結(jié)合，進而實現(xiàn)水電站的計算機監(jiān)控功能。計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要包括遙測、遙控、通信以及遙調(diào)4個功能，常用于語音、可視化以及視像等設(shè)備。

4.2消防監(jiān)控系統(tǒng)

消防監(jiān)控系統(tǒng)通常采用火情探測器，當(dāng)有火情出現(xiàn)時，探測器就會發(fā)出一種信號，該信號經(jīng)過一定的處理，進而產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，并將處理的信息通過串行通信接口與水電站的計算機監(jiān)視系統(tǒng)進行通信，確定火災(zāi)的具體位置及火災(zāi)處理措施，這種異步通信的方式對于火情的及時發(fā)現(xiàn)和解決有一定的積極作用。總之，水電站消防監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有一定的監(jiān)控作用，同時在一定程度上實現(xiàn)了對水電站的通風(fēng)以及滅火系統(tǒng)的控制。

4.3水文自動測報系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)中的水文自動測報系統(tǒng)可以自動地對水電站進行水利檢測，主要是對水電站的各項水利信息進行實時動態(tài)監(jiān)控，象水情、汛情等。并且水文自動測報系統(tǒng)的實時監(jiān)控功能還可以及時地對水利信息進行收集、處理、預(yù)報。在小型水電站自動化系統(tǒng)改造的過程中，需要根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞剑壳八娬局谐Ｓ玫氖浅滩ㄍㄐ拧⒍滩ㄍㄐ乓约靶l(wèi)星通信方式。

5結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民群眾物質(zhì)文化生活水平不斷的提高，全社會對電力的需求日益增強，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。水電站中應(yīng)用自動化控制技術(shù)，可以很大程度上節(jié)約成本，減輕工作人員壓力，增加工作效率，是水電站改變傳統(tǒng)管理模式進入數(shù)字化管理的正確路線。為了滿足社會對高質(zhì)量電能和發(fā)電效率的要求，需對老舊水電站進行以計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合自動化改造，新建水電站需實現(xiàn)無人值班或少人值守的目標(biāo)，以提高水電站的運行可靠性及效率。對水電站進行綜合自動化改造還有另外一個目的，就是可以改善水電站員工的工作環(huán)境，減少巡回檢查、手寫記錄等不必要的重復(fù)性勞動，從而降低水電站運維成本。

參考文獻

[1]盧少軍.水電站綜合自動化的應(yīng)用[J].大科技，2018（26）：166-167.

[2]卓其昌.綜合自動化系統(tǒng)在小型水電站的應(yīng)用[J].大科技，2021（8）：61-62.

[3]袁彬.水電站監(jiān)控中的微機綜合自動化技術(shù)應(yīng)用探討[J].科學(xué)與財富，2020（2）：328.