小型水電站自動化改造分析

戴正科

摘要：本文首先詳細分析小型水電站自動化作用，并且以此作為基礎條件，充分結合小型水電站自動化問題進一步總結出小型水電站自動化改造策略。

關鍵詞：小型水電站;運行效率;引水系統;技術水平

小型水電站在整個行業中占據了十分重要的發展地位，普遍具備較高的發電水平和效率，為此在現代化科學技術不斷發展背景下，自動化控制系統在小型水電站運轉模式下得到了廣泛的推廣和宣傳。

一、小型水電站自動化作用

（一）提升運行標準化

傳統小型水電站運轉過程中，一般需要通過人工操作和系統控制等技術模式開展日常管理，雖然可以有效滿足水電站的日常運轉基礎要求，但是人為因素造成的影響則可能產生嚴重的遺漏問題，此種模式同樣增加了小型水電站自動化運轉過程中造成的安全風險和事故產生幾率，最終影響小型水電站基礎設備在實際運轉過程中的應用水平。其中自動化系統在信息操作技術、系統控制技術以及互聯網操作技術的不斷支持條件下，能夠針對小型水電站的運行情況開展系統化控制和管理，致使水電站各個施工項目以及運行設備在程序指令條件下可以更加穩定且安全運轉，從根本上避免由于人為操作失誤造成的問題產生，此種模式能夠有效減少小型水電站基礎運行產生的基礎概率，全面提高設備運行質量水平。

（二）提高運行效率

小型水電站在自動化系統運轉過程中使用先進的科學技術可以有效提高運行質量水平，進而有效完善由于人工操作存在的不足，除此之外，小型水電站在自身運轉環節上體現出較強專業化特點，為此技術人員需要充分利用信息操作技術、計算機控制技術等自動化系統針對水電站設備智能化控制和管理，有效防止小型水電站在運轉過程中可能產生問題以及故障的基礎概率。現階段小型水電站在發展的過程中會受到用電環境的影響，因此對其運行也提出了越來越多的要求，而自動化系統可以滿足不同的需求，并體現出水電站的現代化發展水平，為水電站運行效率及質量的提升提供良好的技術支持[1]。

（三）提高運行安全性

根據目前小型水電站自動化運轉系統的實際應用現狀進行詳細分析，具有高層次技術水平可以不斷提高設備運轉的安全系數，就新一步滿足小型水電站多元化運行需求，同時自動化管理系統則可以利用信息監測設備、數據傳輸設備等針對水電站運行過程中各項信息數據進行快速監測、信息記錄以及系統傳遞，并且針對水電站實際運行情況開展全面干預操作，進而及時且有效的針對小型水電站故障區域進行結構定位，防止由于設備故障問題對水電站帶來的嚴重安全隱患和故障問題，同時，自動化系統在運轉過程中還可以針對水電站實際運轉情況開展實施且全面的監督和控制，及時反饋出水電站基礎運行狀態，最終為水電站的安全運行提供更加穩定的保證。

二、小型水電站自動化問題

在大多數自主建立成的小型水電站建設在20世紀90年代初期，因此以上設備和系統已經運行了至少20多年，無論是機械設備使用壽命還是零部件維護都需要進行完善和改造，以上小型水電站由于建設規模相對較小，并且引水系統建設十分簡單，設備數量和種類同樣較少，所以大多數小型水電站需要根據實際地形情況建立。

（一）線路電壓較低

由于小型水電站系統運轉環節上總體裝機基礎容量相對較小，所以其線路電壓一般為10kV等級，并且線路傳輸距離不長，所以線路需要連接至其電站附近的10kV的電網系統，不能單獨鋪設電力線路傳輸結構[2]。

（二）單機容量較小

為了進一步使用基礎引水數量，從根本上提升小型水電站單機利用時間，系統需要設置機臺機組設備，而在總體設備基礎容量不斷降低情況下，其單機容量則必然會不斷降低，但是所降低的設備通常情況下不會超過單機的1000kW。

（三）設備額定電壓較低

由于單機設備的基礎容量不斷降低，為了盡可能減少經濟支出成本，系統需要使用低壓機組，并且額定電壓一般為400 V。但是小型水電站無論是設備還是結構零部件已經經過長時間的運轉，所以在設備運轉過程中展現出越來越多的問題和不足，并且該問題越來越嚴重，甚至影響正常的生產和管理，無法滿足施工現場安全運行的基礎需求。

1.技術不足

在現代化經濟不斷發展背景下，小型水電站的技術人員和日常維護人員的老齡化問題十分嚴重，此種現狀致使運行管理部門正面臨著銜接不順暢問題產生。

2.設備老化嚴重

大多數小型水電站的建設之間相對較長，所以導致機組老化問題十分穩重，其設備的運行效率不斷降低，長此以往則會嚴重影響電站基礎發電效果和質量，并且自身存在著十分嚴重的安全隱患和問題。

3.動化水平低

我國大多數小型水電站在基礎建設過程中仍然停留在人工手動操作技術水平，其中包含：手動開機、手動停止運轉、手動切換勵磁以及手動剎車等，所以該設備機組的啟動和停止同樣處于傳統的人工操作模式，此種運轉方式導致自動化水平同樣較低，其基礎電力能量不高。

4.繼電保護水平較低

現階段大多數小型水電站所使用的繼電器仍然依靠大量的小型機組設備進行繼電保護，由于此種種類的繼電保護線路連接相對比較復雜，并且設備故障幾率相對較高，為此使用此種工作模式來說，遠遠無法跟上現代化時代的發展角度。

三、小型水電站自動化改造策略

（一）計算機監控系統

小型水電站在自動化系統構建環節上，視頻監控系統則成為了小型水電站自動化系統的核心條件，為此計算機視頻監控系統則根據水電站實際情況針對系統輔助功能進行全面完善和優化，此種模式可以致使計算機系統在實際應用環節上更好地發揮出系統控制功能。為此技術人員需要根據實際情況針對小型水電站計算機監控系統進行全面選擇，通常情況下，小型水電站主要以全自動化計算機監控系統作為主要模式，然而實際針對老舊水電站進行結構改造實施環節上，一般需要利用計算機系統以及常見控制設備相互結合，最終完成對水電站計算機的監控功能[3]。

（二）消防監控系統

消防數據監控系統在運轉過程中主要針對水電站的火情進行常規檢測，為此該管理區域設置在小型水電站的主要廠房、副廠房以及主要管理區域等重要的核心區域，消防監控系統通常采用火情探測器，當有火情出現時，探測器就會發出一種信號，該信號經過一定的處理，進而產生相應的報警信號，并將處理的信息通過串行通信接口與水電站的計算機監視系統進行通信，確定火災的具體位置及火災處理措施，這種異步通信的方式對于火情的及時發現和解決有一定的積極作用。總之，水電站消防監控系統不僅具有一定的監控作用，同時在一定程度上實現了對水電站的通風以及滅火系統的控制。

（三）自動化系統

在小型水電站運轉過程中，自動化系統可以能夠獨立指揮水電站相應設備的自動化控制和調節功能，有自動化保護裝置自身屬于相對獨立的計算機監控系統，所以根據水電綜合自動化系統來說，想要從根本上提升經濟收益，就需要確保水電站自動控制設備是自身具備高效性、穩定性以及可靠性，并且需要與計算機的基礎監控系統開展科學、合理的配套操作。計算機系統自動化系統操作過程中，自動化操作主要針對水電站主要設備以及輔助設備進行嚴密的控制和管理，進而針對小型水電站設備運轉質量進行全面保證。

（四）保護系統

小型水電站的自動化操作系統在運轉環節上主要針對發電設備進行全面保護，盡可能避免由于發電設備產生故障問題導致的安全風險問題，所以為了盡可能優化和完善保護系統的應用功能，需要針對其系統開展全面改革。現階段我國大多數小型變電站應用環節上普遍使用DSA 保護和監控系統針對發電設備進行全面保護，其中系統的間隔結構層和控制結構層可以有效對小型水電站各個施工現場開展合理化管理，并且與自動化系統進行相互聯合，及時將小型水電站施工現場所包含的信息和數據進行反饋處理。除此之外，將該保護系統應用至自動化運轉系統結構中，不僅能夠實現遠程控制效果，一定程度上還可以致使設備基礎保護系統可以精準的針對小型水電站的運行模式和狀態開展全面監控，一旦小型水電站產生故障問題以及安全風險時，保護系統能夠及時處理相關，最大程度防止小型水電站受到破壞。

結束語：

由此可見，自動化系統已經普遍應用于小型水電站中，因此需要對自動化系統進行科學合理的設計及優化，以此來對水電站進行現代化、科技化的管理，所以只有對自動化系統改造措施進行應用及調整，才能為小型水電站的運行提供保障。

參考文獻

[1]汪勇、王威、黃健新、梁詩遙、朱良祖、楊杰. 基于S7-1200 PLC小型水電站控制系統設計[J]. 工業控制計算機， 2020， 33（9）：3.

[2]周培孝， 劉呂娜， 嚴結實. 基于可編程芯片實現半周期精確測頻及其在小水電站測頻穩速中改造的應用[J]. 電氣技術， 2019， 20（11）：5.

[3]程淑芬， 李運良， 鐘輝. 老壩表面變形監測自動化改造方案研究——以浪詳水電站和巖寨水電站為例[J]. 紅水河， 2021， 40（4）：5.