小型水電站電氣控制及自動化發(fā)展應用路徑研究

鄧巧玲

摘要：隨著社會的飛速發(fā)展，在科學技術(shù)的影響下，我國小型水電站電氣自動控制發(fā)展技術(shù)水平逐漸提升，滿足了現(xiàn)代人們生活中的需求，我國小型水電站采取了微控制系統(tǒng)，融合了傳統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗以及研究方法，在新時代背景的基礎(chǔ)上，改變了傳統(tǒng)的小型水電站模式，積極創(chuàng)新，對電氣自動控制以及自動化在小型水電站中的應用提出了較大的改變形式。

關(guān)鍵詞：小型水電站;電氣控制及自動化發(fā)展;應用

新時代伴隨著科學技術(shù)的提升，我國小型水電站中的設(shè)計模式發(fā)生了傳統(tǒng)意義上的改變，在設(shè)計時采取了半自動或者全自動化的控制體系，以小型水電站運行過程中的安全為第一因素，運用科技手段，大大地減少了傳統(tǒng)模式上人力資源，降低了運行過程中的資金，并在自動控制以及全自動控制的影響下，逐漸實現(xiàn)了“無人值班”，通過對全新小型水電站進行了全面的改革，進而能夠?qū)崿F(xiàn)小型水電站電氣控制全部自動化。

1自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備以及功能

依照水利樞紐工程的運行特點，自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分層、分布以及集中式的結(jié)構(gòu)，通過這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測，同時，使用兼容性強、應用成熟的測控設(shè)備，可以進一步的提高整個系統(tǒng)的運行安全。

1.1可編程序控制器PLC

數(shù)據(jù)的采集和預處理主要依靠可編程序控制器PLC來完成，同時，PLC還具有控制操作與監(jiān)視功能。自動化控制系統(tǒng)共設(shè)有4套PLC，1-3發(fā)電機組、4-6發(fā)電機組各設(shè)置一套PLC;變壓器、供排水系統(tǒng)等公用設(shè)備也設(shè)有一套PLC。PLC可以與主控級進行通信，通過現(xiàn)場總線的方式來與微機保護裝置、智能儀表、直流系統(tǒng)等進行通信，以實現(xiàn)向主控級傳送所需過程信息的目的。而當系統(tǒng)有故障或者發(fā)生事故時，PLC也能將事故信息及時的傳送到主控級。當PLC脫離主機系統(tǒng)時，可對樞紐進行監(jiān)視與控制;當其與主機恢復聯(lián)系后，又能自動的服從于上位機系統(tǒng)的管理與控制。

1.2監(jiān)控計算機

自動化系統(tǒng)設(shè)有兩臺監(jiān)控計算機，采用一主一從雙機設(shè)備形式，實現(xiàn)對整個閘站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)的計算與處理、在線或離線計算的功能，以及生成各種圖表、曲線，對事故和故障信號進行分析與處理等。兩臺監(jiān)控計算機形成冗余熱備，當主機出現(xiàn)故障時，從機可以立即接管主機的工作。監(jiān)控主計算機主要由運行值班人員使用，可以進行圖形的顯示、數(shù)據(jù)圖表的打印，整個閘站的運行監(jiān)視與控制、操作控制命令的發(fā)布，工作方式的變更及語言報警等。利用監(jiān)控計算機設(shè)備，只需依靠鼠標和鍵盤即可實現(xiàn)對閘站內(nèi)所有操作的控制，通過顯示器也能對處在運行中的設(shè)備進行實時監(jiān)控，及時收獲所需的各種信息，方便開發(fā)人員對應用程序做適當?shù)恼{(diào)整。

1.3通信計算機

與其他系統(tǒng)和控制中心的通訊功能主要有通訊計算機負責，以訪問主機數(shù)據(jù)庫或者是其他方式來采集水泵和閘站設(shè)備的運行狀態(tài)，隨后上傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心接受到信號后發(fā)布指控指令，從而實現(xiàn)對閘站內(nèi)所有設(shè)備的控制。

1.4綜合保護裝置

自動化系統(tǒng)配有兩臺微機保護裝置，裝置選用中文顯示的多功能版，對故障信息進行記錄，包括類型、動作值、時間信息和動作故障記錄等多項信息，還可實現(xiàn)對遠方、就地操作的開關(guān)、投退、保護定值的修改以及告警信號的復位。保護壓板可用于保護投退，具有通信功能，可以不受自動控制系統(tǒng)的約束，作為獨立設(shè)備對電氣設(shè)備提供必要的保護，無論是在正常的電源切換還是出現(xiàn)事故的情況下，都能保證功能的不丟失，為電站安全運行提供可靠的保障。裝置和自動系統(tǒng)之間的通信可通過各種類型的通信接口來進行，使用網(wǎng)絡(luò)將信息實時發(fā)送至上級監(jiān)控系統(tǒng)，并能及時的接受上級監(jiān)控系統(tǒng)下達的各種控制操作命令。

1.5智能發(fā)電控制器

發(fā)電機組對水電站正常工作起著關(guān)鍵作用，因此選用6臺智能發(fā)電控制器，例如PAS661A型智能控制器，該控制器能實現(xiàn)發(fā)電機組開關(guān)機全自動控制、水輪機調(diào)速控制、發(fā)電機勵磁控制、發(fā)電機繼電保護、準同期合閘、自動經(jīng)濟發(fā)電、數(shù)顯儀表以及機組狀態(tài)監(jiān)視等八大功能。控制器課提供RS485通信接口，有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享，對發(fā)電機組實行遠程監(jiān)控和集中控制，一臺發(fā)電機組僅需一臺控制器即可實現(xiàn)全機組的自動化。保證一鍵式開關(guān)機、快速準同期自動并網(wǎng)以及自動發(fā)電功能，同時根據(jù)水位來自動控制開關(guān)機，有效避免了水資源的浪費，實現(xiàn)水資源的高效和諧利用。

2自動化控制系統(tǒng)在小型水電站中的應用效果

2.1提高工作效率

傳統(tǒng)的水電站主要依賴大量的人工操作，工作人員的工作任務(wù)重，工作效率低，通過采取自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運行管理模式，按照盡量減少值班人數(shù)、對水電站進行集中控制方式的原則進行設(shè)計，利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組、重要電氣設(shè)備、相關(guān)輔助設(shè)備以及水工建筑物的實時監(jiān)控，保證其安全平穩(wěn)運行，如果發(fā)生故障也能及時得知，方便值班人員及時下達處理事故命令。相比于傳統(tǒng)的管理模式，自動化系統(tǒng)減少運行值班人員達30%，有效實現(xiàn)了人員配置少和工作效率高的目的。

2.2實現(xiàn)經(jīng)濟運行

水電站的運行成本是一筆不小的費用，傳統(tǒng)水電站管理模式下，無法對水位進行監(jiān)控，從而不能以水位為參考，采取比較經(jīng)濟的發(fā)電模式，比較容易導致水資源浪費的問題，同時，由于工作量大，需要較多的工作人員來保證任務(wù)的完成，這也增加了水電站的運行成本。在自動化監(jiān)控系統(tǒng)管理模式下，通過計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時獲取水電站的實時數(shù)據(jù)，發(fā)電機組的運行狀態(tài)可以按照水位采取更為經(jīng)濟的發(fā)電模式，實現(xiàn)對水資源的高效和諧利用，不僅提高了機組的運行效率，同時減少了人員成本，進而提高了經(jīng)濟效益，使得水電工程能夠?qū)崿F(xiàn)高效管理、平穩(wěn)運行。

2.3保證安全可靠

在小型水電站中使用自動化系統(tǒng)，可以提高水電站運行過程中的安全性。通過關(guān)鍵點實施分組和分權(quán)限管理，保證只有擁有特殊權(quán)限的用戶才被允許查看和進行相關(guān)操作，相對應的，用戶也實施分類別與分權(quán)限管理，依照不同類別的用戶對應不同的管理能力，并指定部分用戶可以監(jiān)控的畫面以及允許修改點的數(shù)值。同時系統(tǒng)會考慮用戶的操作習慣與操作步驟、通信、硬件軟件設(shè)計的安全性等，會對每個功能的操作提供全面的安全檢查與校核，一旦發(fā)生錯誤操作，系統(tǒng)將自動禁止同時發(fā)出報警信號，為水電站的安全運行提供強有力的保障。

3結(jié)語

隨著小型水電站電氣自動化控制技術(shù)的全面發(fā)展，科學技術(shù)的不斷完善，以后必定會出現(xiàn)更高超的自動化裝置，由于水電站自身條件設(shè)置的不同，自動化體系也各不相同，對設(shè)備的要求也存在一定的差異，雖然電氣自動化控制裝置在小型水電站占用的比例不算特別大，但是在資金比例方面占用一定的存在性，因此，在設(shè)計小型水電站設(shè)置中要安全生產(chǎn)，做到細節(jié)處理，避免閑置設(shè)備的存在，專業(yè)人員應綜合考慮社會經(jīng)濟與科技技術(shù)與資金方面的因素，創(chuàng)造出安全可靠的小型水電站電氣控制自動化使用方案。

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