水力發電自動化系統存在問題及其控制措施分析

陳少澤

（華電福新能源有限公司池潭水力發電廠，福建 三明 354400）

引言

隨著科技的不斷發展，人們的生活質量也變得越來越高。但與此同時，在社會的進步之下，人們的需求量也變得越來越高。為了更好地保障人們的生活水平質量，就要進一步地推動科技的發展。自動化系統，從字面上來講就是對生產的某一些過程進行自動控制。自動化系統起源于西方發達國家，引入我國的時間是比較短的；但同時，它在我國的發展速度確實是非?？斓?。自動化系統最大的應用就是能實現傳統工業模式到現代工業模式的轉變。就目前的發展速度來說，自動化系統的前景是極為廣闊的，而且它也是時代的必然要求，所以在未來很長一段時間內，它都是一種主流的趨勢。隨著科技的不斷發展，各種與自動化控制有關的設備也被研發出來，它們的功能也更加多元化，操作難度也變得越來越低，非常適合大規模推廣。

一、分析自動化系統在水力發電中的作用

（一）提高生產工作準確性

實際應用該系統時，可以對及其設備的參數和數據進行采集和分析，因此可以較好的完成水力發電各項工作，完成的方式便是應用自動化設備，這些自動化設備的應用能夠減少人力造成的誤差，不僅能提高總體生產效率，也能減少人力的使用。這些自動化設備最大的特點就是準確性較高，當面對一些事故時，它們可以用已經輸入的程序及時地做出最準確的反應，以此來保障生產的安全。在水力發電的過程中，往往需要大量的水資源作為載體，有一定的危險性。人們如果遇到了一些意外事故，往往由于緊張而很難做出正確的反應，這就導致了一些生產事故的發生。此外自動化控制系統應用能夠很好地解決這個問題，更好的保證生產工作的準確性和高效性，從這個方面分析，其應用是必然的。

（二）提高運行系統的經濟性

在應用的過程中，發電廠可以根據本廠的實際情況，對水資源進行合理的調配，水力發電廠通常應用水資源之間的勢能進行發電，認為控制水資源的高度可能會使水資源發揮不出最大的作用。在這個情況下，我們就可以用自動化控制技術對水資源和電力資源進行調度。調度的最終目的就是在滿足基礎生產并且保障生產安全的大前提下，最大限度地減少生產中不必要的損失。如果能把損失率降到最低，那么生產成本也會隨之降低，從而取得更多的經濟效益。

（三）提高生產效率

水力發電廠內部結構是比較復雜的，通常會應用到較多的大型機器，這些大型機器在使用的時候會存在較大的噪音問題，為了避免對周圍產生影響，水力發電廠通常都是坐落在偏遠的地區。因為涉及的要點較多，所以水力發電廠的復雜性強度也比較高。在這種情況之下，如果能運用自動化系統，就可以較好地解決這些問題。自動化系統的高效運用，可以真正地實現計算機代替人對生產進行控制，這樣就不需要使用大量的人力了。從這個角度來說，它的運用真正地解放了勞動力，把人力資源從煩瑣復雜的工作中解放出來，而且也能夠進一步地提高了生產效率，是非常契合工業發展觀的。此外自動化控制系統的應用也能有效的改善水力發電廠周圍的環境，使其生產環境不再惡劣，周圍的生態系統也會得到相應的保護，踐行了科學發展觀的理念。

二、分析水力發電自動化系統建設存在的問題

（一）由于系統的控制和維護以及管理相對比較落后

在水力發電站自動系統中，控制模塊是最先被開發出來的，但是多數的水力發電站自動化系統中，其管理工作主要集中在財務管理和物資管理方面上，將其經濟管理放到了首要位置上，僅僅只有一小部分的研究和控制技術存在密切聯系。在此之外根據維修模塊工作而言，其自動化程度依然遠遠落后于控制模塊和管理目標，整體的維修自動化水平相對比較低，多數的維護模塊僅僅只是提供了維護的計劃，并且在水力發電自動化系統中，實際的維修工作依然需要人工進行實現操作。

（二）由于系統控制和維護和管理間缺少相應的聯系

在一些重大決策的過程中，各個部門是各司其職的，信息共享的程度相對比較低，不管是水力發電自動化系統在實際進行維護和控制以及管理的過程中，任何模塊要想正常和穩定的運行都是離不開其他模塊的相互支持和信息共享，因此在實際進行工作的過程中，必須要提高其相互之間的聯系，使其能夠更好地保障各個方面的工作得到順利開展，也能夠促進水力發電站自動化控制系統更加高效穩定的發揮出自身作用。

（三）由于對當地人文環境帶來影響

對于水力發電工程而言，在實際進行建設的過程中將會不可避免的對當地的水域環境帶來影響，比如水域底部的沖淤發生了一定程度的變化，水生態環境也會受到不同程度的破壞，水電站的建設工作并不能夠滿足環境友好型社會建設發展的必然要求。此外一些大型的水力發電工程在實際蓄水過程中，將會有可能淹沒一部分居民區，從而為當地的居民生活和工業發展帶來不同程度的負面影響，進而對社會經濟建設發展帶來一定的阻礙，因此在實際進行建設的過程中，必須要引起足夠的重視。

三、控制措施

（一）合理的應用計算機監控系統

大家都知道，計算機系統是自動化系統的核心所在，在計算機系統中，應用比較多的便是監控系統，監控系統可以對水力發電廠的各個環節進行有效的監測進而對其使用的技術和取得的數據進行合理的控制，這樣對于水力發電廠的整體效率進行提高是存在較為重要的幫助。在現行監控系統的運用中，所運用到的具體設備比較多。一般根據實際情況的不同，采用的系統也往往會有所差距。大多數水電廠采用的是語音報警系統。語音報警系統的應用較為廣泛，取得的效果也是比較好的，它通過語音報警的方式來提醒工作人員，在很大程度上減少了一些事故的發生。另外，網絡通信子系統的應用也比較多。不過它的應用一般是與辦公信息網絡子系統進行配合的，這兩者的配合才能更好地發揮出監控的實際作用。但是在多數的監控系統之中，都是應用到了GPS 時鐘系統，這個系統是十分關鍵和重要的，能夠有效地判斷時間，能夠查出事故問題的任何一個節點，但是需要引起注意的是，這個系統一般都是通過人和計算機交互頁面運行的，因此可以給人們一個十分直觀的感受，這些監控系統的應用，是真正的解放人力，實現了“無人值班”的夢想。

（二）合理的應用水輪機調速系統

在一般的水電廠中，除了計算機監控系統的應用之外，對與水輪機調速系統的應用也是相對比較廣泛的，這種系統的應用和計算機監控系統應用是存在完全不同的，是存在相對較強的針對性，其中最為主要的作用便是可以檢測發電調速的系統以及自動校準同期系統的穩定性。這種系統的結構比較復雜，涉及的專業性比較強。它在對發電調速系統進行控制的時候，可以有效地達到空載擾動的狀態。在大多數情況下，它也可以有效地對所有系統進行相關內容的測試，這些相關內容不但包括了空載擺動，也包括了水輪機的開關規律。當測試完成后，這個系統對測得的所有數據進行整合，并通過計算機的運算獲得一份科學準確的實驗報告。在實際進行應用的過程中，能夠結合實驗報告具體的應用和對問題進行分析，但是需要引起注意的則是，實驗報告只是起到借鑒的意義，在實際應用中還要根據實際情況為主。

（三）合理的應用發電機勵磁系統

對于發電機勵磁系統而言，是水電廠中運行較多的一個系統，其最大的功能能夠為同步發電機提供出穩定的電流，通常組成分為兩種：一是調節器；二是功率單元件。在實際進行工作中，主要是通過功率單元的控制，從而達到發電機負荷相應波長處于穩定的數值。它可以通過對發電機不同的控制來保證電壓兩端的穩定性。與此同時，在發動機之間的連接中經常會發生無功功率的現象。發電機勵磁系統可以針對這一現象進行合理地功率分配，以確保發電機的工作處于一個穩定的狀態。針對發動機的具體工作，根據不同的特征，可以把它們的穩定性分為兩個部分。第一個部分是靜態穩定性，第二個部分是動態穩定性。此外如果發電機實際運行中存在故障，那么勵磁系統也會及時的檢測出這些故障問題，故障檢測出來之后可以自動進行滅磁，因此整個發電機系統便不會在工作，也就避免了一些不必要的損失，預防了更大危害的出現。同時這個系統也要根據發電機實際功率進行實際動態導向，具體來說，主要可以對最大的勵磁和最小的勵磁進行實時地監督，使得它們的數據處于一個穩定的狀態，有效地避免了一些隱患的發生。

結語：總而言之，隨著科技的不斷發展，在水力發電中，一定要積極地引入自動化系統，只有這樣，才能更好地促進水力發電行業的進一步發展。電力作為促進經濟發展的重要資源之一，在新世紀下，對于國民經濟的增長起著重要的意義。為了更好地促進電力行業的進一步發展，我們就要引進以計算機為基礎的自動化系統，最大限度地提高發電的效率，并根據科學的方法控制所需要的成本，給人們謀取更大福利的同時，減少一些不必要的浪費。最重要的是，它提高了生產的總體效率，也解放了大量的勞動生產力。我們堅信，它的高效引入和應用，一定會使得水力發電有一個更好的發展，同時它也是電力行業發展的重要推動力之一，在未來很長一段時間之內都不會有所改變。