水電站中電氣自動化技術的運用

段保春

（云南滇能智慧能源有限公司水電分公司，云南昆明 652100）

水電是我國電力結構的重要組成部分，與社會正常的電力供應有著非常密切的聯系，而隨著當前社會的不斷發(fā)展，對水電站的管理和運營水平提出了更高要求，傳統(tǒng)的水電生產模式存在著嚴重的效率低、電力質量不穩(wěn)定的弊端，實際運行中也難以按照流程準確進行運行與控制，迫切需要對此做出改變。電氣自動化技術的成熟為水電站的管理和運營提供了新的思路，在水電站中對這一技術進行運用，不僅能解決以往生產模式下的弊端，也能減少人力投入，優(yōu)化管理，使得水電站能夠保持良好的運轉狀態(tài)。

1.電氣自動化技術在水電站中的作用分析

水電站是對水力資源進行合理利用的重要設施，其作用不僅體現在電力生產方面，同時還有著通航、防洪、調蓄等一系列作用，關系到社會經濟的發(fā)展。就水電站中水力發(fā)電而言，主要是將水的勢能轉化為電能，而電氣自動化技術則是提高這一過程中能量轉化效率，合理分配的重要技術，經過電氣自動化技術的運用，能使得水力發(fā)電機組的發(fā)電效率得到有效的提升，避免了這一過程中的能量浪費情況，同時也使得水電站的經濟效益和社會效益得以發(fā)揮。此外電氣自動化技術還減少了發(fā)電過程中人力的參與程度，在涉及一些危險的操作上，可以完全替代人力，這對保障人身安全、設備穩(wěn)定而言，有著非常重要的作用[1]。因此在水電站實際經營與管理中，必須重視電氣自動化技術的運用，并且采取措施探索更為高效的運用途徑，實現水電廠穩(wěn)定、長遠的發(fā)展。

2.水電站中電氣自動化技術的運用分析

2.1 水文自動測報系統(tǒng)

水電站是對水力資源進行利用的重要設施，在其運轉過程中少不了要與水打交道，水文信息作為基礎的信息，關系到水電站的運轉效率與穩(wěn)定性。以往水電站對水文信息的采集過于依賴人工，導致水文信息的收集受到滯后性和效率差的制約，而運用電氣自動化技術，建立起水文自動測報系統(tǒng)則可以很好地對這一弊端進行解決，其能夠實現對水電站水位、上下游降雨量等基礎水文信息的快速測量，并在通信網絡的支持下，將這些信息傳輸到處理終端，供水電站調控之用，使得水力發(fā)電效率得到提升。水文自動測報系統(tǒng)通常由水文自動傳感器、信號收發(fā)模塊、計算機終端控制系統(tǒng)等及部分組成，其中水文自動傳感器主要負責水文信息的測量和采集，信號收發(fā)模塊則主要負責信息的傳遞，計算機終端則進行對相關信息的自動記錄與處理。在水文自動測報系統(tǒng)的支持下，可以做到實時對水文信息的監(jiān)測與收集，這對推動水電站基礎水文資料收集與水文數據庫的建立而言，有著重要的作用[2]。在這些水文信息的幫助下，能夠及時預測汛期、旱情等情況，為水電站的水資源的調度提供參考，使得水電站保持正常的運轉狀態(tài)。

2.2 可編程序控制器

可編程序控制器也就是PLC技術，是一種重要的自動化技術控制裝置，其一般不需要特殊設置，就可用于多種場景。PLC在水電站電氣自動化中主要用于兩個方面，分別是軸流槳式水輪機調速器和水庫式電站調速器。第一，軸流槳式水輪發(fā)電機是我國低水頭電站的常用發(fā)電機，在實際發(fā)電過程中，由于水頭和水位的變化，使得設備無法保持一個相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)，而用PLC對其進行調速，根據發(fā)電機組運轉中水頭、水位等變化，獲取最佳的協(xié)聯曲線，繼而在PLC的修改下，就可以促使發(fā)電機組保持一個穩(wěn)定的運行狀態(tài)。第二，水庫式電站水頭變化范圍極大，而渦輪機多依照水頭進行設計，傳統(tǒng)采用汽輪機液壓調節(jié)器很難達到轉速穩(wěn)壓器的啟動開度，進而也就難以保持額定的運轉狀態(tài)，通過PLC技術則可以對這一問題進行妥善的解決，通過程序的修改，便可以實現對啟動開度的有效調整，從而使得機組在額定狀態(tài)下運轉。

2.3 自動化設備控制

水電站運轉過程中涉及到許多設備與裝置的控制，這些設備與裝置以往多依賴人工進行操作，這種控制形式不僅風險比較大，同時控制效率也比較低，而通過對電氣自動化技術的引入，可以脈沖控制等形式，實現對相關設備的自動化控制，使得手動控制所存在的風險降到最低，提高設備控制過程的安全性。自動化設備控制有著控制準確、效率高的優(yōu)勢，其不僅能夠實現水力發(fā)電過程中設備的啟?？刂?，同時還能夠根據實際需求，對相關參數進行合理的調控，確保其更加貼合水力發(fā)電的需求，保證相關設備的正常運轉。自動化設備控制還具備一定的自檢功能，在正式運行之前對相關參數進行校驗，確保設備與裝置運行的安全性，而在發(fā)生事故的時候，可以及時執(zhí)行預先寫入的程序，停止故障設備的運轉，并按照系統(tǒng)指令對故障參數進行診斷，為后續(xù)的維修作業(yè)提供一定的參考價值。

3.水電站電氣自動化技術的有效運用策略

3.1 建立電氣控制系統(tǒng)

就水電站電氣自動化而言，其自動控制、自動保護、自動監(jiān)測等功能的實現都依賴于基礎的電氣控制系統(tǒng)，正是這一系統(tǒng)將不同的設備終端進行連接，才能通過計算機實現對相關設備的控制。因此要想在水電站中對電氣自動化技術進行有效的運用，就必須要建立與之相配套的電氣控制系統(tǒng)，以保證電氣自動化控制的靈活性與分散性，促使其與水電站實際設備管理工作相貼合，進而發(fā)揮電氣自動化設備應有的作用，滿足水電站自動化設備管理與控制需求。

3.2 解決設備通訊問題

水電站電氣自動化涉及到不同的設備，而設備的通訊問題是一個重要問題，若是因為通訊協(xié)議或者系統(tǒng)原因，導致設備之間無法正常進行信息通訊，勢必會影響到電氣自動化技術的運用，因此必須要先解決設備的通訊問題，建立統(tǒng)一的標準體系。目前電氣自動化技術常用window操作系統(tǒng)，并以TCP/IP作為通訊協(xié)議，使得不同設備在系統(tǒng)上都有一個標準化的接口，進而促使因設備型號差異而造成的設備通訊問題得以解決，提高水電站的自動化水平。

3.3 提高相關人員素質

水電站運用電氣自動化技術之后，雖然減少了設備控制與管理過程中的人員參與，但同時也對人員的素質提出了更高的要求，自動化電氣設備管理與控制，要求相關人員不僅要具備一定的自動化知識、計算機信息技術知識，同時還要明確相關設備的運行原理，進而才能實現良好的設備管理[3]。因此要想推動電氣自動化技術的有效運用，必須要從人員方面著手，提高相關人員的素質，促使其能夠滿足電氣自動化系統(tǒng)的使用要求，進而才能充分發(fā)揮電氣自動化技術的作用。

4.結語

當前隨著科技的不斷發(fā)展，電氣自動化技術也越來越成熟，其在水電站中的運用已經成為必然趨勢。通過電氣自動化技術的運用，不僅能提高相關設備的控制效果，同時還能在自動監(jiān)測和保護的作用下，保證水電站作業(yè)的安全性。但是就目前來看，水電站要想實現對電氣自動化技術的有效運用，還需要對控制系統(tǒng)、設備通信以及人員素質等問題進行解決，才能保證電氣自動化技術的運用效果，充分發(fā)揮水電站的經濟和社會效益。