淺析水電站電氣一次設備智能化技術

周九道 嚴意成

（貴州烏江水電有限責任公司構皮灘發電廠，貴州遵義 564408）

0.引言

隨著經濟不斷發展，為滿足社會建設與民生需要，在發電行業中，水電站應用越來越多。水電站可生成再生能源，有效改善水利環境，同時具備運營成本低的明顯優勢。因此，為實現水電站長效發展，需要重點關注水電站運行過程中的電氣設計，以提升各項設備在水電站中的發電性能。

1.水電站設備智能化技術特點

電氣一次設備智能化技術在水電站運行中具有明顯優勢，首先，主要體現在電氣一次設備智能化可有效降低操作人員工作難度，提高監控設備運行效率和質量，增加水電站電力生產總能，水電站中一次設備主要應用于變換、生產、輸送工作。其次，二次設備可有效控制高負荷電壓，管理關鍵設備。實際應用中，電氣二次設備可加強對不同電氣設備控制管理工作，簡化工作流程，降低勞動量，提升工作便捷性。最后，水電站智能化系統可有效降低日常設備運行檢測維修成本，提升水電站整體運行效能，并且可通過自動化管理，實現實時監控，綜合分析各項數據信息，對于故障問題可及時查明原因，掃清障礙，降低故障設備對整體系統運行的不利影響[1]。

2.智能系統在水電站中的結構分析

水電站中的智能系統按照物理結構可分為一次設備智能化、二次設備網絡化。現階段，科學技術日新月異，各行各業均取得飛速發展，在此背景下，為更加便利的實現水電站各項設備安裝與維護，一次設備已經初步實現一體化控制操作，使得電氣一次設備更加輕巧迷你、功能齊全。智能系統一般可分為中間層、流程層、站控層[2]。

（1）流程層。為實現有效控制不同設備，通過流程層可有效結合電氣一次設備與網絡二次設備，其原理主要是為有效維護設備，可及時維修故障位置。流程層可以接收站控層的數據指令，進而控制電器設備，同時，流程層也可促進設備自主運行，有效保障水電站整體系統安全使用。（2）站控層。站控層作為流程層的終端，主要起到協調管理作用。一般情況下，為有效監控和維護相關信息數據，站控層可根據流程層信息建立數據庫，更加保證各項指令精準度。（3）中間層。中間層即是站控層和流程層的連接，主要起到將流程層接收的設備信息數據，輸送到站控層，實現兩層通訊，保證第一時間調節和維修相關電氣設備故障，進而保證各項設備正常運行。

3.水電站電氣一次設備智能化效果優化策略

3.1 優化智能終端設計

為保證更好連接電氣一次設備，需要將光纜或者電纜等材料運用于智能終端，推動水電站相關設備正常運行。在運行過程中，智能終端可有效控制電氣一次設備，因此，一旦相關設備出現故障，可及時展開故障設備調整、維修，從而避免故障設備癱瘓待修，影響其他設備正常運行。此外，三項跳閘、指令連鎖、遙控分合等水電站設備相關重要功能，也可利用智能終端按要求逐一完成[3]。

3.2 優化合并單元環節

為保護相關電力系統，并且在正常運行中有效檢測，確保順利運行，可通過合并單元環節，優化對電壓和電流的合理控制。在此過程中，需要統籌、分析電壓的瞬時值和電流瞬時值，從而保證合并單元環節精準度。同時，為保證一次設備正常通信工作，需要在監控和保護電力系統過程中，建立合并單元智能組件，這就要求務必最大程度保證數據借口數量。另外，為有效保護裝置，需要提升智能組件功能，促進數據信息接收。在此階段，主要是在合并單元環節時，通過連接流程交換機，保證測控裝置準確、全面、及時收訊，實現合并單元環節整體優化效果。

3.3 優化狀態檢測裝置

狀態檢測裝置可以檢測機構狀態情況、檢測機構狀態、檢測局部放電情況。在實際運作中，為有效提升各設備接收數據與發送數據的效率和質量，可通過智能化設備中的狀態檢測裝置，更好地收集和處理產生數據的各項指令。狀態檢測裝置主要檢測內容，主要是針對斷路器的電流波參數、速度參數、時間參數。應用中，狀態檢測裝置具有普適性強的明顯優勢，對于水電站中的外置設備、內置設備皆可實現安裝，滿足功用。此外，為進一步優化狀態檢測裝置，需要使用靈敏度高、體積輕巧、使用壽命長的傳感器，以輔助狀態檢測裝置提高檢測性能[4]。

3.4 優化短路電流計算

水電站電氣一次設備主要設計流程包括，短路電流計算，此項內容直接決定著水電站電氣一次設備設計整體質量，是保障水電站電氣一次設備正常運行的關鍵因素。為優化短路電流計算，需要將短路電流運行功率調至最大負荷之后，再展開檢測，以保證檢測有效性。同時，還需要計算三項、兩項、單項等值，通過對三相短路電流圖的簡化，有效計算主接線部分電路電流。此外，計算系統容量時，需要綜合考慮電力系統未來發展趨勢，進而做出更加科學、合理的優化，提高各項設備整體運行效能，滿足生產需要。

3.5 優化電氣主接線設計

電氣主接線是水電站電氣設計的基礎部分，更是保證電站電力系統完整性的重要組成部分，可為水電站安全、可靠運行，實現預期社會效益，經濟效益提供重要保障。因此，在優化電氣主接線過程中，相關工作人員務必提高責任意識、安全意識，謹遵電氣主接線設計原則，實現電氣主接線設計預期優化效果。具體原則主要包括：首先，為維護整體系統運行穩定性，需要做到運行系統中各部位原件具備較高獨立性，不會因某一原件出現故障，導致系統癱瘓；其次，為維護系統運行安全，需要保證在對故障原件展開維護、檢修時不會對其產生影響；最后，制定完畢優化設計方案，在實際操作中，應該加強知識培訓與理念滲透，完善工作人員專業技能，降低操作失誤率，保證電氣主接線優化之后的設計方案更具可行性、便捷性、簡易性。

3.6 優化接地及防雷設計

優化防雷設計主要是通過增加避雷線和避雷針，起到對電壓的維穩作用。優化接地設計時，相關工作人員必須嚴格按照施工要求與行業規范展開作業，以人為本，保護自身生命安全。同時，為有效減少電位差，需要結合實際情況，在進行接地設計過程中，有效形成自然接地網，以達到優化接地設計效果。

3.7 加強設備選型和校驗工作

水電站中的電氣設備主要是輸電設備、照明設備、主變壓器、接地設備、水輪發電機等。現階段水電站管理模式主要特點主要體現在智能化、機械化，值班人員較少。為保證水電站安全運行，降低運作成本，務必加強設備選型和校驗工作。因此，在選擇設備時，需要根據實際情況和設備特點，周全考慮，其是需要注意所選設備可滿足短期過電壓、短路產生的參數。另外，應該注意選擇運營經驗較豐富的設備，以全面降低企業投入成本，以最少使用資金保證水電站設備正常運行，實現預期綜合效益。

4.結語

為全面提高水電站運行效率，必須優化水電站電氣一次設備，使其更加智能化、節能化，對水電站安全運行和保障民生具有重要作用和意義。在此過程中，相關工作人員需要結合實際情況，使優化設計更具可行性，降低成本，實現預期綜合效益。相信在未來，隨著科學技術進一步發展，水電站各項設備將更加具備智能化，同時，在相關單位與工作人員的努力之下，水電站將會持續降低成本，提高經濟效益、社會效益、環境效益，進而保證能源穩定供應，為我國社會建設與發展，提供重要基礎保障。