水电站自动化技术探讨

水电站自动化技术探讨
1 水电站应用电气自动化技术的特点
1.1提升运行效益
自动化技术利用计算机辅助开展各项操作以及控制工作，使水电站的运行达到无人值班的运行状态，能够极大地提升其运行效率，使其运行的总成本得以降低。

而且，水电站的高效运行依赖于发电机组的良好工作，因此，工作人员以自动化技术对电网系统的分部状况以及各项工作的具体情况进行精准分析，得出水电站电能的有效负荷数值，选择适当型号、数量的发电机组，时刻保持发电机组的最佳运行状态，能够使水电站在发电机组最小投入的状况下生产最高的电量，从而可以使水电站实现经济化的运行，为水电站工作创造更高的效益。

1.2 提高运作效率
水电站将电气自动化的相关技术引入到自身工作中，可以借助于自动化技术取代传统的人力操作工作，减少工作人员对各项工作的直接参与，对水电站现有人员实施了精简，为工作者提供了更好的劳动环境，有助于管理者对水电站的运行加强管理工作。

而且，人员的非直接参与可以降低因人员操作态度以及技术熟练程度等因素对水电站机械设备运行的影响，继而推动水电站工作实现高标准。

1.3 优化电力运作
水电站中自动化装置通过对发电机组进行实时、动态、自主的监控、保护、调节，可以使发电机組的电压、工频始终处于标准数值中，进而有助于水电站中电网运行的有功以及无功功率的平衡性，可以达到对于电能质量的优化。

同时，自动化控制装置通过对水电站中所有系统实施精准、快速、动态的检测、记录与报警，可以使发电机组免遭各类故障侵袭，并能够达到对于各项已发事故的及时有效处理，进而使发电机组的工作实现稳定性以及规范性，最终提升了发电以及供电的可靠性能。

2 水电站自动化系统的构成
水电站的自动化系统.可将其分为基础、综合自动装置两个部分。

水电站的每个发电机组均配备了自动装置，其中综合自动装置包括：调节水电站发电机组频率与功率的自动装置、调节无功功率与电网电压的自动装置、自动巡回检测装
置等全站性自动装置。

基础自动装置主要包括：保持电网电压在可控范围内的自动调节装置、控制与维持水电站发电机转速的调速装置、改变发电机组无功功率的自动调节励磁装置等。

上述自动装置主要作用于水电站的自动管理、控制与检测，通过基础装置能够直接进行发电机组的调节与控制，而监控系统将综合自动装置与基础自动装置相连接，全面、准确、实时的掌控发电机组运行状态，保证水电站的运行状态与效率。

3 电气自动化技术在小水电站中的应用
水电站自动化的内容在受到水电站规模、水电站在电力系统中的地位和重要程度、水电站的选型以及运行模式、电气主接线以及重要的机电设备型式以及布置方式相关，整体而言，水电站的电气自动化包括水轮发电机运行方式的自动控制、实现了对水轮发电机组运行工作状况的监视、实现对发电机组辅助设备的控制、实现对水工建筑物运行状况的监视和控制等等。

3.1 实现对水轮发电机组运行方式的自动控制
电气自动化在水电发电厂中的应用，实现了对水轮发电机组运行的自动控制。

一方面，可实现开停机以及并列，实现发电转调以及调相转发电等自动化模式，从而建立能按照设定好的程序实现对相应机组操作的自动完成，而在另一方面，电气自动化技术能实现对水轮发电机组的经济运行建立自动维持，由此根据系统设定的要求以及水电站的具体要求自动选择最佳的运行机组的数量，同时协调不同机组之间的配合，在机组之间建立电力负荷的经济性分配，同时根据系统负荷的变化对机组的有功以及无功功率进行自动调节。

同时当水电厂工作机组发生事故或者系统运行频率降低时，可自行启动并投入备用机组，当发电系统的运行频率过高则自动停止部分机组的运行。

3.2 监视水轮发电机组及其辅助设备
电气自动化技术在水电厂中的应用实际上是对水电厂中的各种设备以及运行模式建立了自动化的调节和控制以及监控系统。

除了水电厂中的水轮发电机，电气自动化技术还实现了对其相关的辅助设备的控制，例如对发电机定子与转子回路电量的监控；监控定子绕组与铁芯和设备中各部位轴承温度的监视；监视机组润滑以及冷却系统；监视机组调速系统工作等等。

当系统发生故障之时，还可迅速启动保护措施，例如发出报警信号或者紧急停机等等。

3.3 辅助设备的控制
电气自动化在小水电站中还实现了对发电站系统中其他辅助设备的控制，例如油泵、水泵以及空压机等的控制，同时在发生事故之时自动使用备用设备。

同时还可实现对主要电气设备以及备用辅助设备的控制。

建立了对水工建筑物运行状况的监视和控制。

3.4 电气自动化对设备的保护
（1）联锁保护
水电厂在日常的运行过程中还将遇到多种不同类型的故障，甚至导致整个系统无法正常生产和作业。

电气自动化技术在水电站中的运用可实现对发电设备进行连锁保护，当发电设备产生异常之时可自动切断跳闸，并且中断发生故障的设备或者系统，从而在很大程度上防止了电力设备或者系统的损坏。

（2）故障保护
除了在电能生产过程中具有多样化的应用价值，电气自动化技术还能控制系统故障，相关的技术人员通过计算机建立在线的系统监视系统，从而及时诊断水电站设备运行的异常状况。

若是系统能自动处理的系统小故障，那么自动化系统将及时做出行动排除故障。

（3）继电保护
将计算机与系统中的继电器连接，由此建立了自动化的控制模式，实现对水电厂的继电运行的控制。

继电器自动化保护主要根据热工参量与电气参量的限值实现了对发电设备的判断，同时结合了水电厂的相关设备建立了保护回路，从而为发电厂的生产和运行提供了保护。

（4）装置保护
水电厂实际生产过程中需要应用到的保护装置种类较多，包括锅炉的安全门汽轮机的危机保安器等等，在实际的操作当中，电气自动化技术将相关的保护装置协调搭配起来，使电厂的保护装置根据所指定的电气操作指令运行，防止电气设备受到外在的因素干扰。

（5）防雷保护
在发电运行过程中，部分发电设备在电能的生产和运行中将受到雷击的干扰，甚至导致线路的损坏以及连接的中断等问题，严重之时甚至将导致设备的损坏。

自动化运行模式当中要实现对电力设备的保护控制，在实际的生产设备中加入防雷器，提高系统的抗雷击的性能，避免造成不必要的损失。

4 结语
随着经济不断发展，科技的不断进步，水电站采用综合自动化系统后可以提高水电站运行的的可靠性、保证电能质量；提高劳动生产率、提高水电站经济效益；采用计算机监控电站可以及时发现并排除事故隐患，及时处理事故，避免事故扩大；采用计算机监控可以减少人员工资开支，提高经济效益。

水电站综合自动化系统与水电站的生产、效益密切相关，随着我国能源结构的调整，水资源得到有效开发，水电站综合自动化系统在水利枢纽工程中得到更广泛的应用，保证安全经济运行，发挥更大的作用，实现信息化管理，为提高企业的市场竞争力提供有利保障。

参考文献：
[1] 苑清敏，张强.水电站电气自动化应用问题的探讨[J].水利科技2013（27）.
[2] 王小波，邓祎.电气自动化在水电站中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（26）.。