水电站电气自动化应用问题探讨

创新技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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1 背景介绍
水电站作为我国电力资源的重要提供者，其运营过程中越来越离不开电气自动化的应用。

而在水电站的实际应用中，水电站的自动化方面应用更加普遍。

目前在我国大部分水电站运营中的关键问题在于如何高效地实现水轮发电机组自动化，通过电气自动化设备，检测水电站运行的整个过程，并通过发出的报警信号以及执行自动操作任务为水电站的日常运行提供机组和辅助设备高效运转的自动检测工作。

水电站自动化的程度一般与电站的规模、电站的型式及主要机电设备的性能有着密切的联系。

2 水电站自动化内容介绍
水电站自动化就是通过运用电气自动化技术实现水电站健康运行，具体讲是在电气自动化应用过程中，对于水电站生产过程的操作、控制和监视可以实现在无人(或少人)直接参与的情况下按预期的计划或程序自动地进行运转。

水电站运转过程中，电气自动化应用程度的高低直接决定着水电站现代化水平的高低，另一方面电气自动化作为水电站日常运行中水电站经济运行安全中重要的组成部分，大大提高了水电站日常工作可靠性与安全性，对于提高水电站运行的经济性、工作效率以及创设良好的工作环境提供了重要的保障。

在实际操作过程中，水电站自动化的内容与水电站规模大小、型式与运行方式，水电站内部主接线和主机设备的型号与布置方式以及其在水电站中的重要性有着密不可分的关系。

从宏观角度分析，水电站自动化内容大致可以包括利用电气自动化实现对水轮发电机组运行方式的自动控制、对水轮发电机组及其辅助设备运行状况进行实时监控、对辅助设备进行有效监控管理以及实现对水电站建筑运行状况等其他内容进行有效的监控。

具体的讲，主要包括一下内容。

2.1 实现对水轮发电机组运行方式自动控制
实现电气自动化对于水轮发电机组运行方式的自动检测，主要通过以下工作来实现。

第一，实现水电站的开机与停机、发电转调相以及调相转发电等过程的自动化监控；第二，实现水轮发电机的持续经济运行，在最佳运行机位运行上根据系统要求和电站的具体条件自动选择，尤其是在机组间出现负荷时进行相应的经济分配，并以此来调节机组的有功功率和无功功率等。

除了上
述的内容，通过电气自动化技术的应用可以
使得水电站机组发生故障停止运转时能够自动地转向另一个备用机组工作，或者当某一机组的功率过大时会自动阻止其一部分组建的运转从而降低其运转功率，以此来保障水电站工作组的正常运行。

2.2 确保对水轮发电机组及其辅助设备运行检测
电气自动化被称为是仪器设备的“耳朵”或者“眼睛”，这一比喻形象地指明了当前电气自动化在水电站实际运作中的重要作用。

例如，在水电站水轮发电机组实际运转过程中，实现对发电机定子和转子回路各电量的监视、对定子绕组和铁芯部件以及各部轴承部件温度的监视、对机组的冷却系统进行检测等等，而且在仪器出现故障的时候能够采取相应的补救措施，避免更大的损失发生，从而确保水轮发电机组及其辅助设备能够正常运转。

2.3 保障水电站辅助设备正常运转
水电站正常运行除了有水电站机组的正常运行以外，还需要有其他的设备做辅助，例如在发电站正常运行中各种水泵、油泵以及空压机等辅助设备都是必不可少的，它们运行正常与否都会受到自动化仪器的实时监控，如果发生故障会及时的向相关人员发出警报进行相关的处理，从而避免耽误工作进程。

2.4 完成对关键电气设备的监控
在水电站正常运行中，需要有复杂的电气设备予以配合，例如传输电时的变压器、母线以及输电线路等等，都会受到很多情况的控制与保护，来防止其发生故障时产生的危害。

2.5 保证对水工建筑物运行工况的监控
除上述电气自动化技术在水电站运作中的监控功能，在对水工建筑方面的监控作用也是非常关键的。

例如，它可以实现对水电站闸门的实时监控，对上中下游的水位进行定期的检测等等，都发挥着不可替代的作用。

3 水电站设备选择与其自动化设计
随着自动化技术在水电站运行中的紧密结合，水轮发电机组要想正常运转所需要的原件越来越多，而其发挥的作用也越来越大。

但是自动化原件在性能上、精确度上以及敏感度上都存在很大的误差，影响了水电站的正常运行，因此要想提高水电站日常运转效率，就必须加大对自动化设备的选择和自动化设计上要做好充足的工作。

3.1 轴流桨式水轮机调速器中PLC的应用
目前中低水头电站广泛采用轴流转浆式水轮机。

在实际的运行中，它的水轮机叶片会跟随者不同，可以使水轮机的动行水头范围增大，这样极大地降低了运行成本，为水电站运营成本降低做出了重要的贡献。

目前很多家的厂商在制造水轮发电机组时会充分考虑到上述问题，选取了一组不同水头下导叶开度与浆叶转角的协联曲线，而调整器制造厂会依据此曲线合理设置调速器内导叶与浆叶之间的协联关系。

但是立论数据与实际运行会存在偏差，因此预期效果上会受到不同程度的影响。

因此对于此类机组的调整器出现的问题必须采取可改变程序的PLC可编程控制器的调速器来进行解决。

在机组试运转过程首先要选择不同水头及上、下游水位、手动协联导叶以及浆叶，取得最佳协联曲线而后修改原协联曲线输PLC而使机组运行处于稳定状态。

3.2 调节水库式电站调速器中PLC的应用
按照一般的情况，水库式电站的运行水头变化范围大，其依照水轮机设计水头设计调速器和起动开度。

但是如果遇到电站水头降低或者水轮机处于低水头下运行的情况时，需要更换芯片或者开度指示仪中串接电阻来调整器的起动开度增大。

但是当遇到电站水头更小于设计水头情况时，就必须换回芯片或撤除串接电阻，但是采用PLC可编程控制器就可以根据水龙头的高低来修改其程序来改变起动开度就可以保证其健康运行。

4 结语
当前水电站运行情况下，原有的电力传动控制技术已经不能适应水电站目前发展，采用综合式自动化设备一方面可以提高水电站运行的经济性和工作的可靠性、降低运营成本，另一方面可以提高运转效率，而且随着国家对于低碳能源的大力发展，相信在接下来的时间里，水电站发展中电气自动化的应用一定会更加广泛，其发挥的作用也会越来越大。

参考文献
[1] 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).[2] 王喜文,陈宇鹏.浅谈水机自动化改造与
实施[J].中国新技术新产品,2013(9).[3] 贺佰圭.关于水电站电气自动化应用问题
的探讨[J].广东科技,2012(13).
水电站电气自动化应用问题探讨①
赵国胜 景阳靖
(国投甘肃小三峡发电有限公司 甘肃白银 730900)
摘 要：水电站日常运转中离不开电气自动化技术的应用，在水电站的自动化方面的应用极大地提高了水电站整体运行效率。

因此该文将结合笔者的水电站实际工作经验为基础，结合水电站自动化的作用以及相应的内容，并进一步分析电气自动化设备选型及自动化设计方面的相关问题，以期为水电站有序发展提供理论支撑。

关键词：电气自动化 水电站 问题探讨中图分类号:F407.6 文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2013)07(c)-0021-01
①作者简介：赵国胜（1974.12—）,男，本科，中级职称，研究方向：电力系统自动化。

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