小水电站智能化改造

2.2.2密封差导致进水受潮
在设备异常运行中，这类故障出现的比例大，通过对这类事故进行详细的检查，发现互感器出现油中带水的现象，并且端盖还积有水锈，使绝缘纸出现受潮现象。

一般来说，这类事故中，出现进水受潮的部位一般为隔膜老化和顶部螺孔开裂等，一旦积水太多，就会流进设备中，严重影响设备安全运行。

可以采取以下措施预防电流互感器出现爆炸：（1）正常投入母线差动保护，应该要对一次端子的安装方向加以注意，同时还要保证二次绕组有正确的极性连接方式，能够保证母线差动保护维持在正常使用中，从而防止互感器电容芯底部发生事故，导致更进一步的事故。

（2）如果对电力设备进行测试，出现异常测试值，就应该对异常情况进行原因调查，及时采取补救措施。

如果在设备投运之前或者运行中，测得出现异常的介质损耗因数，此时，就应该对设备与电压、温度以及测试值进行严密的分析。

（3）在互感器中，不但要保证一次端子引线接头没有出现接触不良，同时还要保证一次端子引线有足够的接触空间，避免出现过热性故障。

3接地电网的安全运行
接地电网对整个电力系统的正常运行以及维护人员的人身安全都起着不容忽视的作用，一定要加以重视。

在以往的检查中，往往会忽视，以至于短路电流流过的时候，扩大了事故的发生。

要想保证接地电网能够安全运行，首先，就必须根据电网的实际情况，对最小截面进行严格控制；然后，再进一步确定导体的截面以及接地线，从而保证接地电网安全运行。

4结语
从上文的探讨分析中可以看出，要想对电力设备异常运行以及故障进行正确的处理，就一定要在各个环节中保证设备安全运行，消除安全隐患。

［参考文献］
［１］李莉，胡兴龙．电力设备故障诊断的现状及发展对策［Ｊ］．中小企业管理与科技（上旬刊），２０１０（１１）
［２］朱永利，杨以涵，张文勤，等．高压电网事故处理系统中的实时结线分析及环网过负荷校正［Ｊ］．中国电机工程学报，２００５（３）［３］刘福潮，刘子介，解建仓．基于事例推理的电网事故处理模式的研究［Ｊ］．西北电力技术，２００５（５）
［４］陈新然，孙力，金鹏．驱动电机工作点对电动汽车动力特性影响的研究［Ａ］．２０１１中国电工技术学会学术年会论文集［Ｃ］，２０１１
收稿日期：2012－08－13
作者简介：马红丽（1975—），女，湖南邵阳人，工程师，研究方向：电力设备运行与生产管理。

0引言
我国小水电十分丰富，椐2006年全国农村水能资源调查，技术可开发量为12.8万MW。

到2008年底，全国已建成小型水电站4.5万余座，总装机容量达5.127万MW，占全国水电装机容量的30%。

年发电量1628亿kW·h，占全国水电总发电量的1／3。

小型水电站已遍布1600多个县（市），全国1／2的地域、1／3的县、1／4的人口主要靠小水电供电，解决了3亿多无电人口的用电问题。

对我国农村尤其是老、少、边、穷地区国民经济的发展和人民生活水平的提高，促进各民族和谐共处发挥了巨大作用。

但小水电站运行的安全性却不容乐观，绝大多数小水电站存在运行、维护人员水平不高，自动化程度低，设备隐患较多，故障处理不及时或者不知如何处理等问题。

因此，加快小水电站智能化改造，提高电站本质安全水平，具有十分重大的意义。

1小水电站智能化改造概述
1.1智能化系统组成
智能化系统由两部分组成：专家系统和自动化系统。

自动化系统是机组自动运行的基础系统，可独立于专家系统自主运行，是专家系统的信息来源；专家系统是建立在自动化系统基础之上，对电站各机组运行参数和状态进行综合分析，优化运行状态，并自动处理各类事故、故障。

1.2专家系统
专家系统是将专家团队（由经验丰富的各类专业人员组成）的控制思想预置到计算机监控系统中，使每个小水电站都有一个专家团队在为之工作，及时处理事故、故障，帮助运行维护人员排除事故隐患。

小水电站运行、维护人员素质普遍不高，经验、水平也各不相同，在事故、故障处理过程中，容易发生处置失当的情况。

为避免此类事件的发生，专家团队根据设备运行规程、检修规程和安全规程的要求，结合小水电实际运行经验，编制控制方案，并将控制方案通过编程预置到计算机监控系统中，使机组设备在计算机监控系统控制之下，安全优化运行，并快速地处理事故、故障，使事故、故障造成的损失最小。

1.3自动化系统
自动化系统是指将水电站生产过程的操作、控制和监视，按预定的计划或程序自动地进行。

自动化系统具有以下几个方面功能：（1）实现水轮发电机组运行方式自动控制：实现机组开
浅谈小水电站智能化改造
代长中
（重庆鼎泰能源（集团）有限公司，重庆400014）
摘要：从我国小水电站建设概况和小水电站存在的安全隐患入手，详细阐述了小水电站智能化改造的概念、智能化系统组成、智能化系统各部分功能及其改造方案，并提出了小水电站智能化改造的注意事项。

关键词：小水电；智能化；改造；专家系统；自动化系统
Shebeiguanli yu Gaizao◆设备管理与改造
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机电信息2012年第33期总第351期
停机和并网自动化，使开停机、状态转换及并网等操作按预定的程序自动完成；实现水轮发电机组经济、可靠运行。

控制系统根据上游来水大小及前池水位变化情况自动开停机组，保持电站机组最佳运行台数，同时自动调节机组间负荷分配，避开机组震动区，并根据前池水位变化自动调节机组的有功和无功功率等。

（2）实现水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监测：例如，监测发电机定子和转子回路电流、电压，监测发电机定子绕组、铁芯、空冷器以及各部轴承的温度，监测机组润滑油油位变化和冷却水流量、压力大小等。

当监测到上述设备的电流、电压、温度、油位、流量和压力出现异常情况时，控制系统将根据参数变化曲线及参数偏离正常值大小等，自动分析判断故障情况，并采取相应的保护措施，如发出报警信号、给出故障处理建议或紧急停机。

（3）实现辅助设备自动控制：主要是指集水井、渗漏井排水泵、消防水泵和空压机的自动控制，主备泵的定期自动切换和事故情况下备用泵自动投入等。

（4）实现主要电气设备（主变、开关、母线及输电线路等）的控制、监视和保护。

（5）实现水工建筑物运行工况的监测和控制：如取水口、前池水位变化，拦污栅是否堵塞、取水口闸门、防洪闸门、工作闸门的控制和监视以及压力钢管的保护等。

2小水电站智能化改造方案
由于小水电站建设年代不一样，装机大小不一样，因而自动化水平也不一样。

许多小水电站目前仍然采用仪表监控，对这类电站宜对控制系统进行全面改造。

许多1995年后建设的电站也采用了计算机监控系统，但计算机监控系统与各功能单元（调速器、励磁屏、空压机、直流屏和继电保护）之间没有实现数据通讯，计算机监控系统与各单元之间的协调工作仍然采用硬件接口，部分监护和控制动作仍需要手工完成，自动化水平低。

这类电站需要增加自动化元件和网络通讯功能，将监控系统更换为智能化监控系统。

2.1智能化监控系统结构
智能化监控系统采用分层分布式开放型网络结构。

系统分为3层，即专家系统层、厂站级控制层和现地控制单元层，各层之间采用可靠的双网冗余快速以太网总线结构。

2.2专家系统层
专家系统由2套计算机和专家系统软件组成，以互为热备用方式工作，完成计算机监控系统的管理。

专家系统的主控机通过以太网采集和传送实时数据，实现对系统实时控制。

专家系统软件分为3个部分：知识库、数据库、安全监控程序。

知识库是存放专家团队对电站电气、机械、自动化仪表等各方面设备安全运行的定性要求和处理经验。

数据库是储存机组系统的重要参数值和事故记录，同时进行数据库管理，在线、离线计算，图表曲线的生成，事故及故障记录、查询、统计。

安全监控程序在于控制、协调整个专家系统工作，根据机组运行的当前输入数据或信息，利用知识库的知识，按一定的推理策略去处理、解决当前的问题。

2.3厂站级控制层
厂站级控制层由2台操作员工作站、1台工程师站、1套通讯处理机、1套电话及语音报警系统以及其他设备（包括GPS 时钟系统、网络设备、不间断电源系统（UPS）、打印机）组成。

（1）2台操作员工作站互为热备用方式，1台用于监控，1台用于
监视。

当监控工作站因故退出时，监视工作站可自动或手动升为监控站。

实现电站运行管理的自动化，实现运行报表的自动生成，运行操作的自动记录，电站设备参数或整定值的记录与保存，所有报表均可自动或召唤打印等。

（2）工程师站用于修改定值、增加和修改画面、系统维护、软件开发及远程诊断，还可以离线设置，仿真培训。

（3）通讯处理机完成与电网调度系统进行实时数据交换，构成调度自动化系统，通过远动通道接收调度指令或向调度端计算机发送电站运行参数。

（4）电话及语音报警系统用于语音报警输出、电话语音查询、报警自动传呼（ON－CALL）等。

2.4现地控制单元层
现地控制单元（LCU）层控制主要由机组LCU、开关站LCU、公用设备LCU以及主变LCU等组成。

各LCU分别完成各自监控对象的数据采集及处理，并向网络传送数据，接受上位机的命令和管理。

同时单个LCU具有独立的控制、调节和监视功能，配有监视器。

当通讯与上位机系统脱离时，仍可进行控制调节和监视，如机组层机组控制单元完成机组的开停机控制，同期控制单元完成机组的同期控制，各功能单元通过硬件接口完成机组层的所有控制。

现地控制单元由可编程序控制器（PLC）或智能I／O、微机继电保护装置和专用智能测控装置，通过标准以太网、现场总线将主控机与各个现地控制站、智能装置等有机连接在一起，构成了按功能分工协作的分布式结构。

3智能化改造注意事项
智能化系统中采用了大量的自动化元件，这些自动化元件是自动控制系统的传感器和执行器，其性能好坏直接影响到机组运行的安全与否。

因此，在选型时，应采用目前市场上最先进的自动化元件，以保证运行的可靠性；其次，要根据电站运行的实际情况，不断完善专家系统软件的知识库，使系统更加适合于电站实际，方便操作使用。

4结语
小水电站通过智能化改造后，电站运行的安全性、可靠性和经济性都得到了大幅度提高，随着小水电站本质安全建设的不断推进，小水电站智能化将是其建设和改造的方向。

［参考文献］
［１］ＧＢ／Ｔ５０７００—２０１１小型水电站技术改造规范
［２］郑曲全．浅谈水电站自动化技术及其应用．大众科技，２００８（５）［３］何文生．浅述水电站实时监控专家系统．２００６年水力发电学术研讨会论文集，２００６
［４］邹斌．利用电站实时监控专家系统提高水电站运行效率．大陆桥视野，２０１０（７）
收稿日期：2012－08－15
作者简介：代长中（1968—），男，重庆人，工程师，研究方向：电力生产。

设备管理与改造◆Shebeiguanli yu Gaizao 74。