关于水电站电气自动化应用问题的探讨

关于水电站电气自动化应用问题的探讨

作者：夏江庭

来源：《电子技术与软件工程》2015年第22期

摘要改革开放以来我国经济发展迅速，电力行业作业国民经济发展中的基础性行业也获得了较大的进步，其中水力发电作为一种清洁环保电能生产方式越来越受到人们的重视。这就对水电站运行提出了更高的要求，水电站只有保证自身的稳定运行才能够满足不断提升的发点要求。电气自动化在水电站中的应用不仅能够提升水电站运行得靠性，还能提生水电站的发电效率。所以水电站电气自动化的应用是我国水电站发展的必由之路。

【关键词】水电站电气自动化应用

由于火力发电带来的一系列污染和资源消耗问题，我国近年来将水力发电作为我国电力发展的重点。然而当前我国水力发电的发展中还存在较多问题，水电站运行效率不高、运行不稳定严重的影响了发电质量，因此提升水电站发电效率和水电站运行稳定性是我国水力发电发展中的重要课题。水力发电企业应当通过电气自动化技术的有效应用不断满足电力行业发展需求。

1 水电站电气自动化的主要内容

1.1 对水电站主要电气设备的监视、控制、保护

输电线路、变压器、母线是水电站的主要电气设备，水电站自动化的重要内容之一就是保护、控制、监视这些设备，并以它们的运行数据为依据对输电线路是否畅通、母线是否异常、变压器工作是否正常进行判断。对于潜在的安全事故，电气自动化系统能够通过及时的设备故障排除有效避免运行故障，进而为供电安全工保证。自动保护的情况包括对发电机组不会立即产生危害的非正常情况；在发电机组过速并且调速器失灵等情况时太靠断路器并关闭进水闸门。

1.2 自动监测和控制电站水轮发电机组运行状况

机组监控设备是实现水电站发电机组运行状况控制和的主要设备，控制室计算机从监控设备及时接受机组的监控数据，根据预先设定的程序计算机对发电机组的运行情况进行判断，并发出处理相应问题的命令。

1.3 监视和自动检测水电站辅助设备运行情况

实现水电站自动化技术的基础之一是检测水电站运行设备各项参数，其中控制设备、监测设备、控制节点是水电站辅助设备运行状况自动检测和监视的基础，计算机接受辅助设备的运行数据，最终对辅助设备工作状态和辅助设备的电流进行判断。

2 水电站电气自动化应用的重要意义

2.1 提升水电站运行的可靠性

发电站运行的根本任务是发电，在有效应用电气自动化技术和设备的条件下，水电站对各个系统的检测工作可以通过自动控制系统精确、快速、及时的实现。同时各个系统的运行数据还能够被自动控制系统准确记录，对于异常数据该装置可进行自动报警，进而保证水电站运行故障的迅速排除。所以水电站电气自动化应用不仅能够形成对发电机组故障的有效预防，还可以防止水电站因发电机组故障而产生了运行事故，实现了水电站发电机组运行可靠性的有效提升。与此同时，在自动装置控制、操作水电站发电机组和辅助设备的情况下误操作能够大幅降低，改变了过去由于工作人员误操作产生运行事故的情况。

2.2 保证电能质量

衡量电能质量的主要指标是电压和工频，电网系统中有功功率的平衡会决定了工频，而电网系统中的无功功率则会对电压产生决定性的影响。电网系统的运行状况事实发生改变，只有在电气自动装置的控制和作用下发电机组工作状态才能实现及时、准确调节，进而在规定的范围内维持发电机组所发电能的电压和工频。

2.3 提高水电站运行是的经济性

只有水轮发电机的运行处于最佳状态时，水电站才能提升运行的经济性。当水电站具有多个机组时，要提升运行经济性还要依据电网系统分配给水电站负荷大小和水电站的具体情况确定机组最佳运行状态，通过最佳运行机组数量的确定实现发电效率的最大限度提升。对水电站经济运行造成影响的因素较多，综合性的利用水力资源是水电站运行的特点，在人为控制的情况下水电站经济运行要求很难得到满足。只有应用电气自动化的条件下，才能够通过水电站自动控制装置的充分利用提升水电站运行的经济性。

2.4 提高水电站劳动生产率

通过电气自动化的应用，水电站日常运行中的工作量大幅降低，只需要较少的工作人员就能实现水电站的正常运行，同时工作人员的劳动强度也得到降低，劳动环境得到有效改善。这种条件下的水电站运行、管理水平也获得了大幅提升。与此同时，少量工作人员通过电脑对自动化设备进行控制和操作，不需要过多人员的参与，这样水电站的电能生产成本和运行成本就得到降低，最终实现水电站劳动生产率的提升。

3 水电站电气自动化监控模式选择

3.1 调节水库式电站调速器中PLC应用

通常来说，水库式电站具有较大变化的水头，其调速器和启动开度的设计以水轮机为依据。但在发生水电站水头降低或者水轮处于低水头运行的条件下，气动开度需要通过更换新片或者开度指示仪中串接电阻实现。如果电站出现水头远小于设计水头时，就应当将芯片换回或者将串接电阻撤除。当在运用PLC可编程控制器的情况下，就能够以水头的高低进行相应程序的修改，通过起动开度和合理改变为其健康运行提供保障。

3.2 远程控制模式

当前我国水电站的电气自动化运用中较为普遍的是远程控制方式，远程监控通过多个CPU共同实现，这样一个地方发生故障而影响整个控制系统的弊端就能够得到有效避免，同时远程监控具有控制更加合理、精确的优势，这不仅实现了降低成本的目的，还能够大量减少电缆材料的应用。由于远程监控模式运用的是CAN总线设计，这使得通讯速度受到一定影响，而水电站的通讯量很大程度上取决于水电站的规模。当前，我国的水电站规模普遍较大，因为集中监控模式具有限制通讯量的问题，所以在大型水电站的电气自动化应用中价值不大。

3.3 现场总线控制模式

以太网、局域网、现场总线等计算机网络技术是现场总线监控模式实现的重要基础，现场总线控制模式具有针对性强的特点，它在充分满足水电站运行需求的同时，在进行间隔设计的基础上使拟量变送器、隔离设备等字段设备数量大幅降低，并通过直接连接通信线减少了电缆的使用数量，在成本和通讯量上优势明显。该系统中各个装置具有相对独立的功能，这样系统的可靠性大幅提升，装置间不会因为彼此发生故障而受到影响。当前在水电站电气自动化的计算机监控系统中已经广泛的应用了电厂总线监控模式。

3.4 轴流浆式水轮机调速器中PLC的应用

轴流浆式水轮机的叶片会随着水不同能和导叶协联动作，这样大幅增加了水轮机动行水头范围，进而使水电站的经济效益大幅增加，所以当前广泛运用于水电站中。但是由于水电站运行过程中水轮机水头变化和上下游水位变为经常和该设备的固定参数存在一定差距，所以发电机组经常处于非最佳状态运行。因此，必须选择能够便程序的PLC作为发电机组的调整期，能够变成控制器是PLC变速器的重要特点，可针对发电机组运行中不同水头、上下游水位、手动协联奖叶、手动协联导叶，在PLC输入获得最佳协联曲线，进而对原来的协联曲线进行修改，这样发电机组就能够处于最佳运行状态。

4 结束语

本文分析了水电站电气自动化应用问题，以求为提升我国水电站运行水平贡献绵薄之力。但本文还存在一定局限，希望电力行业人员能够加强重视，不断提升水电站电气自动化水平，最终提升水电站运行效率和稳定性。

参考文献