(國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 雅安 625300）

電力電子技術(shù)的廣泛使用，微電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得電氣自動化在水電站中的日常運行中發(fā)揮了重大作用。電氣自動化讓水輪發(fā)電機組自動化成為了現(xiàn)實，利用計算機對水電項目的生產(chǎn)設(shè)備進行全程監(jiān)控，主要是對水輪發(fā)電機組和輔助設(shè)備的狀態(tài)進行自動檢測，發(fā)出指令實施相應(yīng)操作，依據(jù)軟件信號發(fā)出危險報警等。簡單來說，實現(xiàn)水電站電氣自動化可以完全脫離人工操作，所有的設(shè)備在計算機指令的指示下進行，對生產(chǎn)過程進行實時的控制和監(jiān)視。水電站電氣自動化提高了水電工作的安全可靠性、運行的經(jīng)濟性，同時提高生產(chǎn)效率，改善了勞動環(huán)境。

1 水電站自動化的目的

水電站實現(xiàn)自動化有利于提高水電工作的安全性和運行的經(jīng)濟性，減少人力資源的投入；改善工作人員勞動的環(huán)境條件等。

1.1 提高了水電工作的安全性

水電站自動化，使得所有的工作設(shè)備能夠快速、準確、及時的啟動，進行數(shù)據(jù)分析和事故分析。這樣不僅有利于防止不安全的工作狀態(tài)出現(xiàn)進一步惡化，也可以使事故中的設(shè)備及時報警并啟動備用裝置，保證水電生產(chǎn)工程得以繼續(xù)。此外，將自動控制裝置引入到各項流程的控制，可以降低工作人員因誤操作造成事故的幾率。

1.2 保證電能質(zhì)量

電能的質(zhì)量通常用電壓和頻率這兩項指標來衡量。眾所周知，電力系統(tǒng)中的無功功率的平衡決定著電力系統(tǒng)的電壓而有功功率的平衡則決定著頻率。發(fā)電系統(tǒng)的電荷是隨時不停的變化的，人的操作往往不能及時準確的對其做出調(diào)整，采用自動裝置可以解決這一難題，他可以及時準確的調(diào)節(jié)有功和無功功率，保持電壓和頻率的穩(wěn)定。

1.3 提高發(fā)電機組運行經(jīng)濟性

水輪發(fā)電一直工作在滿負荷的狀態(tài)是我們最理想的憧憬，而實際中因為機組故障等諸多原因往往不能滿負荷運載。利用自動控制裝置，控制并指令選擇最佳的運行組數(shù)，結(jié)合當前水利條件，使用最少的水生產(chǎn)最多的電能，更好的實現(xiàn)水電站經(jīng)濟任務(wù)。

1.4 提高了操作人員工作效率

水電站電氣自動化的實行，減少了實際操作人員參與控制、監(jiān)視、記錄、安全檢查等任務(wù)，減輕了它們勞動的強度，減少了運行管理人員的數(shù)量，實現(xiàn)少人甚至無人值班，提高了勞動生產(chǎn)效率，節(jié)約了水力資源。

2 水電站自動化包含的部分

水電站自動化需要考慮的內(nèi)容有水電站的規(guī)模、水電站的運行方式、采用的發(fā)電設(shè)備以及設(shè)備安裝方式等。下面就從各個小部分進行分析：

（1）實現(xiàn)自動控制水輪發(fā)電機組運行方式的選擇，在開停機和發(fā)電機轉(zhuǎn)調(diào)相等幾個方面實現(xiàn)自動化；

（2）能夠自動維持和控制水輪發(fā)電機組的連續(xù)運行；

（3）實現(xiàn)對主要的電氣設(shè)備和線路的監(jiān)視、保護；

（4）完成對輔助電氣部分的監(jiān)視。輔助設(shè)備主要有水泵、空壓機以及油泵。系統(tǒng)能在它們發(fā)生故障時能自動報警和啟動備用設(shè)備；

（5）完成對水工建筑物運行的實際工作狀態(tài)進行實際的監(jiān)控。如在水中的閘門工作的狀態(tài)，攔污柵極是否發(fā)生堵塞的監(jiān)控，以及上下游水位的測量監(jiān)控。

3 設(shè)備型號的選擇和自動化設(shè)計

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展同時，水電站自動化程度也有了不斷提高。水輪發(fā)電機組作為電站最主要設(shè)備也使用了越來越多的自動化元件。

3.1 軸流槳式水輪機中PLC的使用

中低檔水電站中大多后會選擇軸流槳式水輪機。因為其設(shè)計的特殊性，能為水電站提供更多的經(jīng)濟效益而被使用，雖然廠家為實現(xiàn)不同的水頭導(dǎo)葉開度都會制造出水輪機能夠利用協(xié)聯(lián)曲線來連接漿葉轉(zhuǎn)角，同時設(shè)計制造出了專門調(diào)速器來滿足協(xié)聯(lián)曲線。即便如此，水電站在實際運行中，主渦輪機上下游水位也會隨著槳葉變化。很多情況都同生產(chǎn)廠家理論模擬相差甚大，因此僅僅依據(jù)協(xié)聯(lián)曲線的變化難以保證機組的運行處于最佳狀態(tài)。為滿足實際水電站的需要。在調(diào)試的過程中得到最佳的協(xié)聯(lián)曲線即可在編程控制器的調(diào)節(jié)下改進原來設(shè)別協(xié)聯(lián)曲線，最終保證機組能夠得到優(yōu)化。

3.2 調(diào)速器調(diào)節(jié)水庫式電站的PLC實現(xiàn)

電站運行中水頭有較大變動范圍是水庫式電站最主要的特點，水頭變化過大，會導(dǎo)致電力調(diào)整器不能讓機組達到額定的轉(zhuǎn)速。所以，采用PLC編程控制器，可以根據(jù)電站水頭的高低來修改程序參數(shù)，使機組工作在額定的狀態(tài)下。

4 水電站電氣自動化技術(shù)的進步

當今，電子計算機技術(shù)普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其模擬監(jiān)測控制技術(shù)也是基于現(xiàn)場總線理論，慢慢取代了傳統(tǒng)意義上的控制系統(tǒng)，大大地提高了水電站自動化的發(fā)展，真正實現(xiàn)了"無人值班，少人參與"的工作模式。

4.1 系統(tǒng)組成

結(jié)合計算機、PLC器件以及相關(guān)智能接口技術(shù)；在微機式繼電保護裝置和專用智能中綜合使用可控裝置，利用標準的以太網(wǎng)絡(luò)格式，利用現(xiàn)場總線把每一個現(xiàn)地控制的站逐一的連接起來，組建出能夠按照不同功能進行分部協(xié)作的整體監(jiān)控系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)的一些特點

（1）體系結(jié)構(gòu)開放，等級層次分明同時還具有良好的可擴展性；

（2）分布式系統(tǒng)選擇分層結(jié)構(gòu)，針對不同的監(jiān)控對象，采用不同監(jiān)控方法，具有性能較好的分散性、整體性和靈活性；

（3）采用先進的冗余處理技術(shù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

（4）結(jié)合Windows操作系統(tǒng)以及先進的通訊手段，定期對系統(tǒng)升級；

4.3 系統(tǒng)具有的功能

（1）對水電站內(nèi)的全部設(shè)備進行自動監(jiān)視和控制，計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動完成對水電站內(nèi)被監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)采集，分析設(shè)備工作狀態(tài)并進行記錄；

（2）對水電站實行自動化的控制，根據(jù)上級的調(diào)度要求，結(jié)合水電站的實際情況，對電站的生產(chǎn)能力進行自適性調(diào)節(jié)，保證水電站可持續(xù)發(fā)展模式；

（3）實現(xiàn)水電站管理的自動化：實現(xiàn)運行報表自動生成、運行操作自動記錄、設(shè)備參數(shù)自動備份整合；

結(jié)語

水電站電氣自動化的實現(xiàn)，提高了水電經(jīng)濟效益和水電安全性的同時，也保證了水電站較高效率。水電站的生產(chǎn)效益同其自身的自動化程度高低密不可分。在國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整政策實施中，會繼續(xù)加大對水資源的開發(fā)力度，屆時水電站電氣自動化的系統(tǒng)研究和完善的意義也會越來越大。

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