【摘 要】水電站自動(dòng)化是水電行業(yè)創(chuàng)新的重要載體，電氣自動(dòng)化程度是水電站現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。本文著眼于電氣自動(dòng)化這一創(chuàng)新技術(shù)，通過(guò)水電站電氣自動(dòng)化的主要功能及意義，重點(diǎn)探討了水電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用，以期促進(jìn)水電站電氣自動(dòng)化水平的提升。

【關(guān)鍵詞】水電站 電氣自動(dòng)化 主要功能 意義 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水電站是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，但因其運(yùn)行工作較為復(fù)雜，運(yùn)行故障頻發(fā)，不利于水電站工作的順利開(kāi)展。隨著科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站的應(yīng)用得以普及，此技術(shù)的應(yīng)用將大大促進(jìn)了水電站的自動(dòng)化生產(chǎn)和管理工作，其為水電站發(fā)展提供了一定的助益。水電站的電氣自動(dòng)化水平受諸多因素的影響，其技術(shù)水平高低直接影響水電站運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)就電氣自動(dòng)化在水電站中的應(yīng)用做粗淺介紹。

一、水電站電氣自動(dòng)化的主要功能及意義

水電站自動(dòng)化是運(yùn)用機(jī)械、電氣及電子設(shè)備，對(duì)水電站主要設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操作和控制，確保水電站生產(chǎn)過(guò)程的操作、控制和監(jiān)視逐步實(shí)現(xiàn)少人值班，最終達(dá)到無(wú)人值班，按預(yù)定計(jì)劃或程序自動(dòng)進(jìn)行的目標(biāo)。水電站規(guī)模大小、運(yùn)行方式、水電站型式、主要設(shè)備及電氣主接線等都是水電站自動(dòng)化水平的重要影響因素。水電站中應(yīng)用電氣自動(dòng)化后，可實(shí)現(xiàn)以下功能：自動(dòng)控制水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式、自動(dòng)控制輔助設(shè)備及主要電氣設(shè)備、監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)組及各輔助設(shè)備的運(yùn)行情況、監(jiān)視和控制水工建筑物在運(yùn)行過(guò)程中的工況[1]。

水電站引入電氣自動(dòng)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義：自動(dòng)化控制裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站中所有系統(tǒng)的精準(zhǔn)、快速、動(dòng)態(tài)檢測(cè)，同時(shí)可利用這些裝置完成各項(xiàng)操作和控制，有利于避免人為原因的故障，大大提高了水電站發(fā)電及供電的可靠性。且電氣自動(dòng)化的自動(dòng)裝置對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，有利于確保電能的工頻與電壓維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，保證水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行時(shí)刻處于最佳狀態(tài)，從而提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量。另外，在水電站實(shí)行電氣自動(dòng)化以后，可減少操作人員的工作量，改善其工作環(huán)境和強(qiáng)度，提高水電站的管理水平及生產(chǎn)效率。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民用電量的不斷增加，積極進(jìn)行水電站的自動(dòng)化改造，不斷提升水電站的電氣自動(dòng)化程度迫在眉睫。

二、水電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為提高水電站的自動(dòng)化程度，水電站應(yīng)優(yōu)化選擇自動(dòng)化元件及自動(dòng)裝置，建立計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

（一）基礎(chǔ)自動(dòng)化元件及自動(dòng)裝置

隨著水電站自動(dòng)化水平的提高，水輪發(fā)電機(jī)組所需自動(dòng)化元件逐漸增多，設(shè)備選型和自動(dòng)化設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵?；A(chǔ)自動(dòng)化元件一般以國(guó)產(chǎn)為主，進(jìn)口為輔的原則進(jìn)行配置、選型[2]。自動(dòng)裝置是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外，對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的裝置或回路的邏輯組合。PLC技術(shù)（可編程的邏輯控制器）是目前水電站應(yīng)用較為普遍的一項(xiàng)技術(shù)，其在水電站中的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面：自主調(diào)節(jié)軸流漿式水輪機(jī)式調(diào)速器和自主調(diào)節(jié)水庫(kù)式水電站中的調(diào)速器。PLC程序運(yùn)用于軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器，可借助于其可編程的功能，針對(duì)上下游水位、不同水頭及手動(dòng)協(xié)聯(lián)漿葉、導(dǎo)葉，對(duì)調(diào)速器進(jìn)行合理實(shí)時(shí)調(diào)整，使協(xié)聯(lián)動(dòng)作曲線始終處于合理的狀態(tài)，以確保機(jī)組的運(yùn)行性能。將PLC裝置應(yīng)用于水庫(kù)式電站調(diào)速器中，可借助其可編程的功能屬性，以水電站中水頭的高低變化狀況為依據(jù)，通過(guò)程序控制進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以保證起動(dòng)開(kāi)度始終在合理的范圍內(nèi)，其大大避免了當(dāng)電站水頭更小于設(shè)計(jì)水頭時(shí)，為避免機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)速，換芯片或撤除串接電阻的處理方式。

（二）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)最基礎(chǔ)的設(shè)施。該系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)水電站的水文測(cè)報(bào)、工況監(jiān)視、負(fù)荷的合理分支及在輸電線路運(yùn)行全過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)控。目前，水電站電氣自動(dòng)化監(jiān)控模式主要包括集中監(jiān)控模式、遠(yuǎn)程監(jiān)控模式和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式，應(yīng)針對(duì)水電站的具體情況選擇計(jì)算機(jī)監(jiān)控的模式，使其逐步具備遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)（即“四遙”）的功能?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式主要依靠現(xiàn)場(chǎng)總線、局域網(wǎng)等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其針對(duì)性較強(qiáng)，每個(gè)裝置功能相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)可靠性高，一般新建電站適合選擇這種模式。

（三）工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

現(xiàn)代化的監(jiān)控需要先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)備即工業(yè)電視系統(tǒng)作為運(yùn)行基礎(chǔ)，其能較為全面、及時(shí)和準(zhǔn)確反映被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際信息，能幫助工作人員作出科學(xué)合理的決策。水電站的監(jiān)控人員借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，可加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的控制操作，從而提自動(dòng)化水平，減少事故發(fā)生率。而且其獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，有利于電站分期實(shí)施。

（四）消防監(jiān)控系統(tǒng)

在水電站中易于發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所應(yīng)建立全方位的消防監(jiān)控系統(tǒng)，24h不間斷的火情監(jiān)測(cè)。當(dāng)探測(cè)器監(jiān)測(cè)到火情時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)傳輸火警警報(bào)，并確定火災(zāi)發(fā)生位置及平面布置圖，并提示出相應(yīng)的處理措施，自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)火災(zāi)處的防火排煙設(shè)備、滅火設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)施滅火等。所有的火情信息經(jīng)信息處理后送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其有利于提高水電站的安全可靠性，全面有效的控制和消除火災(zāi)。

（五）水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是應(yīng)用遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測(cè)區(qū)內(nèi)固定及移動(dòng)站點(diǎn)的水文氣象要素及閘門(mén)開(kāi)度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和應(yīng)用的信息系統(tǒng)。其主要應(yīng)發(fā)揮水情信息的自動(dòng)采集、處理、監(jiān)視、分析等作用，并通過(guò)計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確的作出洪水預(yù)報(bào)，其對(duì)于水電站的防洪、排沙、發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、灌溉等意義重大，有利于提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益，也使流域梯級(jí)整體調(diào)度成為現(xiàn)實(shí)。

總之，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為水電站安全平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行提供了必要的技術(shù)保證，有利于水電站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同步提升。為提高水電站的電能生產(chǎn)效率和質(zhì)量，我們應(yīng)結(jié)合水電站工作狀況的實(shí)際，加強(qiáng)對(duì)老式水電站中的常規(guī)控制和以人工操作為主的控制模式的自動(dòng)化改造，積極推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，針對(duì)新建水電站應(yīng)采取一步到位的方式設(shè)計(jì)實(shí)施電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，以有效促進(jìn)水電站效益的穩(wěn)步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡云.電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013年第34期

[2]丁承君.水電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）.2013年7期