楊志強(qiáng)

【摘要】隨著我國(guó)水電站的不斷發(fā)展和建設(shè)，在水電站中已經(jīng)非常廣泛的使用了自動(dòng)化技術(shù)。水電站作為供電系統(tǒng)中最重要的一部分，它的技術(shù)發(fā)展極大的影響了我國(guó)的電力系統(tǒng)。本篇文章綜合的敘述了水電站自動(dòng)化技術(shù)的作用，在水電站中的應(yīng)用，同時(shí)還探討了水電站自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題以及以后的發(fā)展方向，希望我國(guó)的供電系統(tǒng)可以更好的為人民服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化技術(shù)；水電站；運(yùn)用；探討

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前水電站自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)營(yíng)的技術(shù)越來(lái)越高，在通常情況下是不需要人工參與就可以自動(dòng)運(yùn)行的。自動(dòng)化系統(tǒng)承擔(dān)著對(duì)水電站各個(gè)設(shè)備監(jiān)控、發(fā)生狀況及時(shí)預(yù)警等重要任務(wù)。水電站自動(dòng)化技術(shù)的水平，不僅衡量著我國(guó)的水電站自動(dòng)化發(fā)展程度，其技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也是水電站運(yùn)營(yíng)中的安全技術(shù)保障。

一、水電站自動(dòng)化的作用

在如今發(fā)達(dá)的科技水平條件下，絕大部分水電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)的模式，在水電站自動(dòng)運(yùn)營(yíng)中，使用自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)備，可以對(duì)供輸電過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，減少勞動(dòng)力，進(jìn)一步的提高水電站的工作效率。水電站實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)是以技術(shù)發(fā)展為目標(biāo)，水電站自動(dòng)化技術(shù)的作用如下：

（一）提高工作安全可靠性

供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)發(fā)展人們的生活與國(guó)家經(jīng)濟(jì)有著很大聯(lián)系，通過(guò)在不同類型的水電站中實(shí)施自動(dòng)化設(shè)備的裝置，可以在水電站生產(chǎn)運(yùn)行的期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在發(fā)生運(yùn)營(yíng)故障時(shí)可以及時(shí)的發(fā)出預(yù)警通知，水電站運(yùn)營(yíng)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題也可以快速的控制開(kāi)關(guān)，避免發(fā)生更大的故障。對(duì)水電站自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)之前使用微型計(jì)算機(jī)編制好程序，規(guī)避因?yàn)槿斯げ僮鲗?duì)設(shè)備產(chǎn)生的失誤，而且在發(fā)生重大故障時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備迅速的對(duì)其進(jìn)行控制操作，提高了水電站運(yùn)營(yíng)的安全可靠性。

（二）保證電能的質(zhì)量

在水電站送電輸電的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率和有功功率，可以控制電力的頻率和電壓，保證電能的質(zhì)量。假如水電站在供電的過(guò)程中出現(xiàn)了故障，就要迅速的對(duì)水電站功率進(jìn)行調(diào)整保證電能質(zhì)量，人工操作不管是在精度上還是速度上都存在著一定不足，無(wú)法高效的滿足標(biāo)準(zhǔn)，但是使用水電站中的自動(dòng)化技術(shù)裝置就可有效快速的控制調(diào)節(jié)功率，進(jìn)一步的保證電能的質(zhì)量，為水電站的自動(dòng)運(yùn)營(yíng)提供基本的保障。

（三）提高生產(chǎn)、改善勞動(dòng)情況

因?yàn)樗娬敬蟛糠质墙⒃谄h(yuǎn)的山區(qū)地帶，因此水電站工作人員的生活環(huán)境和工作環(huán)境都比較差，工資水平也不高，而且還要管理繁重的水電運(yùn)營(yíng)。在水電站自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)之后，運(yùn)行生產(chǎn)的工作都會(huì)運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備按照微型計(jì)算機(jī)的程序進(jìn)行自動(dòng)化的操作，對(duì)水電站生產(chǎn)的過(guò)程實(shí)施全程監(jiān)測(cè)和控制，發(fā)現(xiàn)故障之后還可以及時(shí)的預(yù)警，可以控制事故的進(jìn)一步擴(kuò)展。通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以把水電站的工作人員從管理水電站運(yùn)營(yíng)的繁重工作中解脫出來(lái)，使工作人員減輕工作負(fù)擔(dān)，提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

二、在水電站中的應(yīng)用

隨著自動(dòng)化技術(shù)和微電子技術(shù)水平越來(lái)越高，自動(dòng)化技術(shù)主要包括數(shù)字化控制系統(tǒng)和PLC（可編程邏輯控制器）[1]。

為了和發(fā)達(dá)國(guó)家使用的水電站自動(dòng)化技術(shù)接軌，我國(guó)水電站運(yùn)用自動(dòng)化水電站技術(shù)勢(shì)在必行。水電站自動(dòng)化技術(shù)主要是以微型計(jì)算機(jī)作為基礎(chǔ)，憑借可以編程的以太網(wǎng)、繼電保護(hù)和PLC等技術(shù)對(duì)水電站進(jìn)行信息控制和信息交流，最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控[2]。

（一）PLC應(yīng)用在調(diào)速器中

PLC使用了可以進(jìn)行編程的儲(chǔ)存器，使用內(nèi)部的程序進(jìn)行儲(chǔ)存，執(zhí)行算術(shù)操作、計(jì)數(shù)、定時(shí)、控制順序、執(zhí)行邏輯計(jì)算等技術(shù)面向水電站指令，通過(guò)模擬量輸入或者數(shù)字量輸入控制各種類型的生產(chǎn)過(guò)程或者機(jī)械生產(chǎn)。水電站中水輪發(fā)電機(jī)使用是以PLC為主的調(diào)速器，在機(jī)組進(jìn)行后續(xù)運(yùn)行和試運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，針對(duì)不同的水位和水頭手動(dòng)的聯(lián)合槳葉、導(dǎo)葉，得到最好的協(xié)聯(lián)曲線之后修改之前的協(xié)聯(lián)曲線輸入的PLC，使水電站自動(dòng)化機(jī)組在最佳的運(yùn)用狀態(tài)[3]。

（二）應(yīng)用在水庫(kù)式調(diào)速器中

由于水庫(kù)式的水電站在運(yùn)行時(shí)水頭在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，為解決這個(gè)現(xiàn)象，很大一部分水電站將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與調(diào)速器設(shè)計(jì)設(shè)定水頭，如果水電站的水頭出現(xiàn)了下降情況，水輪機(jī)則在水頭外側(cè)運(yùn)營(yíng)。電液調(diào)速器經(jīng)常不能使運(yùn)營(yíng)機(jī)組達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速，為加大啟動(dòng)的力度，通常情況下會(huì)在開(kāi)關(guān)指示儀串接電阻或者更換芯片調(diào)整調(diào)速器的輸入輸出值、開(kāi)度產(chǎn)生差值[4]。當(dāng)水電站的水頭比設(shè)計(jì)的水頭高時(shí)，為了保證機(jī)組在開(kāi)機(jī)的時(shí)候不會(huì)超速，經(jīng)常需要把串接電阻移除或者換回芯片。如果使用PLC技術(shù)，就可以依據(jù)水電站的水頭高度設(shè)計(jì)出相應(yīng)的程序性，改變開(kāi)度啟動(dòng)。

（三）應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中

新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在水流比較豐富的地區(qū)建立了很多不同規(guī)模的水電站，水電站中的橡膠壩為水電站提供了高效的攔水功能。但是水電站中的橡膠壩在自身上還存在著一定的問(wèn)題：第一點(diǎn)是橡膠壩壩頂?shù)纳倭克骺赡軙?huì)帶來(lái)諧振，導(dǎo)致壩體與壩袋的水泥之間互相摩擦，最后使橡膠壩的壩體受損；第二點(diǎn)是熱脹冷縮、自排或者泄露等情況會(huì)導(dǎo)致壩體外部與內(nèi)部的壓力超過(guò)國(guó)家規(guī)定的技術(shù)參數(shù)，或是由于壩袋的高度較低，導(dǎo)致水流外溢增大，降低了落差。

所以在水電站運(yùn)營(yíng)中要對(duì)橡膠壩加大監(jiān)控和控制，為了進(jìn)一步提高水電站發(fā)電的效率，對(duì)橡膠壩進(jìn)行有效的保護(hù)和控制，很多水電站都根據(jù)自身的情況使用了基于PLC技術(shù)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，在使用PLC系統(tǒng)之后，自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加簡(jiǎn)單，比如簡(jiǎn)化了接線、降低工作噪音、減少了輔助原件等，同時(shí)也讓監(jiān)控修改變得更加快捷[5]。

三、水電站自動(dòng)化技術(shù)目前存在的問(wèn)題

目前自動(dòng)化技術(shù)的問(wèn)題主要是體現(xiàn)在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的速度無(wú)法跟上地現(xiàn)象。因?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)需要監(jiān)控的地方越來(lái)越多，所以對(duì)設(shè)備控制與監(jiān)控就提出了更高的要求，所以水電站中就要使用更多的探頭和電纜，如果網(wǎng)絡(luò)的速度無(wú)法滿足控制需求，就很容易出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)或者傳輸推遲現(xiàn)象，最后給水電站帶來(lái)嚴(yán)重的損失[6]。

四、發(fā)展趨勢(shì)

雖然目前我國(guó)水電站的規(guī)模差距較大，但是自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)還是不斷的提高了水電站整體運(yùn)營(yíng)的效率。為了和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家水電站自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)一致，水電站中的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該朝著信息化、開(kāi)放化和分布式的方向發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)：

水電站作為我國(guó)供電系統(tǒng)中重要的部分，運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量和效率都會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。在水電站運(yùn)營(yíng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以提高水電站運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，還可以節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本，創(chuàng)造良好的效益，為水電站的發(fā)展提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]孫智.恩施州車(chē)壩水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)數(shù)字化改造設(shè)計(jì)[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，02：206-208.

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[6]施沖，馬杰，周慶忠.水電站自動(dòng)化建設(shè)30年回顧與展望[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2009，06：1-6.