魏早勝

摘 要：隨著社會經(jīng)濟水平的提升，電氣自動化設(shè)備也在逐漸得以普及和推廣，電氣自動化設(shè)備逐漸在經(jīng)濟發(fā)展中的各個領(lǐng)域中加以廣泛應(yīng)用和實施， 水電的可再生性以及其在開發(fā)環(huán)節(jié)之中的各種優(yōu)勢使其在能源建設(shè)方面極具優(yōu)勢?；诖?，本文論述了水電廠控制以及輔機技術(shù)簡析。

關(guān)鍵詞：水電廠 自動化控制 輔機技術(shù)

水力發(fā)電不僅改變了單一的電能生產(chǎn)模式，也能科學(xué)地分配自然界水資源，加快了社會供電體制的日趨完善。我國長期注重火力發(fā)電模式的推廣應(yīng)用，這類發(fā)電系統(tǒng)不僅消耗了大量的燃料資源，且電能供輸作業(yè)的成本耗資高，影響電力行業(yè)的正常收益。興建水電廠可充分利用水資源的優(yōu)勢，經(jīng)過水電廠機組及輔助設(shè)施轉(zhuǎn)換為電能使用。小型水電廠是最早建成的水發(fā)電模式，無論是已建或在建的水電廠，都應(yīng)推廣智能化控制方式。

1、小型水電廠的特點

1.1投資少

之所以選擇小型水電廠為初期改造工程，主要由于小規(guī)模水力發(fā)電的成本小，前期投資不會消耗太多的資金?，F(xiàn)有行業(yè)條件下，大型水電廠投入資金幾千萬或上億，而小型水電廠只需幾百萬的資金投入，大大減小了地方財政的支出額度。另一方面，投資少也意味著工程的低風(fēng)險，即便工程建造失敗也不會造成太大的經(jīng)濟損失。適用于小范圍的電能生產(chǎn)方式，不會對政府投資造成太大的影響。

1.2易控制

從結(jié)構(gòu)組成來說，構(gòu)成小型水電廠的設(shè)施相對簡單，多數(shù)是以水輪機組為核心裝置建成的發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)連接設(shè)備簡單，方便了值班人員的作業(yè)控制，為水電廠管理提供了諸多方便。以機電設(shè)備為例，其在運行過程中無需投入太多的人力，只需按照水力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)便能完成對應(yīng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著小型水電廠的普及應(yīng)用，水利部門、供電部門開始探究系統(tǒng)性的控制方案，解決了水電廠日常調(diào)度的相關(guān)問題。

2、水電廠控制技術(shù)

2.1智能控制技術(shù)在水電廠的應(yīng)用

水電行業(yè)發(fā)展伊始，水電開發(fā)者就一直在探索水電廠的控制技術(shù)，以此來對水電廠主要設(shè)備實施全面、快捷的管理。20世紀(jì)30年代，蘇聯(lián)的工作人員就開始了關(guān)于水電廠控制技術(shù)的研究，希望建立一種自動控制系統(tǒng)。從20世紀(jì)發(fā)展到今天，水電廠控制技術(shù)發(fā)生了天翻地覆的變化，但總體是朝著自動化、智能化、便捷化的方向發(fā)展。

2.1.1控制技術(shù)。近年來，數(shù)字軟件開始融入水電廠控制系統(tǒng)，為復(fù)雜數(shù)據(jù)信息處理提供自動化功能，降低了人工處理數(shù)據(jù)的難度。水電廠作業(yè)中，智能控制根據(jù)發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)編碼，自動生成安全性的控制指令，輸入微控制器內(nèi)部以指導(dǎo)設(shè)備的運行。另外，智能控制器具備安全模擬功能，降低了發(fā)電流程的風(fēng)險系數(shù)。

2.1.2通信技術(shù)。水工建筑與機電系統(tǒng)是水電廠的主要組成部分，如何控制好兩者之間的協(xié)調(diào)控制，這是水電廠改造階段要重點考慮的。借助無線通信網(wǎng)絡(luò)建立現(xiàn)代化的傳輸平臺，對水工建筑與機電設(shè)備調(diào)度給予宏觀性的指導(dǎo)，帶動了水電廠控制模式的優(yōu)化改進。例如，小水電指揮中心可建立發(fā)電控制網(wǎng)絡(luò)，由無線網(wǎng)遠程控制機組運行。

2.1.3信號技術(shù)

鑒于計算機數(shù)據(jù)處理功能的優(yōu)越性，智能控制對數(shù)字處理具備了多樣化功能，可在短時間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)的處理。例如，針對不同的計算機用戶，數(shù)據(jù)庫設(shè)定了個人專用、企業(yè)專用等兩套方案，專門設(shè)置了數(shù)字信號的存儲區(qū)域，使用戶有更多的空間調(diào)度信號指令，對受控狀態(tài)下的設(shè)備進行多元化控制。

2.1.4服務(wù)技術(shù)

智能控制不僅僅是用于計算機的數(shù)據(jù)處理，更關(guān)鍵在于對礦用機械設(shè)備信號實時智能化操作，降低人工審核、檢查數(shù)據(jù)的操作難度。建立智能控制可分析程序的執(zhí)行流程，選定最佳方案對數(shù)字語言自動調(diào)度。例如，計算機可利用二維碼掃描等方式，人工智能化判斷水電機組信號的安全性與準(zhǔn)確性。

2.2自動化控制的應(yīng)用

2.2.1計算機監(jiān)控系統(tǒng)。計算機自動控制系統(tǒng)為分層分布開放式結(jié)構(gòu)，采用冗余的環(huán)形光纖以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，分為3級，即遠方、控制室、現(xiàn)地，可以進行無擾動切換。越接近設(shè)備，系統(tǒng)的控制權(quán)限越高。控制權(quán)順序為：現(xiàn)地―控制室―遠方。遠方控制經(jīng)相關(guān)授權(quán)方可進行操作?？刂葡到y(tǒng)中設(shè)置帶密碼的授權(quán)、核對程序。

2.2.2監(jiān)控模式。早期的計算機監(jiān)控技術(shù)不完善，監(jiān)控系統(tǒng)不可靠、不穩(wěn)定，所以水電廠的監(jiān)控通常以常規(guī)監(jiān)控為主，以計算機監(jiān)控為輔。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機監(jiān)控的可靠性與安全性大幅度提高，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式逐漸被淘汰。全計算機監(jiān)控模式對于技術(shù)、設(shè)備的要求比較高，相對來說投資比較大；而以計算機監(jiān)控為主，輔以常規(guī)監(jiān)控的模式，則投資比較少，對系統(tǒng)要求比較低，與小型水電廠生產(chǎn)過程及設(shè)備簡單、在整個電力系統(tǒng)中地位與作用相對較弱、退出運行影響不大等特點相吻合。所以說，小型水電廠應(yīng)該采用以計算機監(jiān)控為主、以常規(guī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式。

2.2.3監(jiān)控系統(tǒng)的功能。配置系統(tǒng)各級之間采用具有冗余功能的環(huán)形光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)交換機選用進口知名品牌，具備網(wǎng)管功能，采用導(dǎo)軌卡槽安裝方式。控制室通過光纖與遠方傳送遙控、遙調(diào)、遙信、遙測和遙視數(shù)據(jù)，同時可以通過Internet采用TCP/IP規(guī)約與上級管理部門調(diào)度運行管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像傳輸。遠方控制設(shè)在管理所辦公樓內(nèi)，距泵站控制室約250m，通過千兆光纖與泵站自動控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)信息采集與調(diào)度指令的下發(fā)，必要時實現(xiàn)遠程控制。與此同時，泵站、清污機閘等的運行參數(shù)、狀態(tài)要上傳給遠方控制?？刂剖以O(shè)于泵站控制樓二樓，通過管理所局域網(wǎng)將泵站實時運行信息與數(shù)據(jù)（如運行參數(shù)、狀態(tài)、水位曲線、流量等）上傳至上級管理部門，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)地建立通信，通過工作站的監(jiān)測監(jiān)控界面顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行參數(shù)與狀態(tài)，同時下發(fā)控制命令，監(jiān)督現(xiàn)地監(jiān)控單元對監(jiān)測監(jiān)控命令的執(zhí)行?，F(xiàn)地控制是系統(tǒng)最后一級也是最優(yōu)先的一級，它向下接收各類傳感器與執(zhí)行機構(gòu)的輸入/輸出信息，采集設(shè)備運行參數(shù)和狀態(tài)信號；向上接收上級控制主機的監(jiān)測監(jiān)控命令，并上傳現(xiàn)場的實時信息，實施對現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的邏輯控制。

3、結(jié)語

目前，我國正在進行能源結(jié)構(gòu)的加速調(diào)整，在未來若干年內(nèi)，國內(nèi)水電行業(yè)將保持較快的發(fā)展速度，承擔(dān)的能源供應(yīng)任務(wù)也會愈加沉重。因此，必須對各種規(guī)模的水電廠實施智能化控制，根據(jù)自身的情況不斷完善系統(tǒng)優(yōu)化，這對實現(xiàn)我國水電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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