摘 要：隨著我國水利工程建設(shè)的不斷完善，自動化控制系統(tǒng)的改造改造大潮也席卷而來，在水利水電廠改造中自動化系統(tǒng)越來越受到重視。近年來，水電廠在自動化控制系統(tǒng)的支持下，機組運行情況良好，不但改善了生態(tài)環(huán)境、推進了農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還減少了系統(tǒng)維護人員的勞動量，為水電廠的自動化的發(fā)展提供了保障。本文簡述了水電廠的發(fā)展方向，以及自動化系統(tǒng)改造的相關(guān)內(nèi)容，希望能夠為以后的水電廠的相關(guān)工作人員提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：自動化系統(tǒng)；水電廠；改造要點

中圖分類號：TV736 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0115-02

1 水電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景及發(fā)展意義

我國的經(jīng)濟現(xiàn)在已經(jīng)進入了一個新的歷史階段，國民經(jīng)濟得到了高速的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化也在不斷推進，人們對電力的需求量日逐漸增加，對其質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格。而我國的電力行業(yè)的自動化水平一直比較低，難以滿足當(dāng)下社會的生產(chǎn)需求，為了提升電能的質(zhì)量以及水電廠的工作效率，如今必須進行改造，把計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)作為基礎(chǔ)的綜合自動化系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的老式水電站以人工操作為主的控制模式。而新建的水電站應(yīng)當(dāng)按照綜合自動化的要求來建設(shè)，使水電站能夠漸漸地實現(xiàn)少人值班甚至無人值班的目標(biāo)。此外，在水電廠應(yīng)用自動化系統(tǒng)，能夠幫助解決能源的短缺、環(huán)境污染等問題，還能夠促進區(qū)域間的經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，縮小城鄉(xiāng)之間的差距，推動農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為國民經(jīng)濟的發(fā)展貢獻出一份力量。遵照國家電力體制改革的相關(guān)要求，使得水電站實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)的控制，從而適應(yīng)市場的競爭。

2 自動化基礎(chǔ)改造和元件選擇

2.1 勵磁系統(tǒng)

改進后的勵磁系統(tǒng)必須滿足以下幾點要求：①系統(tǒng)的設(shè)備必須具備先進性以及高度的可靠性；②能夠很好的匹配計算機的監(jiān)控系統(tǒng)；③運行簡單，操作方便安全，并且需要進行的養(yǎng)護工作少；④性價比高。

2.2 調(diào)速器

調(diào)速器的選擇原則：①調(diào)速器必須具備先進性以及高度的可靠性；②與計算機的連接穩(wěn)定；③運行簡單，操作方便安全，并且需要進行的養(yǎng)護工作少；④性價比高。

2.3 自動化檢測元件

自動化測量元件的合格與否直接影響到整個發(fā)電廠的運行，所以在一定程度上直接將影響著自動化系統(tǒng)改造的成功與否。其選擇的標(biāo)準(zhǔn)：①自動化檢測元件必須具備先進性以及高度的安全性、可靠性；②性價比高；③維護工作簡單。

3 各單元的改造要點

3.1 計算機監(jiān)控單元的改造

完成自動化基礎(chǔ)改造之后，就要設(shè)計計算機所掌控的監(jiān)控系統(tǒng)，然后進行選擇和調(diào)試工作，完成上述的內(nèi)容后才能夠正式投入使用：①設(shè)置計算機所要監(jiān)控的主要對象以及所要監(jiān)控的信息量；②計算機監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)則一般依據(jù)無人值班的原則，保證既能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控，又能夠?qū)φ緝?nèi)進行全面的監(jiān)控。此外需要保證監(jiān)控的系統(tǒng)需要具高度的先進性和準(zhǔn)確性。所應(yīng)用的電腦硬件軟件、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等必須符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到成熟、可靠、耐用的要求，并且擁有熟練的技術(shù)和充足的準(zhǔn)備品，擁有長期服務(wù)和支持。系統(tǒng)需引用可拓展的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而為系統(tǒng)擴大規(guī)模、增加相關(guān)功能提供相應(yīng)的保障。同時要有一定的冗余的容錯設(shè)計，這是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生局部故障時，也不會引起系統(tǒng)的誤操作以及影響系統(tǒng)的有誤操作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。各發(fā)動機能夠在脫離主控系統(tǒng)的情況下也能夠獨立進行運行。同時監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)速度也應(yīng)當(dāng)加快，擁有能夠向上進行兼容的特性。安全、可靠、維護操作簡單易行。監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的實時性，并且擁有足夠頑強的抗干擾能力。同時監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)同其他的系統(tǒng)進行連接，從而方便進行信息的通報，例如：閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、大壩監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、機組狀態(tài)維護系統(tǒng)等。

3.2 輔助設(shè)備的改造

對于輔助設(shè)備的改造來說，其是水電廠進行自動化系統(tǒng)改造的核心，輔助系統(tǒng)的改造對于適應(yīng)方案、優(yōu)化配置的研究以及系統(tǒng)的整體設(shè)計有著重舉足輕重的意義。

3.2.1 改造的方案

我國現(xiàn)階段水電站輔助設(shè)備主要有統(tǒng)一的集中控制操作和分散控制集中管理兩種控制系統(tǒng)。對于輔助控制來說，分散控制集中管理此種模式應(yīng)當(dāng)作為首選。在管理模式確定后，就需要制定相關(guān)的改造方案，在改造的過程中，應(yīng)該要嚴(yán)格牢記無人值班這一原則。同樣的，測控裝置的功能應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定、質(zhì)量安全可靠。具有故障自動識別、診斷自動執(zhí)行等功能。同時能夠及時、無誤地將各個系統(tǒng)所收集的信息傳送到計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，然后進行統(tǒng)一的處理。

3.2.2 系統(tǒng)優(yōu)化配置

在進行自動化系統(tǒng)改造過程中系統(tǒng)的優(yōu)化配置也是很有必要的，可以概括為以下幾點：①編程控制器是整個系統(tǒng)的控制核心，其控制輔助設(shè)備是最有力的。②對于壓油系統(tǒng)外圍元器件的選擇，應(yīng)采用安全先進的壓力變送器。③對于配置排水系統(tǒng)外圍的元器件，由于集水井的水質(zhì)環(huán)境很惡劣，淤積的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重影響到了液位測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時還會對排水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響，嚴(yán)重的情況還可能會導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。為了避免以上的問題的發(fā)生，必須保證液位測量的可靠性，并且采用最好的軟啟動器和接觸器組件。④對于壓縮空氣的系統(tǒng)的配置。由于壓縮空氣系統(tǒng)的組件每一個元器件都非常重要，每一個元件出現(xiàn)問題都足以造成系統(tǒng)的崩潰，所以需要對其質(zhì)量進行嚴(yán)格的把關(guān)。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的改造目標(biāo)

3.3.1 設(shè)計的原則

①盡可能的實現(xiàn)少人值班（甚至無人值班）的目標(biāo)；②應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)自動化的相關(guān)要求；③水電站的監(jiān)控都必須由計算機進行控制，不需要另設(shè)置監(jiān)控設(shè)備；④確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性等功能，并且完善相關(guān)的功能；⑤采用具有冗余的配置，確保監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的錯性；⑥監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用了分層分布式機構(gòu)，在不受到整體控制時，需要保證局部也能夠獨立的運行。

3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的目的

①對水電站的主要設(shè)備進行記錄和監(jiān)控；②對水電站的主要設(shè)備進行自動控制或者直接控制，其中包括機組的開關(guān)機以及功率的調(diào)整，這些基本上都需要依靠計算機來實現(xiàn)的；③如果機組由于事故而導(dǎo)致緊急停機，或公用設(shè)備進行開啟/關(guān)閉等的切換動作時都需要計算機的參與，這些過程都是嚴(yán)禁進行人工操作的；④實現(xiàn)水電站運行管理的自動化；⑤當(dāng)發(fā)生難以解決的重大事故，此時可以及時進行語音報警，或者電話報警；⑥在接受上級的調(diào)度部門進行聯(lián)系時可以保證聯(lián)系狀態(tài)維持在通信的狀態(tài)；⑦水電站由少人值守逐漸發(fā)展向無人值守的過度階段。

4 結(jié) 論

水電廠自動化系統(tǒng)的改造能否順利進行主要依托于管理知識和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，堅信在科技日益強大的中國，自動化技術(shù)也將越來越進步，為水利事業(yè)的繁榮提供強有力的保障，從而水利事業(yè)能夠造福更多的人，為生態(tài)環(huán)境的改善貢獻出一份力量。希望今后通過大家共同的不懈努力，能夠讓水電站的自動化的運行水平得到大幅度的提高，讓水電廠實現(xiàn)“少人值班，甚至是無人值守”的目標(biāo)提供有力的保障。

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收稿日期：2018-9-3

作者簡介：姜 昊（1991-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事自動裝置檢修工工作。