崔春濤

（甘肅電投大容電力有限責(zé)任公司 甘肅 蘭州 730000）

引言

隨著社會(huì)發(fā)展建設(shè)對(duì)電能需求量的不斷提升，對(duì)水電廠運(yùn)行提出更高標(biāo)準(zhǔn)要求。但是縱觀現(xiàn)階段水電廠的運(yùn)行發(fā)展，部分水電廠仍尚存運(yùn)行不穩(wěn)定、運(yùn)行效率低等問題，不僅影響到水電廠效益與價(jià)值的創(chuàng)造，亦會(huì)增大人員的任務(wù)量。而在水電廠電氣工程中合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以在提升水電廠運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，降低水電廠運(yùn)行管理期間出現(xiàn)人為失誤的幾率，促進(jìn)水電廠運(yùn)行效率的提升。正因此，強(qiáng)化電氣自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，儼然成為水電廠持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

1 電氣工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用意義分析

1.1 保證運(yùn)行可靠性

通過對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的合理應(yīng)用，為水電廠構(gòu)建自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)水電廠運(yùn)行進(jìn)行全面監(jiān)控，結(jié)合對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集與監(jiān)控，保障水電廠運(yùn)行的可靠性，降低水電廠發(fā)生故障、事故的幾率。若水電廠運(yùn)行期間某一電氣設(shè)備或環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間預(yù)警，并對(duì)故障的成因、發(fā)生位置進(jìn)行自動(dòng)分析，確保運(yùn)行故障問題可以得到第一時(shí)間解決，提升水電廠運(yùn)行可靠性[1]。

1.2 保證電能質(zhì)量

電能質(zhì)量是水電廠效益與價(jià)值的創(chuàng)造的基礎(chǔ)要素，針對(duì)電能質(zhì)量的衡量，主要以工頻與電壓為衡量指標(biāo)。而在水電廠運(yùn)行期間，有功率、無功率會(huì)直接影響到電能質(zhì)量的電壓與工頻，若運(yùn)行期間電網(wǎng)呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)直接對(duì)電能質(zhì)量造成影響。而在以往電能質(zhì)量控制中，水電廠通常采用人工控制方式，雖然可以起到一定的控制效果，但是因人員主觀因素的影響，所以在電壓、電流控制中，極易出現(xiàn)人為失誤等問題，不僅影響到電能質(zhì)量，亦會(huì)對(duì)水電廠運(yùn)行造成安全威脅。而借助電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)，將電壓與工頻精準(zhǔn)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保其電能質(zhì)量滿足實(shí)際使用需求[2]。

1.3 保證生產(chǎn)效率

針對(duì)水電廠的建設(shè)，大部分水電廠位于偏遠(yuǎn)的山區(qū)位置。因其地形復(fù)雜，加之運(yùn)輸線路較長(zhǎng)，所以電能輸送的成本相對(duì)較高。再加上人員工作環(huán)境十分艱苦，所以其管理工作的開展存在諸多限制[5]。而在電氣工程中實(shí)施電氣自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠自動(dòng)化管理，在降低水電廠人力成本的同時(shí)，減少人員任務(wù)量。同時(shí)，借助電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的精準(zhǔn)、高效控制，達(dá)到提升水電廠生產(chǎn)效率的目的[3]。

2 水電廠電氣工程中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

本文以某水電站為例，該水電站位于甘肅省甘南州境內(nèi)，屬于徑流引水式電站，由首部樞紐、引水隧洞、發(fā)電廠房三部分組成，電站總裝機(jī)容量為57MW，年設(shè)計(jì)發(fā)電量為2.28億千瓦·時(shí)，是甘南州的重要電力輸出單位。該水電站自動(dòng)化設(shè)備覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、進(jìn)水口蝶閥、通訊系統(tǒng)、油水氣輔助設(shè)備、大壩閘門等設(shè)備。秉持著“少人值守、無人值班”的原則進(jìn)行電氣工程設(shè)計(jì)。

2.1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

水該電站采用集散式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)共有八臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)全廠設(shè)備的監(jiān)視控制、語音報(bào)警、遠(yuǎn)動(dòng)通訊、歷史記錄等功能。發(fā)電機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU）是安裝在發(fā)電機(jī)旁的現(xiàn)地自動(dòng)控制裝置，用于采集發(fā)電機(jī)組的各種開關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)、溫度量信號(hào)、交流量信號(hào)，并對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)開機(jī)、并網(wǎng)、停機(jī)、事故停機(jī)等動(dòng)作流程控制，以及自動(dòng)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)[4]。其中核心元件PLC通過以太網(wǎng)與觸摸屏和通訊管理機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。通訊管理機(jī)通過串口與測(cè)溫巡檢單元、調(diào)速器及油壓裝置、勵(lì)磁系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行通訊，同時(shí)PLC采集發(fā)電機(jī)組的電壓、電流、功率、頻率等信號(hào)，全部通過光纖實(shí)現(xiàn)機(jī)組LCU與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)。發(fā)電機(jī)組在空載并網(wǎng)時(shí)，PLC向機(jī)組同期單元發(fā)送啟動(dòng)命令，同期過程中，同期單元向調(diào)速器自動(dòng)發(fā)出增速或減速脈沖以調(diào)節(jié)機(jī)組頻率吻合系統(tǒng)頻率，向勵(lì)磁裝置自動(dòng)發(fā)出增磁或減磁脈沖以調(diào)節(jié)機(jī)組電壓吻合系統(tǒng)電壓，通過閉環(huán)反饋，同期單元重復(fù)計(jì)算頻率差和電壓差，最終在同期點(diǎn)發(fā)出斷路器合閘脈沖信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)同期，實(shí)現(xiàn)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

2.2 自動(dòng)調(diào)速器系統(tǒng)的應(yīng)用

該電站采用的是新型微機(jī)自動(dòng)調(diào)速器，是具有比例、積分、微分 (PID)調(diào)節(jié)規(guī)律的新型數(shù)字式轉(zhuǎn)速及功率調(diào)節(jié)器。發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)前處于空載狀態(tài)，此時(shí)調(diào)速器控制機(jī)組跟蹤電網(wǎng)頻率處于頻率調(diào)節(jié)模式。采用PID調(diào)節(jié)規(guī)律及適合于空載運(yùn)行的一組PID參數(shù)，選用該調(diào)節(jié)規(guī)律可控制機(jī)組快速跟蹤標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)頻率、使頻率偏差小，便于機(jī)組并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，調(diào)速器的主要任務(wù)是控制機(jī)組穩(wěn)定發(fā)電，此時(shí)處于開度或功率調(diào)節(jié)模式[5]。采用PID自動(dòng)調(diào)節(jié)規(guī)律，可使機(jī)組減少不必要的調(diào)節(jié)過程，且運(yùn)行穩(wěn)定不會(huì)造成負(fù)荷的波動(dòng)，同時(shí)可降低油壓裝置的油耗，減少油泵電機(jī)的工作次數(shù)。

3 結(jié)語

總而言之，水電站電氣工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以在保證水電廠電能質(zhì)量的前提下，提升電廠運(yùn)行可靠性，并達(dá)到提升水電廠生產(chǎn)效率的目的。對(duì)此，為消除現(xiàn)階段部分水電廠存在的運(yùn)行效率低下問題，需重視對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的充分應(yīng)用，通過構(gòu)建完善的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提升水電廠運(yùn)行效率，推動(dòng)水電廠的持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)水電廠作用與效益的發(fā)揮。