浅谈水电站电气自动化应用问题

　　摘要：电气自动化程度是水电站现代化水平的重要标志之一，同时自动化技术也是水电站安全经济运行必不可少的技术手段。本文主要介绍了水电站自动化的目的和内容以及电气自动化技术的发展，说明了电气自动化技术在水利工程中的重要性。
　　关键词：水电站，电气自动化，应用
　　近年来，随着电子技术的发展，水电站自动化技术得到了迅速的发展，各种新型自动装置不断被采用，使水电站的自动化水平得到了很大的提高。水电站自动化具有提高工作的可靠性、提高运行的经济性、保证电能质量、提高劳动生产率、改善劳动条件等作用。
　　一、水电站自动化的目的和内容
　　水电站自动化，就是使水电站生产过程的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。水电站简单的生产过程为实现自动化提供了方便的条件。
　　1、水电站自动化的目的
　　水电站实现自动化的目的在于提高工作的可靠性和运行的经济性；保证电能质量（电压和频率符合要求）；提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员等。
　　（1）提高工作的可靠性。水电站的运行，首先要满足安全发供电的要求。水电站实现自动化后，通过各种自动装置能够快速、准确和及时地进行检测、记录和报警，既可防止不正常工作状态发展成为事故，又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性。另一方面，用各种自动装置来完成水电站的各项操作和控制，可以大大减少运行人员误操作的可能，从而减少了发生事故的机会。
　　（2）保证电能质量。电能质量用电压和频率两项基本指标衡量，电力系统的电压，主要取决于系统中无功功率的平衡；而频率则主要取决于系统中的有功功率的平衡。系统的负荷是随时在变化的，只能依靠自动装置才能迅速又准确地调节有关发电机组成发出的有功和无功功率，维持电压和频率在规定的范围内。
　　（3）提高运行的经济性。所谓经济运行，就是使水轮发电机组经常运行在最佳工况下。对于多机组的电站而言，还要根据系统分配给电站的负荷和电站的具体条件，选择最佳的运行机组数，以便用较少的水生产较多的电能。水电站是水力资源综合利用的一部分，经济运行条件较为复杂，只有实现自动化，利用自动装置才能有助于水电站经济运行任务的实现。
　　（4）提高劳动生产率。实现水电站自动化，减少了运行人员直接参与操作、控制、监视、检查设备和记录等工作量，改善了劳动条件，减轻了劳动强度，提高了运行管理水平；同时可减少运行人员，实现少人甚至无人值班，提高劳动生产率，降低运行费用和电能成本。
　　2、水电站自动化的内容
　　水电站自动化的内容，与水电站的规模及其在电力系统中的地位和重要性、水电站的型式和运行方式、电气主接线和主要机电设备的型式和布置方式等有关。水电站自动化包括以下内容：
　　（1）自动控制水轮发电机组的运行方式，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化；
　　（2）自动维持水轮发电机组的经济运行；
　　（3）完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视和对辅助设备的自动控制；
　　（4）完成对主要电气设备的控制、监视和保护；
　　（5）完成对水工建筑物运行工况的控制和监视。
　　水电站自动化是通过各种自动装置来实现的，这些自动装置可分为基础自动装置和综合自动装置两类，这些自动装置负责整个电站的自动控制和调节以及监测和警报等，并通过基础自动装置实现对机组的自动控制和调节。
　　二、设备选型及自动化设计
　　随着水电站自动化水平的提高,水轮发电机组所需自动化元件愈来愈多,其作用就愈重要。但由于目前主机配套的自动化元件的性能不够稳定、灵敏度差、精度低等因素以及自动化设计上的不足使水电站的自动控制的安全受到不同程度的影响,这就需要对设备进行选型和自动化设计。
　　1、PLC在轴流桨式水轮机调速器中的应用轴流转浆式水轮机被广泛使用于中低水头电站。由于它的水轮机叶片随水不同可与导叶协联动作而使用水轮机的动行水头范围增大,这样可为电厂创造更多经济效益。水轮发电机组制造厂家为其制造的水轮机提供了一组不同水头下导叶开度与浆叶转角的协联曲线,调整器制造厂按此曲线设置了调速器内导叶与浆叶的协联关系。但是由于实际电站运行时,水轮机水头的变化及上下游水位的变化,与厂家提供参数相差甚运,故按协联曲线运行时机组运行性能差不能达到最佳状态。因此对于此类机组的调整器须采用可改变程序的PLC可编程控制器的调速器。在机组试运转过程中和今后的运行中可先针对不同水头及上、下游水位及手动协联导叶、浆叶,取得最佳协联曲线而后修改原协联曲线输人PLC而使机组处实际最佳状态。
　　2、PLC在调节水库式电站调速器中的应用水库式电站的运行水头变化范围大:此类电站的调速器和起动开度一般按水轮机设计水头设计,但当电站水头降低,水轮机处于低水头下运行时,电液调整器往往不能使机组达到额定转速(自动状态),为使调整器的起动开度增大,往往需更换芯片或在开度指示仪中串接电阻而使调节器输出值与开度指示产生差值开机组。当电站水头更小于设计水头时,为使机组开机不致过速,而又必须换回芯片或撤除串接电阻,若采用PLC可编程控制器,则可根据电站水头高低,修改其程序来改变起动开度即可。
　　三、水电站电气自动化技术的发展
　　随着科学技术的高速发展，电子计算机在各个领域得到广泛应用，一种模块化的基于现场总线的水电站计算机监控系统出现，逐步取代了传统的以常规控制、人工操作为主的控制模式，大大提高水电站的自动化程度，实现水电站“无人值班，少人值守”。
　　1、系统构成：采用了计算机、可编程序控制器（PLC）或智能I/0、微机继电保护装置和专用智能测控装置，通过标准以太网、现场总线将主控机与各个现地控制站、智能装置等有机连接在一起，构成了按功能分工协作的分层分布式综合监控系统。
　　2、系统的主要特点：（1）开放式体系结构，层次分明，具有良好的扩展性；（2）分层分布式系统，可以根据监控对象、功能进行配置，具有很好的分散性、开放性和灵活性；（3）采用冗余配置，具有很高的可靠性；（4）用中文Windows操作系统和智能通信等先进技术，便于系统升级；（5）灵活的组态界面，人机接口能力强，界面友善，易于掌握，方便设计、调试和现场运行。
　　3、系统主要功能：（1）对电站设备实现自动监视与记录：计算机监控系统自动完成电站设备数据的采集、处理以及设备运行状况的自动监视与记录，包括开关量信息监视，模拟量信息监视，故障/事故报警、记录与显示，SOE点记录与显示；（2）对电站实现自动控制：根据上级调度要求和电站自身的具体情况，对电站设备进行操作或调节，包括机组的自动开停和并列以及运行工况的自动转换、机组有功和无功负荷的自动调节、自动发电控制AGC、自动电压控制AVC、断路器操作等；（3）对发电机、主变、线路等主要设备及辅助设备进行保护与监控；（4）实现电站运行管理的自动化：实现运行报表的自动生成，运行操作的自动记录，电站设备参数或整定值的记录与保存，所有报表均可自动或召唤打印以及运行人员仿真培训等；（5）系统通讯：实现与上级调度、水情测报系统、办公自动化网络等计算机系统之间通信，达到信息资源共享，充分发挥整个系统的综合效益。
　　
　　四、结束语
　　水电站采用综合自动化系统后不仅提高水电站运行的经济性和工作的可靠性、保证电能质量；而且提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员，从而提高电站运行的效益。水电站综合电气自动化系统与水电站的生产、效益密切相关，随着国家能源结构的调整，水资源开发利用程度的加大，水电站综合自动化系统在越来越多的水利枢纽工程中得到更广泛的应用，发挥更大的作用。
　　
　　参考文献：
　　[1]崔明,变电站与水电站综合自动化,中国水利水电出版社,2005.5
　　[2]郑曲全，浅谈水电站自动化技术及其应用[J]，大众科技，2008年05期
　　[3]楼承仁，黄声先，李植鑫.水电站自动化.中国水利水电出版社，1995，10，1

《浅谈水电站电气自动化应用问题》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅谈水电站电气自动化应用问题

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-10048