关于水电站电气自动化应用问题的思考

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625300）

电力电子技术的广泛使用，微电子产业的迅猛发展，使得电气自动化在水电站中的日常运行中发挥了重大作用。电气自动化让水轮发电机组自动化成为了现实，利用计算机对水电项目的生产设备进行全程监控，主要是对水轮发电机组和辅助设备的状态进行自动检测，发出指令实施相应操作，依据软件信号发出危险报警等。简单来说，实现水电站电气自动化可以完全脱离人工操作，所有的设备在计算机指令的指示下进行，对生产过程进行实时的控制和监视。水电站电气自动化提高了水电工作的安全可靠性、运行的经济性，同时提高生产效率，改善了劳动环境。

1 水电站自动化的目的

水电站实现自动化有利于提高水电工作的安全性和运行的经济性，减少人力资源的投入；改善工作人员劳动的环境条件等。

1.1 提高了水电工作的安全性

水电站自动化，使得所有的工作设备能够快速、准确、及时的启动，进行数据分析和事故分析。这样不仅有利于防止不安全的工作状态出现进一步恶化，也可以使事故中的设备及时报警并启动备用装置，保证水电生产工程得以继续。此外，将自动控制装置引入到各项流程的控制，可以降低工作人员因误操作造成事故的几率。

1.2 保证电能质量

电能的质量通常用电压和频率这两项指标来衡量。众所周知，电力系统中的无功功率的平衡决定着电力系统的电压而有功功率的平衡则决定着频率。发电系统的电荷是随时不停的变化的，人的操作往往不能及时准确的对其做出调整，采用自动装置可以解决这一难题，他可以及时准确的调节有功和无功功率，保持电压和频率的稳定。

1.3 提高发电机组运行经济性

水轮发电一直工作在满负荷的状态是我们最理想的憧憬，而实际中因为机组故障等诸多原因往往不能满负荷运载。利用自动控制装置，控制并指令选择最佳的运行组数，结合当前水利条件，使用最少的水生产最多的电能，更好的实现水电站经济任务。

1.4 提高了操作人员工作效率

水电站电气自动化的实行，减少了实际操作人员参与控制、监视、记录、安全检查等任务，减轻了它们劳动的强度，减少了运行管理人员的数量，实现少人甚至无人值班，提高了劳动生产效率，节约了水力资源。

2 水电站自动化包含的部分

水电站自动化需要考虑的内容有水电站的规模、水电站的运行方式、采用的发电设备以及设备安装方式等。下面就从各个小部分进行分析：

（1）实现自动控制水轮发电机组运行方式的选择，在开停机和发电机转调相等几个方面实现自动化；

（2）能够自动维持和控制水轮发电机组的连续运行；

（3）实现对主要的电气设备和线路的监视、保护；

（4）完成对辅助电气部分的监视。辅助设备主要有水泵、空压机以及油泵。系统能在它们发生故障时能自动报警和启动备用设备；

（5）完成对水工建筑物运行的实际工作状态进行实际的监控。如在水中的闸门工作的状态，拦污栅极是否发生堵塞的监控，以及上下游水位的测量监控。

3 设备型号的选择和自动化设计

在科学技术发展同时，水电站自动化程度也有了不断提高。水轮发电机组作为电站最主要设备也使用了越来越多的自动化元件。

3.1 轴流桨式水轮机中PLC的使用

中低档水电站中大多后会选择轴流桨式水轮机。因为其设计的特殊性，能为水电站提供更多的经济效益而被使用，虽然厂家为实现不同的水头导叶开度都会制造出水轮机能够利用协联曲线来连接浆叶转角，同时设计制造出了专门调速器来满足协联曲线。即便如此，水电站在实际运行中，主涡轮机上下游水位也会随着桨叶变化。很多情况都同生产厂家理论模拟相差甚大，因此仅仅依据协联曲线的变化难以保证机组的运行处于最佳状态。为满足实际水电站的需要。在调试的过程中得到最佳的协联曲线即可在编程控制器的调节下改进原来设别协联曲线，最终保证机组能够得到优化。

3.2 调速器调节水库式电站的PLC实现

电站运行中水头有较大变动范围是水库式电站最主要的特点，水头变化过大，会导致电力调整器不能让机组达到额定的转速。所以，采用PLC编程控制器，可以根据电站水头的高低来修改程序参数，使机组工作在额定的状态下。

4 水电站电气自动化技术的进步

当今，电子计算机技术普遍应用于各个领域，其模拟监测控制技术也是基于现场总线理论，慢慢取代了传统意义上的控制系统，大大地提高了水电站自动化的发展，真正实现了"无人值班，少人参与"的工作模式。

4.1 系统组成

结合计算机、PLC器件以及相关智能接口技术；在微机式继电保护装置和专用智能中综合使用可控装置，利用标准的以太网络格式，利用现场总线把每一个现地控制的站逐一的连接起来，组建出能够按照不同功能进行分部协作的整体监控系统。

4.2 系统的一些特点

（1）体系结构开放，等级层次分明同时还具有良好的可扩展性；

（2）分布式系统选择分层结构，针对不同的监控对象，采用不同监控方法，具有性能较好的分散性、整体性和灵活性；

（3）采用先进的冗余处理技术，提高系统稳定性；

（4）结合Windows操作系统以及先进的通讯手段，定期对系统升级；

4.3 系统具有的功能

（1）对水电站内的全部设备进行自动监视和控制，计算机监控系统自动完成对水电站内被监控设备数据采集，分析设备工作状态并进行记录；

（2）对水电站实行自动化的控制，根据上级的调度要求，结合水电站的实际情况，对电站的生产能力进行自适性调节，保证水电站可持续发展模式；

（3）实现水电站管理的自动化：实现运行报表自动生成、运行操作自动记录、设备参数自动备份整合；

结语

水电站电气自动化的实现，提高了水电经济效益和水电安全性的同时，也保证了水电站较高效率。水电站的生产效益同其自身的自动化程度高低密不可分。在国家能源结构调整政策实施中，会继续加大对水资源的开发力度，届时水电站电气自动化的系统研究和完善的意义也会越来越大。

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