新时期水电站自动化技术及其应用分析

新时期水电站自动化技术及其应用分析

俞绍峰

俞绍峰

梅州市梅江区长沙镇农业服务中心514075

摘要：近几年来，我国社会经济取得了飞速的发展，在这个基础上，我国水利水电事业也取得了很大的成就。然而，全球能源危机正在加剧，国家也在对能源结构进行调整。在这种情况下，水力发电逐渐成为电能的重要来源。目前我国各地水电站的建设速度不断加快，相关技术也在不断的更新。自动化技术与传统技术具有非常多的优点，在水电站的应用中逐渐得到普及，其主要的作用是对机组以及设备进行自动监测。本文拟对新时期水电站自动化技术进行分析，然后通过实例分析其应用。

关键词：水电站；自动化技术；应用

在我国，水资源非常的丰富，从理论上将我国的水资源总量在6.76亿立方米，可以进行开发利用的大约3.78亿立方米。然而与其它发达国家相比，我国对水资源的利用率还是比较低的，利用水力进行发电在近几年才逐渐得到重视。即便如此，我国的水电站的自动化设备还是比较落后，急需要在技术上进行更新，以提升对水资源的利用率以及发电量，从而达到保护环境、节约能源的目的。

一、水电站自动化的作用分析

水电站的自动化就是在利用自动化技术，对水电站的生产过程进行操作与控制，使其在人员很少的情况下，按照规定的程序达到相应的目标，因此，自动化是水电站走线现代化的重要标志。其所发挥的作用主要表现在以下几个方面：

1、水电发电机组运行的可靠性提升

水电站中实现自动化后，一方面自动化系统能够自动的对装置进行检测以及记录，如果出现异常情况可以自动报警，这样就有利于提前防止由于设备故障导致的事故，进而提升了供电设备的可靠性；从另一方面来说，设备的运行依靠自动化进行操作，能够有效的避免操作出现失误，还能大大的加快操作或者控制的过程，尤其是在紧急情况下，能够确保系统的安全并能够持续的向用户供电。

2、经济效益能够大大提升

水电站使用自动化技术之后，可以依据系统分配给电站的负荷以及电站的条件，科学的进行调度，使得开机的台数保持在合理的区间之内，这样就能够收获较好的经济效益。除此之外，在水资源的利用中，水电站的功能不只有发电一项功能，还有航运、灌溉以及防洪等多种功能。如果单凭人工进行调度，这么复杂的系统工程很容易出现失误。利用自动化技术能够有效的实现电站的经济运行任务。比如，对于具有调节能力的水电站来说，使用计算机能够对水库的来水进行计算，还能够依据流量、水位以及各个参数对水电站进行自动控制，这样就大大提升了水电站运行的经济性。

3、提升水电站工作的效率，改善工作条件

通常情况下，水电站都处在比较偏僻的山区，距离城镇比较远，生活工作条件比较差。工作人员长时间在这样的环境下工作会有诸多的不满。而将自动化技术应用到水电站中去，许多工作能够依靠各种设定的好的程序自动完成，对这些程序的控制主要依靠计算机进行远程控制。原来使用人工进行定时的巡查记录等，都可以使用计算机来完成，这就大大的减轻了员工的工作强度，也不会出现一些低级错误，大大提升了工作效率与管理水平，也在一定程度上减少了运行的费用。

二、水电站自动化的内容分析

水电站自动化的内容包含着很多方面，与水电站的规模以及水电站的运行方式有着非常密切的联系，通常包含着以下几个方面：

1、控制水力发电机组的运行方式

在对水力发电机组的运行方式进行控制时，主要表现在两个方面：一是对开停机与并列、发电转调相和调相转发电的自动化控制；二是自动控制水力发电的运行，在这个过程中，依据系统的要求以及电站自身的条件来对机组运行的数量进行选择，以便在机组间能够实现最佳的负荷分配。除此之外，如果机组出现故障，那么可以自动启动备用的设备；如果系统的频率过于高，那么可以根据实际情况自动关停一部分机组，以降低频率。

2、监测水力发电机组与辅助设备的运行状况

水力发电站中使用自动化，能够实现对发电机定子与转子回路各电量的监测，另外还能监测发动机定子绕组与铁芯以及机组调速系统等。一旦机组与辅助设备出现不正常状态，自动化系统会自动的采取保护措施，通过发出信号或者紧急停机来达到保护机组的目的。

三、水电站自动化技术的发展

随着科学技术的不断进步，在各个领域中，计算机的应用越来越广，在水电站领域，一种基于现场总线的水电站计算机控制系统已经逐渐取代了以往的人工控制系统，自动化程度大大的提升。下面简要介绍一下。

1、新型自动化系统的构成：主要运用了计算机、智能I/o、微继电保护装置以及专用智能控制装置，通过以太网以及现场总线使得主机与各个地方相连接，实现控制。

2、该系统的特征：首先，结构是开放式的，层次分明，扩展性能强；其次，使用了冗余装置，可靠性大大的增强；再次，该系统的操作系统使用的是windows以及智能通信，能够根据实际情况来来不断升级；最后，该系统的界面比较友善、人机接口能力较强，能够非常方便的进行掌握，便于进行现场调试与运行。

3、该系统的功能：首先，能够对水电站的设备进行自动的监测与记录，自动化系统对于设备运行的数据进行自动采集，对于出现的异常情况进行自动记录与监测，包括开关量信息监测以及故障/事故报警、记录和显示等；其次，能够自主的进行控制水电站，该系统可以依据上级的指令以及发电机组自身的实际情况，对水电站的设备进行自动的调节与操作，这些调控包括：机组的自动开停以及并列、调控机组的有功与无功负荷、自动发电控制AGG以及控制断路器等等；再次，能够实现对主变、发电机以及线路等设备以及辅助设备的监测与保护；再次，能够提升水电站的管理水平，运用自动化系统能够自动的生成运行报表，对于运行操作的记录也能够自动进行，另外还可以自动的对水电站的设备参数或者是整定值进行记录和保存，也就是说，所有的报表都能够自动的进行打印，这就大大提高了水电站的管理水平；最后，能够实现即时的通讯，使用自动化系统，能够实现与上级调度、水情测报系统以及办公自动化网络等计算机系统之间的信息沟通，真正的实现资源的共享。

四、水电站自动化系统的应用实例分析

某地一水电站在设计的时候，总的装机容量为1.26万千瓦，全部使用计算机系统进行监控。

1、该监控系统的组成：主要有1号工作站、2号工作站、公用LCU同期屏、机组保护期屏以及主变线路保护屏等构成。

2、信息的交换：通讯使用TCP/IP协议，信息的交流方式是竞争式，传输的介质是网络同轴电缆或者双绞线。

3、该系统的特征：本水电站自动化系统将保护、遥控、遥测、遥信以及遥调等功能全部集合在一块，功能大大的增强，能够实现对水电站的精确保护，而且自动化程度较高，精确度也比较高。

工程建成投产之后，大大的缓解了当地电力供应紧张的状况，使用自动化系统对水电站进行监测，大大的节省了人力，工作效率也有了很大的提升，实现了很好的经济效益。

结语

综上所述，水电站在引入自动化系统之后，不但能够大大的提升水电站运行的可靠性，同时还能减少劳动强度，改善工作人员的工作条件，进而收到良好的经济效益。随着科学技术的不断发展，水电站自动化系统也必须及时的进行改进，这样才能更好的提升监测的精确性与可靠性。本文主要从水电站自动化的作用、内容以及创新三方面进行了分析，最后通过实例证明了自动化系统的优越性，期待本文的分析有助于自动化系统在我国水电站中的应用普及。

参考文献：

[1]邓飞.水电站自动化技术及其应用的研究[J].黑龙江水利科技，2014，05：166-168.

[2]谢勇.水电站自动化技术及其应用[J].科技创业家，2013，16：63.

[3]王兴勤.水电站自动化技术及其应用分析[J].中国新技术新产品，2013，24：124.