探讨电气工程自动化技术在水电站的应用

探讨电气工程自动化技术在水电站的应用

石海龙

（中国水利水电第五工程局有限公司四川省成都市610000）

摘要：近年来，随着科学技术的不断进步，电气工程自动化技术被逐渐应用于水电站的建设，其大大提升了水电站的自动化管理水平及生产效率。文章简要分析了应用电气工程自动化技术对水电站的重要意义及可实现的功能，并阐述了水电站电气工程自动化技术的具体应用。

关键词：水电站；电气工程自动化技术；应用

1应用电气工程自动化技术对水电站的重要意义

1.1提高水电站工作的可靠性

水电站中应用电气工程自动化技术，可实时、准确监控设备的工作情况，并形成监控日志。如果其中某一设备或环节出现问题，系统会自动预警，甚至是明确故障方位及原因，以便及时快速的处理故障，提高水电站的运行可靠性。同时，自动监控的实施可有效防止和减少人为操纵失误对设备的损害。

1.2保证水电站电能质量

电压和工频的稳定性是衡量水电站电能质量的主要标准，其分别受无功功率和有功功率的影响，由于电网负荷状态的不稳定性，会对电能质量产生一定影响。因此通过自动化技术，自动调节发电机组，使电压和工频始终处于一个合理的水平，可保证电能质量。

1.3提高水电站运行的经济性

水电站中应用电气工程自动化技术，可对水电站的负载及运行机组数量进行分析，从而进行合理调度，以确保以最低的投入获得最大的效益。如果单纯依靠人为操作不利于水电站运行的经济性。

1.4提高水电站生产效率

一般而言，水电站选址大多比较偏僻，工作人员工作环境相对较差。而电气自动化技术的应用，部分工作是由各种自动装置按一定的程序完成，减轻了工作人员的工作量，降低了生产成本，提高了水电站的生产效率。

2水电站自动化过程中的技术内容

2.1监测发电机

水电站自动化管理中，可以在水轮发电机和辅助操作系统中进行监控，使整个系统的功能正常，水电自动化的监控系统要实现定子与转子的电流进行监测，但也要注意定子的状态和温度，并且对电机的温度进行监控，实时监测进行中的问题并及时启动备用设备，这对计算机及相关技术人员要求比较高，要多为维护设备考虑，该系统还可以用于冷却和润滑装置的安全运行，实现各系统，确保良好的工作状态，并进行实时监控，记录真实、实时的数据。

2.2水轮机自动控制

其主要技术是实现水电站的水轮机运行自动控制。在这种模式下，能实现自动关闭，包括一个相位调制和发电功率的自动转发等。此外，还可以提高水轮机的自动化水平，可以根据需求和电厂发电机组最佳自动控制对水电站的数量，增加经济效益，使单位之间的负荷分配的自动调节系统，负载的有功功率和无功功率，最终，我们要得到的结果是经济效益最大化，并且促进我国水电站的快速发展。

2.3实现控制辅助设备

自动系统可以实现各种自动控制装置，包括用于控制设备也不同，如泵和压缩机等。同时也可用于电气设备的实时监控和保护，当自动辅助系统发现问题，要采取相应的保护措施，如信号发出的损失或水电站的设施出现骤停，要确保水电站的安全运行。这样的自动化系统，可以实现在电站闸门、上下游水位的监控和监测，这样可以大大减轻工作人员的压力，提高政府的管理效率，最终实现自动化管理。

3水电站应用电气工程自动化技术可实现的功能

将电气工程自动化技术应用于水电站后，可实现如下功能：（1）实现对水轮发电机组运作的自动控制，如实现发电机组自动化设备的自动开关机、调相转发电，使自主发电成为可能。同时，其可实现发电站运行状态的高效率，即水电系统趋向全面智能化，能根据实际情况设定相应指令，确保机组所承载负荷始终限定在一个合理范围内，并在各个机组内平衡分配。另外，自动化系统能根据实际负荷需求量对机组进行自行调换，使无效功降至最低，有效功升至最高。如遇洪涝或突发事件，系统能根据实际情况决定调动备用机组还是将部分运行的机组断开。（2）实现对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监控，以协调各设备的运行状态。主要监控定子轴承、转子轴承、水工隧洞、水轮机进水阀门、机组润滑系统、冷却系统、调速系统、引水装备等，以获取各种辅助设备运行中的参数，如果其中任意一个部分出现异常，系统会迅速做出警示或应急处理。（3）实现对各种水泵、油泵和空压机等辅助设备的自动控制，一旦出现突发情况，系统将自动启用备用设备。（4）实现对系统电气设备的智能控制，主要是检测输电线路、变压器、母线的运行情况，并根据其运行情况进行有效防护和控制管理。（5）控制和监视水工建筑物运行工况：主要监控闸门的工作状态、拦污栅有无堵塞情况发生、水位高低，并采取合理的措施对引水压力管进行有效保护。

4水电站电气工程自动化技术的应用

4.1PLC在对涡轮螺旋桨调速中的作用

轴流转浆式水轮机发电广泛应用于中低水头电站。由于其不同的导叶水轮机在水中可以协调作用，大大提高效率，可以为电厂创造更多的经济效益。水轮机的生产厂家，提供一系列不同的涡轮叶片和改进叶片角头关联的曲线，调节器厂根据此曲线设计调速器在位于叶片和叶片之间的关系，进行调速。但由于实际电站水轮机的水头和水位变化，必须根据厂家提供的参数的变化进行调速，这样，在运行时性能曲线的差异才能保持最佳状态。因此对这些方法改变单位调节，可使用可编程逻辑控制器（PLC）进行调速。在机组调试运行和在不同的水头联合作用下，并在下游水位改变时手动组合叶片，给叶片提供最佳的组合曲线，然后修改原始的组合曲线和实际的PLC单元进行调速，让涡轮螺旋桨处在最佳状态。

4.2PLC应用在水库式电站调速器上

在这样的电厂发电站中，水头变化范围大，从开始到结束通常根据水轮机设计水头，但如果水头减少，在水下运行的汽轮机液压调节器往往不能让机组额定转速（自动状态），以调整启动打开经常需要更换芯片或增加串联电阻并要调整输出的差异，以开放的形式提供，但有时仍小于设计水头，为了提高机组运转能力，解决速度不快的问题，必须在换芯片或移除串联电阻时，加上PLC控制，可根据需要修改水头高度，修改程序，可以轻松打开和关闭机组，改变开度。

4.3油、气、水的控制

在水电站运行自动化的过程中，要减少人员的主动管理，多使用自动化管理，但也要注意控制油气水系统，保证整个系统的稳定安全，确保设备正常运行，首先要确保参数的准确性，加大自动化管理技术，控制油、水、气，对不寻常的状态进行自动化检测和控制，多利用一些自动化措施。如关闭开关设备运行、使用备用保证管道的控制，或者加强与供水系统相关的技术。然后，驱动泵系统的运行，并最终保证系统的稳定。但是，石油、天然气和水的控制，必须提高泵组的工作条件，使油泵的使用寿命延长，节省设备的钱，最后，要指出的是自动化发展的好多工作必须细致。

5结束语

我国水资源的开发和利用逐渐被重视，将电气工程自动化技术应用于水电站的现代化建设中，对于确保水电站的安全、稳定、高效率运行具有重要的意义，从而可为我国的社会主义现代化建设提供强有力的水电能源保障。因此，水电站应提高对电气自动化的认识，积极引进电气自动化技术，充分发挥电气自动化技术的优势，促进水电站自动化水平升级，以提高水电站的发电效率，促进水电站系统的改造升级。同时水电站应加强人才队伍建设，定期对实际操作人员进行培训，使其掌握熟练的电气自动化操作水平，并做好考核工作，以确保自动化系统的运行维护工作顺利开展，有效减少和避免各类电气自动化装置故障。

参考文献：

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[2]何朝霞.电气自动化在水电站中的应用[J].现代经济信息，2009（16）.

[3]王小波，邓.电气自动化在水电站中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（26）.