PLC自动装置在水电站中的应用

PLC自动装置在水电站中的应用

曹越

中电建电力检修工程有限公司 四川省乐山市 614000

摘 要：自动化是判断水电站现代化水平的标志，是经济，安全运行的技术手段。 随着PLC（可编程控制器）的实施，水电站的自动化水平得到了有效提高。大多数水力发电站都位于偏远地区，条件非常困难。因此，有必要提高水电站的综合自动化水平，实行无人值守系统，降低运行成本，并改善人员的工作条件。PLC的应用可以实现各种类型的逻辑运算，具有接线方便，使用方便，维护方便，可靠性高，编程简单的优点。PLC技术在水电站中的应用，促使中国的电力系统向着现代化的方向发展，具有重要意义。

关键词：PLC；水电站；应用

一、水电站自动化技术的价值

在国内的水电站管理过程中，推行自动化控制技术能够有效地节省管理成本。进一步提升资源的利用效率，为国内水电行业的可持续发展贡献力量。我国的水电事业的起步较晚，发展的实践也比较短，现在仍是不能很好地满足社会发展的需求。人工控制的水电站的管理效率没有突破，严重地阻碍了水电行业的健康发展。要积极的对于水电站管理模式进行优化和创新，运用计算机监控系统来强化水电站的动态管理效率。提升水电站的发电量，为经济发展贡献更多的力量。运用自动化设置，能够在缩减人员数量的基础上，实现管理效率的提升。另外，要加强水电站管理的质量管理，促进国内水电事业的快速发展。

二、水电站自动化的作用

2.1提高工作的可靠性

自动装置的应用，可以在水电站生产过程中实现全程的自动控制，对生产过程进行记录、监测和控制操作等，减少了人员投入，提高了生产效率，对于故障可以进行提前预警，避免事故的发生，减少了经济损失。另外通过自动控制可以保证对机械操作的准确率，人员操作的再准确也会有发生错误的时候，但是自动装置都是事先设计好的编程，可以有效的控制错误的发生率，并且在发生故障的同时可以及时的采取有效的控制措施，避免事故的扩大化，保证了供电运行的可靠性。

2.2提高运行的经济性

水电站在产生经济效益的同时，还要注重成本的节约，优化资源配置，提供电力生产的经济性。而在水电站实行自动化控制后，对于在生产过程中，应该启用的机器数量，电站负荷的分配等可以按照实际运行状况合理的调节控制，实现水电站经济效益最大化。水电站的运行，不仅关系着电力系统的供电生产，同时在水资源的调节方面也发挥着重要的作用，对于灌溉、航运和防洪等方面都有所关联，通过自动化装置的使用可以精确的实现控制操作，避免人工操作的失误率，导致效率低下。

2.3保证电能质量

供电环节中，电能的质量是衡量供电工作的效率指标。在输送电的过程中，通过功率的控制调节，可以保证电能的质量。在供电的过程中，如果出现意外事故，可以通过对功率进行调整来保证供电的质量，但是如果是通过手动来操作的话，不仅速度慢，而且精度无法保证，所以利用自动装置可以快速有效的实现这一程序，对电能的质量有所保证，对电力系统的正常运行提供了基础保障。

2.4提高劳动生产率、改善劳动条件

在我国目前的现状下，大多数的水电站都是建立在偏远的山区，交通不便，工作环境恶劣，员工的工资福利待遇又低，并且还要从事繁重的水电运行管理，生产效率比较低。在实行水电自动化以后，在电力生产中的大部分工作基本都是由自动装置来完成的，对生产过程实行全程控制和监测，发现故障前兆还可以提前预警和控制事态的扩展，并且可以快速的对故障原因作出诊断，减轻了劳动量，减少了诊断维修时间，提高了生产率。

三、PLC 在水电站当中的应用

我国水电站的控制系统具有有功调节和无功调节的作用，其机组开停机操作要按照规范化的制度形式开展，是典型的逻辑控制系统。传统逻辑控制系统中，以中间继电器构成，其控制系统具有复杂和维修困难的特点。而 PLC 技术自身逻辑功能出色，控制简便，具有较高的稳定性和可靠性，能够取代传统的继电器控制，应用于我国水电站的调节系统当中，进而在多方面给予水电站自动化控制必要的帮助。

3.1基于数字化监测下的 PLC 技术

（1）数字化监测技术

数字化监测技术能够实现对水电站的精细化管理，其中必须注重应用数字化监测技术要对水电站的生产运行进行全面监督，在水电站的运行中将这种监测技术应用到设备工作当中，起到提升设备运行稳定性的作用。其主要在计算机上以以太网、继电保护的 PLC 程序来保障水电站运行平稳，因此，PLC 是水电站运行当中的必要内容。利用先进的数字检测技术，可以为不同节点的数据交互提供稳定性保障。

（2）PLC自动技术

PLC自动技术在水电站当中的应用能够提升水电站的自动化水平。PLC技术是一种先进的可编程逻辑控制器，其在可编程的储存器上，遵循既定计算模式和操作流程，按照运行方式对水电站运行参数图像构建并显示出来。PLC技术能够减轻水电站工作人员的工作负担，帮助工作人员对系统运行实时判断，降低干扰率的同时确保水电站系统运行稳定。

3.2PLC在涡轮螺旋桨调速中应用

作为一种编程控制器，PLC 主要通过对机械内部信息进行存储，从而对设备实施各项操作指令，比如，逻辑运算、顺序运算、算数运算等指令， 通过操作指令可以更好地对速度调控，更有时效地传输数据，进而在调控水电站中的轴流转桨式水轮时效率更高，将涡轮螺旋桨的运行速度提高。当前，因为涡轮螺旋桨不同厂家生产，差异也较为明显，在转速上需要不断改进，并要结合实际情况对其运转速度进行调节，这样才能保证水电站涡轮螺旋桨运转速度符合实际生产需求， 达到一种持续、稳定的运行状态。

3.3PLC在水库式电站调速器中的应用

因为水电站在发电过程中，水头有着较大的变化幅度，经常出现汽轮积液压调节器在水下运行时不稳定的情况，对水电站的发电维持良好状态非常不利。由此，采用PLC进行调节，在水库式变电站调速器中安装PLC系统装置，合理设置水头高等，可以依据运行状况随时修改水库式电站调速器，从而更好地控制好水电站运行速度，供电也会因此变得稳定。在电站调速器中应用PLC编辑程序存储器。当水下汽轮机液压器失效时， 要想机组重新启动运行就必须将串联的电阻增加并更换芯片，然后再对输出差进行调节。 如果这些措施仍无法解决以上问题，就可以使用PLC编辑程序存储器，可以提高拖动机组的运行速度。

3.4PLC微机调速器在水电站中的应用

（1）测频原理

为将机组运行的稳定性提高，PLC微机调速器在水电站自动化技术中应用日趋广泛。 其有着特定的测频原理，经过隔离变压器（T），发电机端电压 TV 频率信号（A10.A11）被隔离与滤波处理，处理成方波信号（A8.com）将正弦波信号，并且输送到 PLC 的输入端 Xo，该信号可以对PLC计数器控制。频率方波信号另一路通过集成度较高的频率或者电压，，将原先的频率信号转变为电压信号，电气柜中转速表可以利用该信号开展指示工作。

2. 自工况下空载与负载运行

机组频率信号与电网频率信号，可进入到PLC，通过计算将机组频率值与电网频率值得出， 当机组频率比电网频率低时，会增大控制导叶接力器的开度，将水轮发电机组的流量增加，其转速会随之提升，使机组频率可以实时对电网频率自动化跟踪。负载运行时，电网中已经有水轮发电机组并入，此时有相同的电网与机组频率，工控调节原理基本与空载运行时相同。

结 语：

总而言之，采用PLC系统技术对水电站进行改造，提高了水电站的自动化控制水平，减轻了值班人员的工作量，提高了控制监督的效率，为水电站的长期稳定发展提供了有效的支撑。

参考文献：

[1]朱宏明.水电站监控设备及监控系统设计分析[J].农家参谋,2020(08):190.

[2]黄吉.水电站自动化技术及其应用探究[J].低碳世界,2019,9(12):115-116.