电气自动化技术在水电站中的应用

电气自动化技术在水电站中的应用

朱冠臻

宁波市白溪水库建设发展有限公司

摘  要：科学技术的快速发展促使水电站自动化的产生和发展。在当前电力技术飞速发展的环境下，水电站电气自动化水平是衡量水电站现代化重要指标，也是保证水电站安全运行的重要手段。电气自动化作为水电站安全正常运转的有效形式，在水电站的发展和运行中的应用效果正逐步凸显。本文针对电气自动化技术在水电站中的应用展开分析。

关键词：电气自动化；技术；水电站应用

水电站自动化就是利用电气自动化技术来实现水电站的健康稳定运行。具体来说就是在水电站的运行过程中，利用机械、电气及电子等先进的技术设备，事先设定合适的计划或程序，使整个水电站运行过程的操作、控制和监视，能够在无人或少人直接参与的情况下，按预先设定的计划或程序自动地运行。水电站自动化的目的就是在无人操作的情况下，实现水电站各项设备正常运行。

1 水电站自动化的内容

    1.1完成对水轮发电机组运行的自动控制

水电站自动化的主要任务是，通过电脑界面自动检测、操作、控制和监视，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动完成，并使以上操作自动进行运行指令的优化筛选，实现最佳的运行机组数;当水轮发电机组受到电压高低影响时，自动启用备用机组。自动化操作的目标是整个水电站各种运行设备的各项参数。

    1.2完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视

对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视在整个水电站的自动化中显得异常重要，它就像整个水电站自动化的眼睛，随时观测着主要发电机组和辅助设备的运行状态，包括发电机转子和定子回路的电量、监视机组润滑效果以及冷却系统的工作情况、监视机组调速系统、励磁系统工作情况，监视机组轴承温度等等。在得到这些参数后，自动化系统能够与储存的正常参数进行比对，并绘出运行曲线图，如果这些参数与程序规定的许可范围出现偏差，系统会发出自动报警信号，提示运行工况的异常，可以及时发现故障，排除隐患，为水轮发电机组及其辅助设备的整修提供时间。

1.3完成对辅助设备的自动控制

全面监控包括空压机、各类泵机组等运行状态的检测，可以提高对运行安全和故障状态的提前预知度，减少故障率的发生，在发生故障时可以提前启用备用设施，减少故障率，提高发电量。

    1.4完成对主要电气设备(变压器、母线及输电线路等)的控制、监视和保护

整个水电站的运行都受到变压器、母线、开关等电气设备的影响，对这些电气元件的自动控制、保护对于水电站自动化系统来说必不可少。

1.5完成对水工建筑物运行工况的控制和监视

对水工建筑物运行状态的控制和监测是自动化系统的另一个部分。包括监视和控制闸门的工作状态、监视拦污栅的堵塞情况、引水压力管的压力情况等等都是系统运行的重要内容。

2 水电站中运用电气自动化的重要作用

    2.1提高工作的可靠性

水电站的主要任务就是保证电能的安全输送。水电站自动化，通过自动装置能够迅速及时地进行监控、记录和报警，既可防止不安全事故的发生，又能避免设备遭受损坏，从而提高了供电的可靠性。同时，利用自动装置对水电站的操作和控制，既能减低因运行人员操作失误造成的事故；又能在事故发生的紧急情况下，加快操作或控制的进程，保证了系统的安全运行和对用户的正常供电。

    2.2保证电能的质量

水电站的自动化水平，是保证电力系统电能质量的重要措施之一。衡量电能质量的标准是电压和工频，而整个电网的电压和工频则受到无功和有功功率的影响。水电站自动化，利用自动装置把电压和频率维持在一个相对稳定的范围内，快速准确地调节运行机组发出的有功和无功功率，使电压和工频保持在规定的范围内，从而保证电能质量。

    2.3提高运行的经济性

水电站运行的经济性就要保证水轮发电一直在满负荷的工作状态下运行，水电站自动化利用自动控制装置，控制并指令选择最佳的运行组数，综合考虑水电站的具体情况和整个电网对水电站的负载分配，选择最佳的机组数运行，用最少的运行机组生产出最多电能，帮助水电站实现经济运行的目的。

3 电气自动化在水电站中的设计

    3.1数字化控制系统

伴随着国内外社会的发展，我国水电站自动化技术的改造已是必然，要建立以自动化控制为主体的系统，通过自动化和智能化的控制水电站总体设备，全方位的发展，与国际社会接轨。将利用计算机主控，以为可编程的逻辑控制器（PLC），继电保护器，以太网等实现各控制站之间控制信息的互通与交流，从而达到智能化的控制，实现现代化的工作模式，减少了人工的依赖。这种智能化系统是我国水电站发展的趋势，能够有效的对水电站设备进行时时的监控和保护，极大的提高监测的准确性，有效的减少了认为判断的误差。

    3.2 PLC自动化技术

PLC对于水电站电气自动化的应用来说，是极为先进且普遍的一类技术。PLC技术以可编程的专用存储器作为其运行的设备支撑，它根据存储器中的已设定程序、逻辑运算、定时、技术、顺序控制以及算数操作等指令，对生产过程进行数字化的多维、直观、动态化的模拟与展示，专门应用于工业控制，用以辅助相关生产人员高效精准的完成工作。PLC主要应用于自主调节水库式水电站中的调速器和自主调节轴流浆式的水轮机式调速器。

4 水电站中应用电气自动化技术可实现的功能

     4.1自动控制发电机组的运行方式

（1）控制发电机组自主完成开关机和调相转发电等工作，使发电机组能够按照事先设定好的程序，在规定的时间内进行自主发电。

（2）要想整个水电站的运行情况处在正常状态下，就必须对水电站的自身情况进行了解，并且对电网的要求进行了解，选择最佳的各项参数。通过完成不同发电机组的负荷分配工作，并通过该负荷分配工作的大小来确定参数，进而实现各项设备的稳定运行。

（3）当整个水电站运行机组中某一机组出现问题，或者是由于某种原因使得整个系统工作效率下降的时候，能够及时找出问题所在并进行纠正，并依据整个电力系统的实际情况自动决定是否启用备用设备。

    4.2监控水轮机发电机组以及各辅助设备的运行情况监控

整个发电机组中定子和转子部分的电量，监控发电机组轴承和各连接部位的温度以及润滑油的使用和冷却效果，监控整个系统的运行情况等。当系统出现问题时能够及时准确地发现问题，并进行纠正。

    4.3自动控制各种辅助设备

这里的辅助设备包括各种水泵、油泵和空气压缩机等，而在这些设备工作出现问题时，系统能够准确并且及时地启用备用的辅助设备。

    4.4监控主要电气设备

在整个系统中安装有各种监控设备，对一些主要的电气设备进行实时的监控，比如变压器、输电线路等。

5 结束语

总之，电气自动化技术在水电站中的应用对于水电站的稳定和发展非常重要。随着科技的快速发展，电气自动化技术必将不断完善，发挥更大的作用。

参考文献：

[1]水电站电气自动化应用不足点分析及解决措施[J]. 谢菲菲. 中国设备工程. 2019(24)

[2]分析水电站中电气自动化技术的运用[J]. 张毅. 智能城市. 2019(22)

[3]水电站电气工程自动化技术的应用[J]. 罗文云,敖成彦. 黑龙江科学. 2019(20)

[4]电气自动化技术在水电站中的应用论述[J]. 樊银,王静. 数字通信世界. 2018(10)