水電站電氣自動化技術分析

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中國的水電站工程建設可謂是星羅棋布，走過不同的發展時期，肩負著不同的歷史使命，既點亮了輻射區域百姓的生活，也為村民致富、地方經濟的發展提供了源源不斷的活力。隨著經濟社會環境的變化，很多水電站已經退出歷史舞臺，留下來的也開始順勢而為，實行綠色發展。如今，在五大發展理念的驅動下，水電站如何實現轉型升級，已成為新時期擺在所有水電站面前的現實問題。為推動中國水電站運行管理水平，對促進電力科技進步做出新的貢獻，水電站要充分發揮主觀能動性，多渠道、多領域、多層次、多形式地應用電氣自動化技術，牢固樹立超前意識，不斷提高水電站的經濟運行水平。

1水電站中電氣自動化的基本要素

1.1自動監測并調控

水輪發電機組的工作過程改革開放以后，中國社會的各個領域都發生了翻天覆地的變化，科學技術的發展也是突飛猛進，計算機網絡技術也以人們始料未及的速度，迅速走入并影響著人們的生活。在信息技術日新月異的同時，水電站電氣自動化技術以先天的優勢和扎實的技術水準為水電站運行與發展注入了一劑強行針。水電站電氣自動化可對自動監測并調控水輪發電機組的工作過程，這一過程的實現在很大程度上是憑借機組的監控系統來完成的，而監控系統又是在移動通訊技術的支撐下把機組的工作信息發送至電腦終端，同時根據已有的執行標準加以分析處理，最終結合具體的工作需要把一定的信號命令傳送至控制系統，使得水電站水輪發電機組工作過程中所暴露出來的弊端能夠在最短的時間內得到修補，同時完成水電站的自動化運行。不僅如此，水輪發電機組的實時工作狀態還可以直接發送至電腦終端，以便于其對水輪發電機組的工作指標進行及時的調控，確保工作過程始終處于最佳狀態。

1.2自動監測和監控

水電站輔助設備的工作狀況水電站中電氣自動化的基本要素，一方面表現在自動監測并調控水輪發電機組的工作過程，另一方面還在于自動監測和監控水電站輔助設備的工作狀況，同時需要其在最短的時間內發覺運行過程的紕漏，并以非人工的形式對設備進行提示，從而保障運行的安全性與可靠性，也使得電氣自動化技術能夠在水電站中得以大顯身手。水輪發電機組不是水電站唯一需要監控，發電站的公共器材和水電站輔助設備同樣需要“嚴加看護”。從某種程度上來說，切實可行的自動監測系統能夠為水電站安全、可靠的打下第一道防線，憑借電氣自動化技術充分發揮出的自動監測能力，加之對其工作過程的及時糾正與修補，保障水電站安全的重任便輕而易舉地完成了。憑借自動監控平臺看到的信息數據與水電站發電機組所傳回的指令和相應輔助設備的工作過程是完全同步的，只要出現紕漏，便可以在第一時間發送警示信息，特殊情況下甚至可以立刻停止設備的運行，同時無需人工發送指令便能針對紕漏進行尋根問底，把水電站運行中的安全隱患降到了最低點。

2電氣自動化技術在水電站中的具體技術性能

2.1數字化監測技術

水電站中扎實開展精細化管理，積極應用數字化監測技術，實現了對重點區域全方位、全天候的監測。可以說，電氣自動化技術在水電站中應用的主要目的就是引用數字化監測技術，該技術的應用是基于水電站原有設備的基礎之上得以運行的，可見電氣自動化技術在水電站的應用，一方面要達到提升所有設備運行效果的目的，另一方面還要力爭實現國際先進、國內一流的安全性與可靠性。在電腦終端的支撐下，針對以太網和繼電保護器的PLC編程運作才得以順利進行，為每個節點都能順暢發送與接收數據提供了便利條件，水電站數字化監測技術的效能也得以充分體現，如圖1。不僅如此，新形勢下電氣自動化技術在水電站中的應用就是要完成對整個系統的自動操控，如果這一美好愿望得以成真，不僅能在很大程度上降低水電站的人力資源成本，還能縮小國內水電站運行水平同國際化標準的差距，同時也把水電系統運行過程中的出現紕漏的可能降到了最低點。

2.2PLC自動化技術

在水電站中引入PLC技術是達到其自動化目的的基礎。PLC技術的基本運作規律是:在可編程存儲器的基礎之上，系統設備遵循存儲器既定的計算模式、體系、操控流程、運行頻率、監測指數等數據，擬建并顯示出智能化的水電站運行立體圖像，該圖像的構建，一方面可以幫助水電站的工作人員進行更加高效的對系統運行狀態加以判斷，降低誤差與干擾，另一方面也保障了整個系統運行的安全性與可靠性。PLC自動化技術，如圖2。

2.3電氣自動化技術在水電站中的具體運用途徑

2.3.1自動檢測

自動化檢測就水電站而言更多的時候體現在關于每種設備的運行指征加以更為規范化和針對性的技術檢測。該檢測方式在實踐的過程當中涉及到的設備有很多，例如:操作平臺、發電機組、輔助設備、主變壓器、水輪機組、建調速系統、風油水系統、繼電保護系統、升壓站等。檢測參數既定的內容有:大軸擺度、水輪機振動、水輪機轉速、導葉開度、頂蓋水位、水導瓦溫、水導油溫、水導油位、鎖錠位置、空氣圍帶壓力等。通過檢測，各分節點把數據傳送至主操作平臺，同時以立體成像或數字的形式顯示出來，便于分析和記錄。位于云南省普洱市翠云區和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上的糯扎渡水電站，是亞洲最高、世界第3高的心墻堆石壩電站，其安全檢測自動化系統采用衛星定位系統GNSS和測量機器人TM30對大壩表面變形進行監測，通過建立可靠的GNSS和測量機器人自動化變形檢測，對監測點進行全天候24小時不間斷檢測，其觀測數據的采集、傳輸、處理分析和管理等工作，均在無人值守的情況下完成，并實現數據計算、分析、預警的一體化自動化和遠程控制功能。該系統的運行，說明電氣自動化技術在水電站自動檢測中的運用具有精度高、自動化程度強、可靠性高、穩定性強等特點。

2.3.2自動控制

脈沖是水電站電氣自動化中全部系統設備的主要操控目標，這也是實現水電站正常發電與運行的基礎。水電設備的所有指征都明確之后，只要常規檢測無異常情況出現，便可執行裝置的運行命令。一旦發生事故，電氣自動化控制設備便能夠利用隨時待命的備用系統自動進行運轉，并關閉之前運行狀態下的系統，與此同時警示指令已傳送至相關的檢修人員。不僅如此，還能根據設備的具體運行情況適時針對發電機組數據開展問題的自查自檢工作。位于云南省蘭坪縣境內的黃登水電站通過運用電氣自動化技術，建立了數字黃登系統監控系統，可對水電站進行全面、精細化的控制，若現場出現故障、溫度超標等特殊情況，系統便會自動報警，通知質檢人員，如此一來，不僅便于監測人員適時掌控現場的綜合狀況，及時分析，快速反饋，形成了水電站標準化的操作流程，減少了人工干擾及誤差，還有效降低了質量風險，減少了自動控制人員填寫資料的時間，使工作人員有更多時間和精力投入到電站系統的運行之中，并提高了電站的運行效益。

2.3.3自動保護

水電站中設備的自動保護主要體現在電氣自動化技術的應用使整個運行過程中所涉及到的設備都建立了自動保護的機制，在多種可預見的情況下都可以在最大程度上降低對機組設備性能的損害。指征擬建之后，在水電站所有設備運行的過程中，能夠完成自動化的檢測與控制。一旦發生檢測到影響設備運行的具體指征的情況，系統便能夠自動發出并執行對其開展檢測、跟蹤、監控、記載等命令，同時傳送警示信號以及打開自動保護設備。浙江省金華市浦江縣壺源江水電站是該縣最大的一座水利發電站，年均電力生產高達581.1萬°，這得益于壺源江水電站啟動了增效擴容改造項目，應用了電氣自動化技術，包括新裝3臺980kW的水輪發電機組，更換主變、廠用變、高壓開關柜以及新裝自動化操作控制設備等，改變了之前電站裝機容量小、臺數多、技術落后、效率低、制造質量差、安全生產隱患多的弊端，以實現電站系統的自動保護為著眼點，切實提高了電站生產的安全性，增強了電站人員的業務水平，對促進電站安全生產管理工作的進一步提高起到了積極作用。

總之，我國科學技術的不斷進步，為水電站運行設備的更新奠定了堅實的基礎，隨著人們觀念的改變，電氣自動化技術在水電站中的應用已呈現出勢不可擋的趨勢。水電站自動化設備的升級是水電站現代化發展的必然趨勢，而現代化網絡管理又是水電站自動化設備升級的先決條件，在建立現代化網絡管理體系的過程中，一方面要實現每個系統對不同距離的操控要求，另一方面還要完成遠距離操控過程中所涵蓋的電流、溫度、水位、電壓、波位、壓力、頻率、機械轉速、轉角、轉速等數據加以分析記錄。現代化網絡管理對于水電站的運行來說可謂是功不可沒，不僅能夠提升水電站自動化的操控水平，還可以完成整個系統中高安全性、可靠性的設備運行。所以說，水電站的電氣自動化水平是衡量一座水電站安全運行能力的有效指標，在實踐中務必要重視電氣自動化技術的作用，并積極探索出更加切實可行的應用路徑，使水電站實現可持續發展。

作者:谷雷 單位:新疆維吾爾自治區烏魯瓦提水利樞紐管理局

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