在水电站中电气自动化技术的运用探讨

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　　【摘 要】水电站又称为水厂，与人类生活息息相关，紧密联系。水电站是发电的重要场所，水力发电是满足人们用电需求的重要途径，同时水电站还具有防洪、灌溉等功效，是促进我国社会经济发展的综合性工程设施。随着科学技术的进步和发展，自动化技术逐渐运用到各行业之中，并取得了显著的成就。其中水电站也不例外，自动化技术在水电站中的有效运用，大大提高了水电站的工作效率，提升了水电站经济效益，优化水电站电力运作。本文主要分析了水电站中电气自动化技术的运用策略。
　　【关键词】水电站；自动化技术；运用；策略
　　我国水能资源丰富，无论是蕴藏总量、技术开发量及其年开发量等来说，在世界上都具有一定优势。水力发电是我国电能供应的重要组成部分，与火电厂发电相比，水力发电具有能耗低，环境污染小等优势。当前，社会经济的迅猛发展背景下，对电能需求量不断提升，我国水力发电迎来了新的发展机遇的同时，其中存在的问题也逐渐显示出来，主要有我国水力资源开发仍旧处于落后的水平，水利发电方式传统老旧，自动化程度有待引进和加强。自动化是水电站发展的必然趋势，是水电站现代化程度的重要体现。引入自动化技术，能够提高水电站的运行效率，节约人力成本，对水电站经济效益的实现有着巨大的现实意义。笔者结合实际经验，从水电站电气自动化的内容分析入手，探讨了水电站电气自动化技术运用策略。
　　1水电站电气自动化的内容
　　1.1监控水轮发电机组运行状态
　　对水轮发电机组运行状态进行监控主要包括两大方面：首先是要实现设备开关机、调相转发电及发电转调相的智能化控制，使得上述操作能在预先设计的程序下自主独立完成；其次，维持水轮发电机组的低成本自动运行，智能控制启动的机组数目，在机组间实现负荷的有效分配，按照电站实际规模和系统要求，自动调节机组的无功和有功功率等。此外，当发电机组遇到意外情况或者某些电力系统发生意外事故而导致电力系统频率降低时，预先设定的程序会自动启动备用机组；相反，在汛期到来系统频率过高时，程序会智能关闭某些机组，以此自动调节电力系统设备，使其合理、高效运行，即使没有工人在场也能对发电机组运行状态实行实时智能监控。
　　1.2监控主要辅助设备运行状态
　　水电站的设备包括较多的辅助器件，这些器件的正常运行是保证机组正常工作的基础。因此，要检测发电机组的转子和定子电路是否安全；检测机组电机定子绕组铁芯温度是否在正常范围；监督检查发电机组润滑度以及制冷系统、变速系统等是否正常工作。不论以上哪个部分出现故障，电气自动化系统都会根据程序迅速分析事件危害，并立即响应应急程序，启动相应的保护措施，同时将故障信息以警报的形式通知工作人员，从而降低传统应急事件处理方式导致的损失。
　　1.3监控和保护机组外电气设备
　　除了上述发电机组和主要辅助设备外，水电站还有大量的其他电气设备，如变压器、输电线路等。对这些设备进行自动化监控，对整个发电过程至关重要。电气自动化技术能在变压设备、输电线路出现故障时及时切断电源，并准确计算出故障点，通知工作人员及时处理，从而减少了因查找故障位置而花费的时间。
　　1.4监控机组外辅助设备运行状态
　　完整的水电站除了发电机组、机组主要辅助设备及机组外电气设备外，还有非常多的机组外辅助设备，如各种空压机、水泵和油泵等。此外，水电站大坝及闸门等都对整个发电过程非常重要，故也需应用电气自动化技术检测闸门是否能正常启动；检测水位高低，水位过高或过低时自动及时报警等。
　　2水电站电气自动化技术分析
　　2.1自动监控技术
　　水电站中利用电气自动化技术可以进行监控，实现自动监控水电站中运行的所有设备。其监控技术分为三个模式：远程监控模式、集中监控模式以及总线监控模式。其中远程监控是指利用多个CPU一起运行进行监控，避免某处发生故障影响整个监控系统，且该监控模式使用的电缆量相对较少，经济投入少，但其使用的CAN总线对通讯的速度有一定程度的影响。集中监控是指水电站内所有的设备集中与一个处理器进行监控。该监控模式对处理器的质量要求极高，否则会影响实际监控效率和降低处理器的运行效率，但其较大程度上降低了经济成本。除此之外，集中监控模式需要多条电缆的支持，加之电缆易发生破损，存在安全隐患。总线监控模式是指利用局域性网络、现场总线以及以太网等先进网络技术对水电站中的设备运行状态进行监控，该监控模式具有低经济成本、通讯量高、监控装置易安装等特点，且较大程度上增加了水电站自动化技术的可靠性。
　　2.2PLC控制技术
　　在水电站中电气自动化技术还应用在可编程序控制器技术中，其主要表现在以下两个方面：一方面是PLC应用在轴流浆式水轮机的调速器中，另一方面是水电站中水库式的电站调速器。前者由于我国中低水平水电站无法确定轴流式水轮机发电的水头和水位，从而对发电机组的参数设置不准确，降低了电机组的运行效率。所以，利用自动化技术可编程序控制器进行调整电机的速度，可以准确的获得水头、水位以及其他参数的准确数据，再利用该控制技术绘制协联曲线，让电机组在最佳状态进行工作。而后者是应为水电站中水库式的电站水头范围较大，利用气轮机液压调节器无法使机电组在额定功率下工作，只有利用可编程序控制器对水库式的电站水头高度进行调整，让其处于最适位置，确保机组在额定状态下工作。
　　3水电站中电气自动化的具体运用
　　3.1自動检测
　　水电站中的自动化检测主要是指，对各项设备的运转参数进行精准化、科学化的技术检测。自动检测所涵盖的系统设备主要有：操作设备、发电机组、辅助设备、变电开关、水库设备装置、建筑类设备等。检测参数设定的对象有：电流、温度、水位、电压、波位、压力、频率、机械转速、转角、转速等[2]。经过监测，各路系统将信号返回到主控系统，并转化为图像、数字进行综合研究，之后加以完好存储。
　　3.2自动控制
　　水电站电气自动化的各项装置的控制对象以脉冲为主，完成水电站的调相转发电和设备启停等操作。水电系统的各参数设定后，装置运转在安全检测条件下进行运转。如果遇到事故，电气自动化的技术运用可使备用设备自行开启，同时停止原先运转中的设备装置，并发射警示信号，告知检修者开展及时检修。此外，按照系统需求对发电机组参数做出自行诊断，能够保证运转机组运转的稳定性，避免出现供电不足或过多的问题。
　　3.3自动保护
　　水电站中系统的自动保护是指，系统对各工作机组进行防护设置，有效防止机组设备受到过多损伤。参数设定完成后，水电站中各机组在运转的同时，可实现自动化的检测和控制。发现干扰工作机组的实际因素时，系统可对其进行记录、观察及综合分析，并发送警报和启动自动防护装置。
　　4 结语
　　自动化技术在水电站中的运用，大大提高了水电站运行效率，提升了水电站运行的稳定性、安全性，保证了水电站工作的顺利开展的有效实施。水电站电气自动化技术主要有自动监控技术、PLC控制技术，笔者结合实际经验，分析了水电站电气自动化技术要点，探讨了自动检测、自动控制和自动保护等运用策略，以期为推动我国水电站的稳定运行，促进水电站的长足发展尽上一份绵薄之力。
　　参考文献：
　　[1]水电厂电气自动化设备的可靠性探讨[J].文建强，罗美凤.建材与装饰.2016（46）
　　[2]分析水电厂电气自动化控制设备的可靠性[J].邓祎.科技与企业.2015（07）
　　[3]水电厂电气自动化设备的可靠性研究[J].黄新星.电子技术与软件工程.2014（12）
　　[4]水电站电气自动化应用不足点分析及解决措施[J].周梦阳.低碳世界.2019（02）
　　[5]浅谈电气自动化在日常生活中的应用[J].王凯.科学技术创新.2019（06）
　　（作者单位：四川华电泸定水电有限公司）
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