淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用

1、淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用龍江鎮(zhèn)國(guó)土城建和水利局528318摘要：水電站運(yùn)營(yíng)水平和現(xiàn)代化水平的高低主要取決于其內(nèi)部電氣自動(dòng) 化的實(shí)現(xiàn)程度。而電氣自動(dòng)化是指牛產(chǎn)過(guò)程中的控制、操作及監(jiān)視等重要步驟可 以在無(wú)人（或少人）情況下按預(yù)設(shè)程序完成?？梢?jiàn)，電氣自動(dòng)化能在不降低安全 保證的情況下提升水電站運(yùn)行的工作效率及經(jīng)濟(jì)性，是水電領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；水電站；應(yīng)用1水電站采用電氣自動(dòng)化技術(shù)的必要性電氣自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了數(shù)字控制、可編程邏輯控制等先進(jìn) 技術(shù)，是水力發(fā)電智能化發(fā)展的必由模式。在現(xiàn)階段，廣泛推行電氣自動(dòng)化，能 達(dá)到以下目的。（1）確保電能質(zhì)量隨著時(shí)代的發(fā)展，公眾對(duì)

2、電力的需求不僅表現(xiàn)在數(shù)量上，更體現(xiàn)在質(zhì)量 上。表示電能質(zhì)量好壞的指標(biāo)主要是頻率和電壓，前者由系統(tǒng)的有功功率平衡決 定，后者由系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡決定。顯然，僅僅依靠人工的手動(dòng)操作很難使隨 時(shí)變化的發(fā)電電荷滿足人們對(duì)電能質(zhì)量的要求，而采用自動(dòng)裝置則可以及時(shí)乂準(zhǔn) 確地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功及無(wú)功出力，達(dá)到保持頻率和電壓穩(wěn)定的目的。（2）提升水電工作的安全性釆用電氣自動(dòng)化后，所有的生產(chǎn)設(shè)備能夠準(zhǔn)確、快速啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分 析和事故判斷的實(shí)時(shí)輔助，這樣一方面能防止事故出現(xiàn)時(shí)故障面擴(kuò)大（通過(guò)自動(dòng) 裝置控制相關(guān)開(kāi)關(guān)并報(bào)警），另一方面也使水電牛產(chǎn)不中斷（通過(guò)自動(dòng)啟用備用 設(shè)備等）。另外，將自控裝置引入各關(guān)鍵流程，可顯著

3、降低因人工誤操作風(fēng)險(xiǎn)。（3）實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性眾所周知，水輪機(jī)組滿負(fù)荷工作是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際由于水流量、 機(jī)組故障等各方面因素使得這一狀態(tài)較難實(shí)現(xiàn)。在利用自控裝置后，系統(tǒng)能在結(jié) 合當(dāng)前水利條件的情況下，計(jì)算出最佳運(yùn)行組數(shù)，即最少的水產(chǎn)生出最多的電能。（4）提高水屯站運(yùn)行效率采用電氣自動(dòng)化，無(wú)疑可大大減少運(yùn)行人員數(shù)量，并降低實(shí)際操作人員 的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。2水電站中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水電站的類型、級(jí)別、電氣主接線、機(jī)組規(guī)格及安置方式等因素會(huì)影響 到電氣自動(dòng)化的具體應(yīng)用。但總體來(lái)說(shuō)，以下幾個(gè)層面是共有的。2.1水輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制應(yīng)用過(guò)程：機(jī)組監(jiān)控設(shè)備將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至控制室計(jì)算機(jī)，計(jì)

4、算機(jī)啟動(dòng) 預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行程序并判斷機(jī)組運(yùn)行狀況，然后再依照相關(guān)邏輯規(guī)則發(fā)出控制（或調(diào)整）指令。應(yīng)用內(nèi)容：（1）實(shí)現(xiàn)機(jī)組開(kāi)、關(guān)，調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電，發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相等 項(xiàng)目的智能化控制。（2）實(shí)吋計(jì)算最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)并自動(dòng)控制，在機(jī)組間智能分 配負(fù)荷（包括自主調(diào)節(jié)有功和無(wú)功），從而維系水輪發(fā)電機(jī)的低成本運(yùn)行。（3） 當(dāng)機(jī)組岀現(xiàn)意外或者外部系統(tǒng)發(fā)生事故而導(dǎo)致頻率降低，預(yù)設(shè)程序通過(guò)啟動(dòng)備用 機(jī)組來(lái)維持系統(tǒng)穩(wěn)定；反之，汛期來(lái)臨頻率過(guò)高時(shí)，預(yù)設(shè)程序會(huì)關(guān)閉一些機(jī)組。2.2主要輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控在水電站中，圍繞發(fā)電機(jī)組有一些主要的輔助設(shè)備，這些設(shè)備的運(yùn)行工 作情況同樣影響著電站的穩(wěn)定生產(chǎn)。電氣自動(dòng)化在輔助設(shè)備運(yùn)行中廣泛

5、的應(yīng)用。 應(yīng)用過(guò)程：通過(guò)“監(jiān)測(cè)設(shè)備一一控制設(shè)備一一控制節(jié)點(diǎn)”的方式，將輔助設(shè)備運(yùn) 行數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)設(shè)規(guī)則比對(duì)，判斷輔助設(shè)備的健康 狀態(tài)并相應(yīng)控制設(shè)備的電氣參數(shù)。應(yīng)用內(nèi)容：（1）檢測(cè)定子和轉(zhuǎn)子回路是否正常;（2）檢測(cè)定子繞組的鐵芯溫度是否正常；（3）檢查機(jī)組潤(rùn)滑度及變速系統(tǒng)、制 冷系統(tǒng)等是否正常；（4）以上無(wú)論哪部分出現(xiàn)問(wèn)題，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)都會(huì)迅速啟 動(dòng)應(yīng)急程序和保護(hù)措施，同時(shí)將故障信息上傳警報(bào)。2.3主要電氣設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)水力發(fā)電的輸出離不開(kāi)變壓器、母線、開(kāi)關(guān)柜、輸電線路等主要電氣設(shè) 備。對(duì)這些設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)成了水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用的必然內(nèi)容。應(yīng)用過(guò)程: 通過(guò)pt、

6、ct等設(shè)備采集到的電氣量，判斷設(shè)備是否有故障，并視故障情況作出 反應(yīng)。應(yīng)用表現(xiàn)：（1）對(duì)一些沒(méi)有直接危害發(fā)電機(jī)組的異常情況（如機(jī)組冷卻 水源中斷、機(jī)組溫度超限、油槽油面異常、推力軸承或者導(dǎo)軸承溫度升高等）， 只需要發(fā)警告以引起運(yùn)行人員的注意即可；（2）對(duì)于超過(guò)保護(hù)整定限值的故障情 況（如機(jī)組過(guò)速ii調(diào)速器失靈、導(dǎo)水葉剪斷、銅管爆破等），電氣自動(dòng)化系統(tǒng)不 但跳開(kāi)斷路器，還同時(shí)關(guān)閉機(jī)組進(jìn)水閘門。2.4機(jī)組外輔助設(shè)備的監(jiān)控完整的水電站擁有數(shù)量眾多的水泵、空壓機(jī)、油泵等機(jī)組外電氣設(shè)備, 以及浩大的水工建筑物。電氣自動(dòng)化在這一塊的應(yīng)用為：（1）控制水泵等設(shè)備的 運(yùn)行狀態(tài)，故障吋及吋投入備用設(shè)備；（2）檢

7、測(cè)大壩閘門是否可正常啟動(dòng)，檢測(cè) 攔污柵是否堵塞，當(dāng)水位過(guò)高過(guò)低時(shí)引發(fā)自動(dòng)報(bào)警。3plc技術(shù)應(yīng)用展開(kāi)plc即可編程控制器。在水電站電氣自動(dòng)化中，可應(yīng)用plc來(lái)控制幾乎 所有設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程。（1）在軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用軸流漿式水輪機(jī)廠家一般會(huì)提供所謂“協(xié)聯(lián)曲線”（即描述不同水頭下 漿葉轉(zhuǎn)角與導(dǎo)葉開(kāi)度的關(guān)系的曲線），以指導(dǎo)電站生產(chǎn)。但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，上下游 水位及水輪機(jī)水頭處于不斷變化之中，某些情況下會(huì)遠(yuǎn)離廠家參數(shù)，因此按協(xié)聯(lián) 曲線運(yùn)行不一定能達(dá)到最佳狀態(tài)。采用plc技術(shù)后，可先針對(duì)不同上、下游水位 及水頭情況，手動(dòng)協(xié)聯(lián)漿葉和導(dǎo)葉，在獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線后修改原廠家曲線并輸 人至plc控制器，從而使

8、機(jī)組能時(shí)時(shí)處在最佳狀態(tài)。（2）在水庫(kù)式電站調(diào)速器中的應(yīng)用水庫(kù)式電站的運(yùn)行水頭波動(dòng)范圍較大，其調(diào)速器與啟動(dòng)開(kāi)度-般按水輪 機(jī)設(shè)計(jì)水頭確定。但當(dāng)水頭降低或水頭遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為保證機(jī)組額定轉(zhuǎn)速, 往往需要更換調(diào)速器控制芯片，改變開(kāi)度指示儀電阻(串接或移除)，工作量較 大。在采用plc技術(shù)后，則可依據(jù)水頭高低設(shè)計(jì)出相應(yīng)程序，依照程序來(lái)自動(dòng)改 變啟動(dòng)開(kāi)度。4電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站應(yīng)用過(guò)程中的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)如今水屯站都在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行電氣自動(dòng)化的改建，代替以往的人 工控制。其主要的作用是為了在水電站整體范圍內(nèi)布置一個(gè)檢測(cè)和控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì) 其中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)實(shí)施的數(shù)據(jù)反饋得到第一手的資料，然后

9、建立計(jì)算 機(jī)控制中心，負(fù)責(zé)處理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮的數(shù)據(jù)，當(dāng)然這個(gè)過(guò)程中還應(yīng)該建立一個(gè)數(shù)據(jù)通 訊網(wǎng)路，遵照一定的通訊標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速傳輸。因此總的來(lái)說(shuō)，水電站的 正常運(yùn)行離不開(kāi)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)。隨著電子信息，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，水電站 的電氣自動(dòng)化技術(shù)會(huì)吸取更多的養(yǎng)分，在智1能化的控制方面得到更人的改善，未 來(lái)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)讓我國(guó)的水電站運(yùn)營(yíng)變的更加高效，節(jié)能，安全，穩(wěn)定。 5結(jié)束語(yǔ)水電站實(shí)施電氣自動(dòng)化，一方面可提高工作效率、減少人力投入，另一 方面也能保證上網(wǎng)電能的質(zhì)量，是新吋期水電發(fā)展的必然趨勢(shì)。雖然電氣自動(dòng)化 在應(yīng)用中存在一定的技術(shù)瓶頸，但隨著智能電網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)的日新月異, 所有問(wèn)題將得到有效解決。參考文獻(xiàn)：孫惠電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用j機(jī)電