浅谈水电厂基础自动化系统的应用及发展

王安明

摘要:作为一项综合性的系统工程,基础自动化系统在水电厂的生产运行中具有重要的地位和作用。本文介绍了几种不同类型的自动化元件,并对基础自动化系统的发展趋势进行了展望,对于水电厂基础自动化设备的设计和开发具有重要的指导性意义。

关键词:水电厂基础自动化系统应用发展前景

中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0057-01

1 引言

基础自动化系统是计算机监控系统与集群调度系统的测量及执行部分,担负着水电厂主要机组及其辅机设备运行状态的监控管理,对非正常运行状态及时提出警报信号,并能自动执行合理操作进行处理。目前,随着在线监测、故障诊断等技术的普及,我国水利水电工程的无人值班管理模式得到了推广,而这一管理模式也对设备的可靠性和可操作性提出了更高的要求。

2 水电厂基础自动化系统的组成及其应用

水电厂基础自动化系统主要包括自动化元件与辅机设备自动控制单元等两部分,具有工作分散、环境恶劣、差异性大、系统性强等运行特点,因此其元件与控制单元均须选用符合国家标准、能适应恶劣工作环境的成熟产品。

2.1 自动化元件

自动化元件担负着水电厂主要机组及辅机设备的状态监测及报警功能,主要包括以下几部分:(1)转速测量控制装置。机组转速是运行状态的主要标志之一,因此必须对其进行严格的监测和控制。测量装置有机械测速和电气测速两种类型,当运行中转速达到额定转速的115%时,系统应发出过速信号,并对装置采取速保护;开机过程中,当转速上升到额定转速的98%时,应发出同期转速信号,将发电机断路器投入;停机过程中,当转速下降至额定转速的35%时,发出制动信号,对机组实行强制制动。(2)自动补气装置。自动补气装置用于电站压油装置及其他储能器系统中,为组合式多功能高压空气阀组,接受系统控制回路控制,实现自动补气、手动补气和贮能器中多余气体的排放。该装置由手动球阀,常闭电磁阀,单向阀,常开电磁阀,手动球阀,消声器及不锈钢管路组成。(3)电磁阀。电磁阀是自动控制系统的重要的执行元件之一。通过电磁阀可将电气信号转换为机械式动作,自动控制油、水、气管路中的关闭或开起。二位三通电磁阀常应用与发电机组停车刹车制动中,结构紧凑,无需撤卸阀体便可更换线圈,带手动复归按钮。(4)此外,自动化元件还包括压差测量、流量测量、自动滤水与供水、水循环冷却系统等[1]。

2.2 辅机设备自动控制单元

辅机设备自动控制单元主要包括压油设备自动控制单元、排水设备自动控制单元、压缩空气设备自动控制单元等部分,这些控制单元都以可编程序控制器为核心,是实现设备运行控制、自动保护与通信的平台。

2.3 应用中应注意的问题

各自动化元件与辅机设备自动控制单元必须严格依照产品说明的步骤进行安装,并选择易于查看和维修的位置。不同型号、不同规格的元件在选择时除参考其用途外,还应考虑的现场测量工况是否符合其运行要求,特别是接地方式、工作电压、电阻、导线的信号传输的基本要求,应用时必须努力改善其工作环境,使其能够满足说明书中的运行条件。

3 水电厂基础自动化系统的发展趋势

水电厂基础自动化系统历经机械、模拟等发展阶段,目前已经形成了较成熟的数字一体化的控制结构。随着现代科技的不断进步,基础自动化系统也开始向着集成化、智能化、高稳定性和配置优化等方面深入发展[2]。

3.1 集成化

集成自动化是指根据元件工作地点和功能将其集合为一套具有综合功能的自动装置,减轻设备选型、安全、调试等环节需要的工作量。目前多将可编程序控制器作为核心组成智能化集成辅机设备自动控制单元,该装置集测量、读取、通信和执行等功能于一身,不断向着PC化、微型化、网络化发展,注重系统的开放性与互操作性。

3.2 智能化

智能化的基础自动化系统主要包括智能仪表、智能传感器以及智能执行器等几部分。针对基础自动化元件均具有运行时间长、工作环境恶劣、电磁干扰强、不易维修与养护等问题,智能化基础自动化的发展关注提高系统在工作环境的下的测量、分析、处理能力。该装置的特殊功能包括:(1)自标定、自校正与自动补偿功能;(2)自动采集设备运行数据,并自动进行检验与判断,具有自选量程及自寻故障等能力;(3)具有判断与对策处理能力,并能完成处理前后数据的收集和存储;(4)具备标准化的数字、符号的输入和输出能力,实现系统的双向通讯。

3.3 高稳定性与配置的优化

此外,目前的研究还围绕着不同型号、不同性能产品的工作环境与安装方式进行,并取得了一定进展,对提高元件乃至整个系统在不同的工作环境中的可靠性和稳定性提供了技术支持;而与不同装机容量、不同设备结构形式对应的完善的配置标准的研究,也体现出了优化系统配置,建立科学水电厂基础自动化体系的重要趋势。

4 结语

作为一项综合性的系统工程,基础自动化系统在水电厂的生产运行中具有重要的地位和作用,其功能的优越性正随着广泛的应用日益凸显出来。可以预见的是,未来的基础自动化将会发展成为一个集计算机、控制、通信、网络于一体的综合系统,并不断向着高度集成、高度智能、高度稳定的方向发展。

参考文献

[1] 王卫峰.小型水电站发电机组中常用的自动化元件设备[J].中国高新技术企业,2011,(31):132-134.

[2] 王亦宁,朱辰,杨树涛,传萍.小水电综合自动化系统技术现状与发展趋势[J].中国农村水利水电,2009,(08):141-144.