水电站电气系统自动化设计应用

王瑞荣

(新疆昌源水务集团有限公司，乌鲁木齐830002)

水电站电气系统自动化设计应用

王瑞荣

(新疆昌源水务集团有限公司，乌鲁木齐830002)

水电站是现代电能生产的主要枢纽之一，通过电气设备将自然界水源用于电能生产，保障了地区能源供应系统的稳定运转。伴随着国内电能资源需求量大幅度增长，以电能生产多元化为趋势的电力作业模式正在推广，这促进了国内电气系统的自动化改造。基于社会电力科技水平不断增长，一些新型电力控制系统得到普及应用，文章分析了水电站建设的能源开发价值，对水电站电气系统自动化设计与应用方案提出了意见。

水电站;电气系统;自动化;应用

1 水电站电气自动化特点

水电站是现代基础设施改造的重点项目，其通过将自然水源进行综合调度与控制，促进水能、机械能、电能3种能量的转换，从而达到了电力工程的可持续调度。电气系统是水电站生产作业的主控中心，站内大部分设备都需要借助电气系统执行控制命令，从而维持了整个系统的稳定性调度［1］。水电站电气系统自动化应用具有高效性、安全性、调度性等特点。

1.1 高效性

“效率”是水电站工程建设的核心指标，效率高低直接影响了水电站的总体收益。工作效率偏低是水电站建设存在的首要问题，这集中表现于水资源调度、水轮机组运行、电能生产总量等方面，这类指标达不到预定要求而影响了水电站的生产次序。借助电气自动化控制系统，水电站对蓄水区用水量得到有效控制，水库供输水流程操控效率提升，改善了整个电力系统的生产水平，显示了站内作业效率的高效性［2］。

1.2 安全性

安全生产是电力行业长期坚持的理念，水电站安全不仅关系着区域生产的控制效率，也对电力系统运行有着重要的保障作用。水电站建设朝着信息化方向发展，其实际生产控制将处于相对安全的作业环境，特别是站内电气系统故障率明显降低。设定自动化系统可全面监控电气故障，对漏电、触电事故实施智能监控，为值班人员调控创造了良好的作业环境，从而满足了现代水力发电生产的生产要求［3］。

2 水电站电气系统自动化技术

2.1 通信技术

水电站内生产空间较大，各类电气设备安装于不同的位置，这就要求设计完整的通信系统以实现信号传输。通信技术采用无限局域网作为控制平台，促进水电站内信号的有序传输，帮助站内设备执行信号传输流程，从而维持了控制信号的传输速率。

2.2 远程技术

远程控制技术具有安全可靠性特点，不用值班人员靠近设备便可完成指令操作，这就大大降低了设备运行的风险性。电气自动化采用远程技术，必须安装计算机控制系统作为平台，为设备指令调度与执行创造了有利的空间。

2.3 监控技术

水电站监控是一套系统性的方案，要求根据水电站内实地生产情况设计，才能保证监控系统达到预定的安全控制功能。设计监控系统要融合计算机技术、传感技术、通信技术等多项内容，按照水电站内厂房、设备布局进行合理编排。

3 新型自动化系统应用的功能表现

鉴于经济产业的发展趋向，国家对水电站工程建设提出了一系列整改方案，并且对水电站运行提供了可行性的指导。从现有水力发电模式分析，水电站运行依旧存在着一些问题，应当受到供电部门的高度重视。新型自动化系统应用于水电站建设，主要从计算机控制系统、电视监控系统、消防监控系统等方面综合调度，同时对自动控制装置采用自动化方案，全面提升了水电站电气系统的功能水平。

3.1 计算机监控系统

这部分是综合自动化系统的核心和基础，根据计算机在水电站监控系统中的作用及其与常规监控设备的关系。根据水电站的装机容量大小、在电网中的作用和各自的具体情况可分别选用不同模式的监控系统，见图1。有2种模式:以常规控制设备为主，计算机为辅;以计算机为主，常规控制设备为辅;取消常规控制设备的全计算机监控系统。水电站电气系统利用远程控制方案，减小了值班人员信号传输及调控交流的难度，促进水电站内形成无线局域网的办公模式，这也是现代水电站自动化建设的一种发展趋势。

图1 基于计算机的自动调节系统

3.2 电视监视系统

电气系统控制模式科技含量高，促进水电站实现了高科技调度控制方案，维持了水电站内生产流程的总体成效。工业电视系统是现代化管理、监视的重要手段，它的主要用途是及时而真实准确地反应被监控对象的实际信息，从而为决策提供依据。水电站的监控人员借助于工业电视监控系统的辅助监视作用，亲眼见到了实况，就能放心地对设备进行控制操作，能大大提高设备远方操作的安全性及生产管理效率和自动化水平。并在一定程度上起到安全保卫的作用。

3.3 消防监控系统

水电站内安装了先进的电气设备，高科技生产方式在水电站内得到普及应用，提高了水电机组的自动化控制水平。通过设置在主、副厂房、主变区、各主要机电设备的重要部位、油库、主要建筑设施等场所的探测器，消防系统能实现对水电站主要场所进行24 h不间断的火情监测。当探测器(感烟、感温、红外火焰、紫外、缆式感温探测器)检测到有火情时，通过系统总线，自动向中央控制室的集中报警控制器报警。集中报警控制器在接收到报警后，经过信息处理在报警控制器上以数码显示方式显示出火灾的部位。

3.4 自动装置系统

水电站掌握的控制技术先进，有助于电气系统多功能的自动化转换，使机组内控系统调度达到了最优化水平。因此，未来水电站建设必须主动自动化应用水平。自动装置是独立于计算机监控系统之外，能单独发挥作用，对相应设备进行自动控制和调节的装置或回路的逻辑组合。

在水电站综合自动化系统中，必须要有快速、灵敏、安全、稳定、可靠的自动控制设备与计算机监控设备相配套，才能取得很好的经济效益。计算机监控系统应与水机调速器、励磁调节器、微机型继电保护装置及其它自动装置接口。

4 结论

水电站是电能生产的主要作业模式之一，借助水资源实现了电能生产的多样式发展，这对于促进电力产业结构升级具有实质性的意义。由于国内水电站控制技术条件有限，现有水电站生产方案依旧达不到先进的生产水平，设定自动化系统作业辅助才能提升资源的利用率。因此，水电站电气系统控制必须朝着自动化方向发展，才能改变传统电气设备的功能缺陷。

［1］薛勤荣.浅谈小型水电站设计及设备配置［J］.机电信息，2011(24):173.

［2］陈德新，殷豪.小水电站监控系统的形式与系统设备的配置［J］.中国农村水利水电，2005(01):103－104.

［3］曹谦明.如何对电气自动化控制设备进行可靠性测试［J］. 科技信息，2007(05):72

TM76

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1007－7596(2014)07－0233－02

2014－01－08

王瑞荣(1969－)，女，新疆乌鲁木齐人，工程师，研究方向为水电站电气工程及自动化。