水电站综合自动化系统应用分析

梁勇

摘要：以计算机监控系统为水电站设备主要保护，包括辅助设备的监控、水文自动测报系统、电气设备的监控等水电站所有主设备和辅助设备监控系统，称为水电站综合自动化系统。为了适应自动化发展和电力体制改革的需要，综合自动化系统在水电站中的应用越来越广泛。文章对水电站综合自动化系统的应用进行了分析。

关键词：计算机监控；辅助设备监控；水文自动测报；电气设备监控；综合自动化系统 文献标识码：A

中图分类号：TM764 文章编号：1009-2374（2015）19-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.065

近年来，人民群众物质文化生活水平不断提高，国民经济发展突飞猛进，电力需求日益旺盛，对电能质量的要求也越来越高。由于20世纪70、80年代建造的水电站经多年运行，现有设备老化陈旧、自动化水平低，发出的电能质量也不高，严重影响社会经济的发展，为了提高水能资源利用效率，保障农村和城市居民及工厂用电需求，消除发电生产安全隐患，提高发电电能质量，对水电站进行综合自动化系统改造是十分必要的。

由于我国水电站大多建在偏远山区，离城镇较远，电站职工的生活条件和居住环境较差，生活水平低下，开展的娱乐活动少。对水电站进行综合自动化改造可以大大改善电站职工所在的工作和生活环境，减少运行发电工作量，提高他们的生活质量。另外，自动化改造可以实现无人值班或少人值守，符合电力体制改革的发展方向。

1 综合自动化系统内容

水电站综合自动化系统主要包括计算机监控系统、辅助设备监控系统、水文自动测报系统、电气设备监控系统等。

1.1 计算机监控系统

水电站计算机监控系统是利用计算机对水电站的电能生产进行控制。采用计算机控制的目的，是为了提高水电站的自动化水平，提高水电站的供电质量，提高水电站的安全运行水平，提高水电站的劳动生产率和经济效益。

在水电站计算机监控系统中，用计算机代替传统自动控制，使控制过程更合理、灵活。因此，计算机控制比传统的自动控制和自动化技术有更多的优越性。水电站计算机监控系统是一门涉及多种学科的综合性科学技术，近年来有了较大的进展。特别是随着数字电子计算机性能不断提高，价格不断降低，使得计算机在工业生产过程控制，以致水电厂自动化控制中的应用更为广泛。它的应用对水电站生产带来了巨大的经济效益，标志着水电站综合自动化技术发生质的飞跃。

1.2 辅助设备的监控

水电站的主要辅助设备为调速控制系统和水系统。水系统又分为技术供水系统和发电机组的冷却水系统等。通过对调速系统的油压与气压的检测、技术供水系统供水量的检测、发电机组的冷却水系统的检测、发动机组的定子与转子回路电气参数量的检测、发电机组主要部位轴瓦温度的检测和润滑油的温度的检测等，了解水电站运行机电设备的运行状况。当设备运行参数出现异常时，监控系统立即启动报警系统并执行保护装置，方便工作人员对设备进行及时的检修和维护。

1.3 水文自动测报系统

水文自动测报系统是由收集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成的一种测报系统。分为遥测站、信息传输通道和中心控制站三部分，主要用于防汛和水利调度工作。应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量、风向、风速和水质等水文气象要素以及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。自动测报系统最开始用于汛期的水文情况收集，后来也用于水文站网资料收集，兼顾洪水预报、调度，又用作资料汇总整编。使用的计算机由单机发展到计算机网络和建立数据库，任何一个地方的终端都可以调用数据，进行预报，效益显著，在水电站水工观测中的应用越来越广泛。

1.4 电气设备的监控

水电站的基本电气设备包括母线、变压器及输变电线路等。通过检测相应电气设备的参数，判断电气设备的运转是否正常。一旦出现异常，如变压器的电压出现大幅度的波动时，应立即启动报警系统和保护装置。这是一种通过分析相应的数据找到出现问题的设备及时进行维修的方法，目前正被广泛采用。

2 水电站实现自动化的必要性

2.1 保证电能的质量

电能质量的主要指标是电压与频率，而电压与频率分别由无功功率与有功功率的平衡决定。电能质量高的标准是电压与频率的稳定性较好。在传统的手动控制及经验技术下，当发电系统的电荷发生变化时，不能及时地调整无功功率与有功功率，导致电压与频率稳定性不高，电能质量低下。但引进电气自动化技术后，系统可以根据发电系统的变化及时地进行调整，有助于提升电能的质量。

2.2 改善员工的工作环境

水电站一般建在比较偏僻的地方，室外工作环境差。在水电站电气自动化技术应用之前，数据的采集及相应的控制都需要工作人员到工作现场。电气自动化技术应用后，相应的控制及数据采集可以由计算机完成，工作人员只需在电脑前输入相应的命令即可，这大大改善了工作人员的工作环境。另外，由计算机进行数据统计及相应的操作，出现错误的概率远远低于人为错误，电气自动化技术的应用可以大大提高工作人员的工作

效率。

2.3 降低水电站运行成本

水电站在电气自动化应用之前，所有的工作都是由相应的工作人员完成，不可避免地出现人为失误，更加重了劳动力成本。电气自动化应用之后，工作人员数量大大减少，个人管控范围更广，能节省大量人力成本。由于电气自动化的应用，发动机组可以根据实际情况自动增减机组进行发电，充分利用水资源，这比传统的依靠经验，人为增减发动机组达到的经济效果更加明显。电气自动化应用后，当意外事故发生时，系统进行报警与启动保护装置，防止水电站发生系统性崩溃，能避免造成难以估量的损失，水电站综合自动化系统的应用可以降低水电站的经济运行成本，大大提高水电站的效益。

3 水电站综合自动化系统的应用

水电站电综合自动化正向智能化方向发展，主要体现在水电站正向实现少人值班、无人值班的方向发展。水电站应用综合自动化系统后，不再像以前拥有大量工作人员，计算机监测、计算等功能代替了部分人的工作。水电站可以根据实际情况适时的调整工作任务，如自动完成数据的采集和报表的打印。另外，水电站综合自动化向着模块化方向发展，体现在水电站电气自动化功能的模块化。每一个电气自动化模块可以实现不同的功能，例如技术供水系统管理模块、调速器和发电机组系统管理模块等。不同的水电站根据自己的实际需求选择相应的模块进行组合大大提高了水电站机组自动化控制的通用性和时效性。

4 结语

水电站自动化水平是水电站现代化的一个重要标志。综合自动化的应用可以大大改善员工的工作环境，提高工作效率，降低其运行成本，提高水电站的经济效益。电气自动化主要是对发电机机组的监控、辅助设备的监控、电气设备的监控等，随着计算机技术、通信技术和微机电技术的发展，未来的水电站电气自动化水平必将趋于综合智能化方向，水电站电气自动化功能将更加强大，实用性及时效性更强，综合自动化技术在水电站的使用会越来越受到水电行业的欢迎。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）