农村小型水电自动化设备技术研究

2016-02-20石育弟怀集县水利水电勘测设计室广东怀集526400

乡村科技 2016年9期

石育弟（怀集县水利水电勘测设计室，广东　怀集　526400）

农村小型水电自动化设备技术研究

石育弟
（怀集县水利水电勘测设计室，广东怀集526400）

随着时代的进步和科学技术的不断发展，我国农村小型水电站也取得了突飞猛进的发展，小型水电站的单机容量和总容量与以前相比也变得越来越大。小型水电自动化设备技术为水电站的安全运行与经济运行在一定程度上起到了重要的作用，但是我国当前水电站自动化设备技术，在提高水电站各种设备工作的可靠性，确保电站的稳定运行与电能质量，以及减少运行人员等多个方面仍然有进一步提升的空间。基于此，针对农村小型水电自动化设备技术进行探讨。

农村；小型水电；自动化设备

1　小型水电站自动化设备技术的发展

我国地域辽阔，河流众多，蕴藏水能资源非常丰富。随着我国经济的不断发展，国民用电量也在逐渐增加。所以，在当前形势下，加快开发清洁、生态、可再生的水电资源（即电能）是非常有效益的。其中，电能的特点是能够同时完成发电、供电和用电，这是由于其生产、传输、分配与消费是一个连续的过程。当电力系统出现功率不足情况时，会降低系统频率。如果电力系统内的无功功率盈缺时，那么将会使得系统电压降低或者升高。

目前，我国小型水电站自动化设备已经具备比较扎实的基础，这也是我国小型水电站自动化发展前景更加广阔的必要条件。小型水电站生产的安全性与经济性和电力系统电能的质量，主要是由水电站自身的自动保护装置和远方控制、手动操作来进行保证的［1］。随着水电站电力系统的逐步扩大，电力系统运行的方式和结构也变得非常复杂。因此，水电站综合自动化设备技术的实施是水电站的安全性与可靠性的一项有力保证。我国的小型水电站自动化是以计算机监控技术作为平台，后经20多年的发展已经逐步走向成熟，从而使得水电站实现了综合自动化。所以，当前我国小型水电站的自动化设备技术正处于一个推广应用快速发展的阶段。

2　小型水电站自动化控制过程

2.1自动开机

小型水电站自动化系统采用的是一键开机方式，就是在用户按下一体自动化屏上的开机按钮键或者在上位机上发出开机指令时，假如开机条件成立，自动化控制装置就会自动发出开机指令，那么自动化系统发信号给水轮机机械液压操作器，然后打开水轮机导叶开度，这时开机就完成了。

2.2调速、启励、调压和并网

在开完机之后，水轮机械液压操作器就会自动进行调节水轮机导叶行程到空载位置，如果频率达到励磁启励水平时，水电站自动化装置发出启励信号，在励磁系统接收到启励信号后使发电机建压，微机励磁装置会受到自动化装置控制，这样才能够调节励磁的大小从而使得发电机电压与网电电压非常相近。在压差合格、相差合格及频差合格时，自动化装置会自动发出合闸指令，然后断路器合闸，机组和电网准同期并网［2］。

2.3自动运行

经过同期并网之后，小型水电站自动化系统会按照整定功率来进行自动调节水轮机导叶行程与励磁，从而让水轮发电机组能够非常快速且稳定地达到整定的有功功率与功率因数下运行，在运行的一系列过程中，用户也可以按照自身需要来调整整定功率，改变整定值以后系统就会自动调节到整定值。

2.4自动关机

当用户在上位机上发关机指令或者按下关机按钮时，小型水电站自动化设备开始降低其功率；当其功率自动下降到一定的数值以后会发出分闸指令，断路器分闸，然后给水轮机机械液压操作器发出关机指令，接力器自动关到全关位置，转速会慢慢下降到0。

3　小型水电自动化设备改造技术

为了提高水电站自动化设备技术水平，采用微机监控保护系统。这种监控保护系统是由工业控制和计算机共同构成的。其作用是对水电站运行的操作、信息管理和监视以及优化控制，来对全厂的事件和事故进行记录、报警、画面显示和报表打印，以及进行开关站与公用辅助设备的远方操作控制［3］。现在的控制单元采用的是集中组屏布置，然后完成对于各个对象的数据采集、自动控制及继电保护的功能。直流系统所选用的是微机控制的高频开关电源，这种系统的电池所采用的是铅酸免维护蓄电池，电池的总容量为80Ah，微机控制器能够经过通信接口和计算机监控系统通信，从而实现远方控制。

小型水电站室内外高压变配电系统大多数都是属于20世纪80年代末90年代初的产品，这些产品都是淘汰产品或者是高能耗产品，并且由于多年的运行，都已经达到了电气设备的使用期限。但受到资金阻碍，仅对高低压配电设备和户外多油断路器等进行更换。例如，高压开关柜更换少油断路器为VS1-10真空断路器，对部分损坏互感器进行更换，户外断路器改为ZW8-40.5型真空断路器。