对水电站电气自动化应用问题的探讨

【摘要】水力发电作为一种清洁环保电能的生产方式，对促进我国社会经济的良好发展具有重要意义，电气自动化技术在水电站中的应用对提升水电站运行的可靠性和水电站的发电效率具有重要作用。基于此，本文主要对电气自动化技术在水电站中的应用进行分析，仅供参考。

【关键词】水电站；电气自动化；应用

1、引言

自动化应用可直接反映出水电站现代化程度，同时也保证了水电站运行的安全，是保障水电站安全稳定运行的重要措施。水电站电气自动化需承担自动监测发电机辅助设备与发现机组运行状态的责任，执行自动操作的相关任务，并发出实现拟定的报警信号。水电站的电气自动化水平是衡量水电站现代化水平的重要标志，因此，合理解决水电站电气自动化应用中存在的问题，以确保水电站的良好运营。

2、水电站电气自动化的概述

2.1 水电站电气自动化的定义

所谓的水电站电气自动化主要指在水电站的建设运行过程中利用电气自动化，即利用机械、电气、电子等一些先进的技术设备来保证水电站的安全运行。在水电站运行前，对设备进行合理设定，即可保证在无人或较少人员参与的情况下完成计划程序的运行。

2.2 水电站电气自动化的主要内容

2.2.1 对水电站主要电气设备的监视、控制和保护

输电线路、变压器、母线是水电站的主要电气设备，水电站自动化的主要内容之一就是保护、控制、监视这些设备，并以其运行数据为依据对输电线路是否畅通、母线是否异常、变压器工作是否正常进行判断。

2.2.2 自动监测和控制电站水轮发电机组运行状况

机组监控设备是实现水电站发电机组运行状况有效控制的主要设备，控制室计算机从监控设备及时接受机组的监控数据，计算机根据预先设定的程序机对发电机组的运行情况进行判断，并发出处理相应问题的命令。

2.2.3 监视和自动检测水电站辅助设备运行情况

实现水电站自动化技术的基础之一是对水电站运行设备的各项参数进行检测，及时发现其中存在的不足和缺陷，并自动向系统发出警报，以确保解决问题的时效性和及时性，进而实现水电站电气自动化技术的功能。

3、水电站电气自动化应用的主要范畴

3.1 运行电气设备的自动化检测

为了保障水电站日常运行和维护工作的顺利开展，应对水电站的自动化运行设备的各项参数进行检测，主要包括水轮发电机组及其主要辅助设备、水工建筑及操作设备等。

3.2 实现水电站的自动化操作

自动化系统根据控制对象的不同可完成不同操作，具体包括以下方面的内容：①运动操作系统、故障报警系统、开关站设备操作等；②实现水工建设设备的自动化操作，主要包括机组取水闸门、泄水闸口等；③实现水电站公用设备的自动化操作，比如排水系统、压缩空气系統等。

3.3 自动化控制的应用

水电站在运行过程中的自动化控制主要是通过自动化装置完成的，在这个过程中主要对脉冲进行有效控制，设备按照事先制定的程序进行水电机组的启停和发动机的调相等工作，当出现运行异常，若发电机组运行频率较低的话，自动化装置可自动将备用设备投入到系统运行中，或者将出现异常的设备切断。

3.4 水电站相关设备的自动化保护

水电站自动化保护措施的实现主要包括以下三个基本层次：①发出故障警告，比如发电机组轴承的冷却水源终端、轴温过高、润滑油膜出现异常等，自动化系统主要通过其末端的传感器来获得这些参数的实时变化情况，提醒相关人员及时采取处理措施，以确保设备的安全运行；②自动关闭进水闸门，若水电站出现紧急情况的话，自动化系统不仅能跳开断路器，还能自动关闭发电机组的进水闸门，避免事故范围的进一步扩大；③联锁跳闸停机，若设备在运行过程中出现参数异常的话，比如轴温过高、推力轴承及压油装置异常等，系统将会自动启动驱动断路器，实现停机操作。

4、水电站中电气自动化的具体应用

4.1 轴流浆式水轮机调速器中PLC的应用

现阶段，轴流浆式水轮机被大规模应用于中低水头电站中，在水电站实际运行的过程中，其水轮机叶片所发生的变化可相应扩大水轮机的动行水头范围，大大降低了设备的运行成本，提高水电站运行的经济效益。目前，诸多厂商在制造水轮发电机组的过程中都会考虑到上述问题，选取一组不用水头的导叶开度和桨叶转角的协联曲线，调整制造厂商则会根据该曲线对调速器内导叶和浆叶之间的协联关系进行合理调整，但通常立论数据会和实际运行存在一定偏差，因此，系统运行效果会受到不同程度的影响，而利用PLC可编程控制器的调速器可有效解决该类机组调整器所出现的问题。

4.2 调节水库式电站调速器中PLC的应用

一般情况下，水库式电站运行水头的变化范围较大，其设计主要依据水轮机水头的调速器和起动开度，若遇到电站水头降低，或者是水轮机处于低水头的运行状态，应及时更换芯片或增加开度指示仪中的串接电阻；若遇到电站水头更小于设计水头的情况，应及时换回芯片或将串联电阻撤除。但PLC可编程控制器的使用可根据水头大小对其进行修改，以此来改变起动开度，从而保障水库式电站的稳定运行。

5、结语

综上所述，电气自动化技术在水电站中的应用已成为社会经济发展的必然趋势，有利于提高水电站工作的可靠性和安全性，使水电站提供的电能质量得到保证，可大大提高水电站运行的经济效益和社会效益，从而促进水电站自动化的持续发展。

参考文献：

[1]林玲.有关水电站电气自动化应用问题的探讨[J].工程技术：引文版，2016（9）.89-89.

[2]周炳龙.水电站电气自动化应用的相关问题研究[J].中国科技博览，2013（16）：559-560.

[3]何新王.水电站电气自动化应用问题及对策分析[J].中国科技博览，2015（37）：50-50.

作者简介：王骏 （1985-）男 工程师 本科 主要从事水利水电工程电气专业设计。