水电站中电气自动化技术的运用分析

谷 雷

(新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提水利枢纽管理局，新疆 和田 848000)



水电站中电气自动化技术的运用分析

谷 雷

(新疆维吾尔自治区乌鲁瓦提水利枢纽管理局，新疆 和田 848000)

水电站的开发建设不仅有利于水环境的保持，在以发电为主的基础之上，还兼顾防洪、航运和促进地方经济社会发展的重任。在水电站中，水能是能量源头，电能是生产目标，而电气自动化技术则是实现能量合理转换、传输、分配的主体技术。在水电站中应用电气自动化技术以后，机组的发电效率由之前的70%上升到85%，发电量也由之前的1800万度上升到2500万度，带来了可观的经济效益和社会效益，对下游的防洪、灌溉也起到了积极的作用。电气自动化技术对水电站有着至关重要的作用，在确保水电站电气系统正常运行以及人身、设备安全方面有着举足轻重的地位。文章简析了水电站中电气自动化的基本要素，探究了电气自动化技术在水电站中的具体技术性能，并结合实际案例指出了电气自动化技术在水电站中的具体运用途径。

水电站；电气自动化技术；基本要素；运用途径

中国的水电站工程建设可谓是星罗棋布，走过不同的发展时期，肩负着不同的历史使命，既点亮了辐射区域百姓的生活，也为村民致富、地方经济的发展提供了源源不断的活力。随着经济社会环境的变化，很多水电站已经退出历史舞台，留下来的也开始顺势而为，实行绿色发展。如今，在五大发展理念的驱动下，水电站如何实现转型升级，已成为新时期摆在所有水电站面前的现实问题。为推动中国水电站运行管理水平，对促进电力科技进步做出新的贡献，水电站要充分发挥主观能动性，多渠道、多领域、多层次、多形式地应用电气自动化技术，牢固树立超前意识，不断提高水电站的经济运行水平。

1 水电站中电气自动化的基本要素

1.1 自动监测并调控水轮发电机组的工作过程

改革开放以后，中国社会的各个领域都发生了翻天覆地的变化，科学技术的发展也是突飞猛进，计算机网络技术也以人们始料未及的速度，迅速走入并影响着人们的生活。在信息技术日新月异的同时，水电站电气自动化技术以先天的优势和扎实的技术水准为水电站运行与发展注入了一剂强行针。水电站电气自动化可对自动监测并调控水轮发电机组的工作过程，这一过程的实现在很大程度上是凭借机组的监控系统来完成的，而监控系统又是在移动通讯技术的支撑下把机组的工作信息发送至电脑终端，同时根据已有的执行标准加以分析处理，最终结合具体的工作需要把一定的信号命令传送至控制系统，使得水电站水轮发电机组工作过程中所暴露出来的弊端能够在最短的时间内得到修补，同时完成水电站的自动化运行。不仅如此，水轮发电机组的实时工作状态还可以直接发送至电脑终端，以便于其对水轮发电机组的工作指标进行及时的调控，确保工作过程始终处于最佳状态。

1.2 自动监测和监控水电站辅助设备的工作状况

水电站中电气自动化的基本要素，一方面表现在自动监测并调控水轮发电机组的工作过程，另一方面还在于自动监测和监控水电站辅助设备的工作状况，同时需要其在最短的时间内发觉运行过程的纰漏，并以非人工的形式对设备进行提示，从而保障运行的安全性与可靠性，也使得电气自动化技术能够在水电站中得以大显身手。水轮发电机组不是水电站唯一需要监控，发电站的公共器材和水电站辅助设备同样需要“严加看护”。从某种程度上来说，切实可行的自动监测系统能够为水电站安全、可靠的打下第一道防线，凭借电气自动化技术充分发挥出的自动监测能力，加之对其工作过程的及时纠正与修补，保障水电站安全的重任便轻而易举地完成了。凭借自动监控平台看到的信息数据与水电站发电机组所传回的指令和相应辅助设备的工作过程是完全同步的，只要出现纰漏，便可以在第一时间发送警示信息，特殊情况下甚至可以立刻停止设备的运行，同时无需人工发送指令便能针对纰漏进行寻根问底，把水电站运行中的安全隐患降到了最低点。

2 电气自动化技术在水电站中的具体技术性能

2.1 数字化监测技术

水电站中扎实开展精细化管理，积极应用数字化监测技术，实现了对重点区域全方位、全天候的监测。可以说，电气自动化技术在水电站中应用的主要目的就是引用数字化监测技术，该技术的应用是基于水电站原有设备的基础之上得以运行的，可见电气自动化技术在水电站的应用，一方面要达到提升所有设备运行效果的目的，另一方面还要力争实现国际先进、国内一流的安全性与可靠性。在电脑终端的支撑下，针对以太网和继电保护器的PLC编程运作才得以顺利进行，为每个节点都能顺畅发送与接收数据提供了便利条件，水电站数字化监测技术的效能也得以充分体现，如图1。不仅如此，新形势下电气自动化技术在水电站中的应用就是要完成对整个系统的自动操控，如果这一美好愿望得以成真，不仅能在很大程度上降低水电站的人力资源成本，还能缩小国内水电站运行水平同国际化标准的差距，同时也把水电系统运行过程中的出现纰漏的可能降到了最低点。

2.2PLC自动化技术

在水电站中引入PLC技术是达到其自动化目的的基础。PLC技术的基本运作规律是：在可编程存储器的基础之上，系统设备遵循存储器既定的计算模式、体系、操控流程、运行频率、监测指数等数据，拟建并显示出智能化的水电站运行立体图像，该图像的构建，一方面可以帮助水电站的工作人员进行更加高效的对系统运行状态加以判断，降低误差与干扰，另一方面也保障了整个系统运行的安全性与可靠性。PLC自动化技术，如图2。

图1 水电站数字化监测技术

图2 PLC自动化技术

2.3 电气自动化技术在水电站中的具体运用途径

2.3.1 自动检测

自动化检测就水电站而言更多的时候体现在关于每种设备的运行指征加以更为规范化和针对性的技术检测。该检测方式在实践的过程当中涉及到的设备有很多，例如：操作平台、发电机组、辅助设备、主变压器、水轮机组、建调速系统、风油水系统、继电保护系统、升压站等。检测参数既定的内容有：大轴摆度、水轮机振动、水轮机转速、导叶开度、顶盖水位、水导瓦温、水导油温、水导油位、锁锭位置、空气围带压力等。通过检测，各分节点把数据传送至主操作平台，同时以立体成像或数字的形式显示出来，便于分析和记录。

位于云南省普洱市翠云区和澜沧县交界处的澜沧江下游干流上的糯扎渡水电站，是亚洲最高、世界第3高的心墙堆石坝电站，其安全检测自动化系统采用卫星定位系统GNSS和测量机器人TM30对大坝表面变形进行监测，通过建立可靠的GNSS和测量机器人自动化变形检测，对监测点进行全天候24小时不间断检测，其观测数据的采集、传输、处理分析和管理等工作，均在无人值守的情况下完成，并实现数据计算、分析、预警的一体化自动化和远程控制功能。该系统的运行，说明电气自动化技术在水电站自动检测中的运用具有精度高、自动化程度强、可靠性高、稳定性强等特点。

2.3.2 自动控制

脉冲是水电站电气自动化中全部系统设备的主要操控目标，这也是实现水电站正常发电与运行的基础。水电设备的所有指征都明确之后，只要常规检测无异常情况出现，便可执行装置的运行命令。一旦发生事故，电气自动化控制设备便能够利用随时待命的备用系统自动进行运转，并关闭之前运行状态下的系统，与此同时警示指令已传送至相关的检修人员。不仅如此，还能根据设备的具体运行情况适时针对发电机组数据开展问题的自查自检工作。

位于云南省兰坪县境内的黄登水电站通过运用电气自动化技术，建立了数字黄登系统监控系统，可对水电站进行全面、精细化的控制，若现场出现故障、温度超标等特殊情况，系统便会自动报警，通知质检人员，如此一来，不仅便于监测人员适时掌控现场的综合状况，及时分析，快速反馈，形成了水电站标准化的操作流程，减少了人工干扰及误差，还有效降低了质量风险，减少了自动控制人员填写资料的时间，使工作人员有更多时间和精力投入到电站系统的运行之中，并提高了电站的运行效益。

2.3.3 自动保护

水电站中设备的自动保护主要体现在电气自动化技术的应用使整个运行过程中所涉及到的设备都建立了自动保护的机制，在多种可预见的情况下都可以在最大程度上降低对机组设备性能的损害。指征拟建之后，在水电站所有设备运行的过程中，能够完成自动化的检测与控制。一旦发生检测到影响设备运行的具体指征的情况，系统便能够自动发出并执行对其开展检测、跟踪、监控、记载等命令，同时传送警示信号以及打开自动保护设备。

浙江省 金华市浦江县壶源江水电站是该县最大的一座水利发电站，年均电力生产高达581.1万°，这得益于壶源江水电站启动了增效扩容改造项目，应用了电气自动化技术，包括新装3台980kW的水轮发电机组，更换主变、厂用变、高压开关柜以及新装自动化操作控制设备等，改变了之前电站装机容量小、台数多、技术落后、效率低、制造质量差、安全生产隐患多的弊端，以实现电站系统的自动保护为着眼点，切实提高了电站生产的安全性，增强了电站人员的业务水平，对促进电站安全生产管理工作的进一步提高起到了积极作用。

总之，我国科学技术的不断进步，为水电站运行设备的更新奠定了坚实的基础，随着人们观念的改变，电气自动化技术在水电站中的应用已呈现出势不可挡的趋势。水电站自动化设备的升级是水电站现代化发展的必然趋势，而现代化网络管理又是水电站自动化设备升级的先决条件，在建立现代化网络管理体系的过程中，一方面要实现每个系统对不同距离的操控要求，另一方面还要完成远距离操控过程中所涵盖的电流、温度、水位、电压、波位、压力、频率、机械转速、转角、转速等数据加以分析记录。现代化网络管理对于水电站的运行来说可谓是功不可没，不仅能够提升水电站自动化的操控水平，还可以完成整个系统中高安全性、可靠性的设备运行。所以说，水电站的电气自动化水平是衡量一座水电站安全运行能力的有效指标，在实践中务必要重视电气自动化技术的作用，并积极探索出更加切实可行的应用路径，使水电站实现可持续发展。

[1]韦家吉.浅析在水电站中电气自动化技术的运用[J].通讯世界,2016(07):148-149.

[2]周怀芬.浅析在水电站中电气自动化技术的运用[J].农业科技与信息,2016(25):155，157.

[3]孙惠.电气自动化技术在水电站中的应用[J].机电信息,2014(18):97-98.

[4]黄鑫.电气自动化技术在水电站中的应用研究[J].机电信息,2013(18):95，97.

[5]王福健.探究电气自动化技术在水电站中的应用[J].才智,2013(26):235.

1007-7596(2017)02-0140-03

2017-02-20

谷雷(1969-)，男，河南尉氏人，工程师，研究方向为水电站一次设备、继电保护、自动化技术。

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