水电机组运行中的监视保护新技术分析

陈海旭

摘 要：作为水电站最重要的一部分内容，水电机组的管理工作对于水电站社会效益的发挥具有重要影响和意义。水电站机组的监视保护工作能够有效预防水电故障发生，减少水电机组质量问题，是实现水电机组稳定运行的重要依据。本文将以水电机组所用技术尤其是新技术情况展开研究，分析其应用与监视保护的工作原理，希望可以进一步提高监视技术有效性，最大化水电机组经济效益与社会效益。

关键词：水电机组 传感器 继电器 监视系统

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-00-02

绝大多数国内水电站都位于偏远的山区，存在交通不便的问题。为了保障水电站能够正常运转就需要信息技术智能技术、自动化技术的支持。通过远方调控完成机组设备的管理。当然因水电站本身所要应对的问题很多，包括电力负荷波动、水库水位变化、江河流量变化等等，所以水电站安全平稳运行是必须关注的要素。假设没有合理设计很有可能会引发水压振动或水压脉动问题，这些问题都会破坏水电机组组织结构，影响机组性能的正常发挥。为了解决这一问题就必须加强对水电机组的监控与保护力度，确保水电设备能够稳定、长期、安全运行。

1 水电机组常用传感技术

现代技术的应用是保障设备能够稳定运行的前提，监控技术同样如此。通过智能监控系统保障设备状态能够得到及时反馈，是制定合理方针政策，完成系统有效修复的重要途径。从目前的使用情况来看，因传感技术本身有着较高的精度，故成为了监控技术最有力的支持，目前比较常见的传感技术包括下述几种。

1.1 电磁传感器

在水电机组的运转过程中，该设备能够完成水坝流量实时监控，得知水坝内部的各种问题，包括水位不足、水位过高等。通过电磁传感器设备与技术，获知水坝水位[1]。当然这项技术还能够利用水位计完成大坝水流量超声波式、压力式监测。在机组运行过程中，主要依靠压力传感器。压力传感器使用电磁感应这项技术完成水压反馈、水位变化监测与水量变化监测。如果水压此时发生了变化，那么水位计就会自动移动，带动弹簧装置与磁性装置一同移动。该技术的使用中水位计是不可或缺的工具。该技术中水位计会出现交流励磁电压，并与二次侧线圈互感[2]。二者的作用会让电压呈现抵消状态。假设此时出现了水位变化，那么互感就不会再与过去一样，而是会出现一大一小变化，完成信息反馈。

1.2 变位传感器

在水电机组运转过程中，设备需要承受非常大的水流压力。当然在弹性范围区间水电机组结构将会发生比较大的形态变化。运行设备的过程中，甚至有可能出现问题比较突出的变位情况。当然土质与岩盘同样会形成活动，是必须予以监测的重要内容。当前国内应用比较普遍的传感器包括差动变压器、应变仪，使用探测传感器完成动态监测，能够实现信息的实时反馈。当遇到弹性受阻情况时，传感器的金属装置就会发生一定形变变化，此时金属电阻在形变的作用下，其本身也会发生一定的变化。假设传感器长度出现变化，电阻同样也会出现一丝细微变化。传感系统需要将反馈信息转化为电压信息，完成监测数据反馈。该设备通常直接安装在水电机组。

1.3 转速传感器

该设备一般应用在发电机设备。使用时转速传感器和发电机一同运行。如果水电机组在运行中并没有发生运动频率变化，那么传感器转速就会保持稳定。但如果水电机组供给需求出现变化，系统电力就会发生失衡问题，引发机组系统频率变化。过去的监测技术使用永磁发电机监测发电机转速，能够完成电压信息变化反馈。处理时需要按照固定比例调节二者变化[3]。当然在信息技术的快速发展过程中，该技术已经能够做到智能化、数字化。该技术如今的传感器采用的是齿轮式转速传感器。这种传感器让水电机组运行的同时发生脉冲频率变化。此时传感器能够使用设备线圈，达成线圈电抗监测要求。

1.4 震动传感器

监视水电机组的过程中，由于水电机组需要保持一直运转的状态，转动中会直接影响与干涉固定区域，引发水压变大问题，导致脉冲出现，是水轮机振动的重要原因。假设没有做好水电机组的振动频率控制，尤其是振动频率超出设备负荷，就会破坏水轮机稳定性。甚至在特定的条件下，水电机组使用寿命也会严重缩减。在使用传感器的时候，假设振动频率到达一定数值，就会在终端系统反馈发出预警警报。在震动传感器当中，压电元件、重物是最重要的零配件。在振动面与传感器接触时就会传动振动效果。传感器能够分析振动周期、振动频率。借助惯性力与伸张力传递电压。电压信号利用传感器完成振幅信息、振动频率反馈。

1.5 温度继电器

对水电机组的运行来说，温度问题同样是需要注意的问题。有时候温度过高会导致水电机组出现设备故障，故需要做好温度方面的监视与控制工作，制定相应的保护方法。最容易出现温度故障的部位包括发电机冷却、机组轴承。这两个部位的温度监控大多应用远控设备，完成温度数据传送与监控。当然测温传感器同样是经常会利用的设备，能够完成机组保护与温度监测工作。在温度超出要求后继电器就会提出警告，假设此时温度发生比较突出的变化，那么继电器内部的液体装置同样也会出现剧烈的变化，引动指针转动。如果指针指出的数值到达负荷上限就会发出警报。

2 计算机监测系统

水电机组的多年应用实践让我们明白了现代技术、监测系统的重要性。因监测系统的预警功能可以提供非常准确、及时且具有前瞻性的信息，所以成为了水电机组稳定运行的重要设备。目前来看水电监测系统包括众多系统和装置，比如开关装置、传感系统、辅助设备与计算机系统。不论是哪一种终端都会在系统运行的过程中进行数据处理、数据分析，借助数据库反馈监测信息。因此监测系统本身有着数字反馈与语言反馈能力。在出现水电机组运行偏差时，能够自动反馈故障位置与故障原因。随后完成信息预警。该设备与系统应用智能装置，智能装置可以有效處理与反馈符号化信息。水电机组对传感器的应用需要附着在水轮机、发电机、轴承。运行中如果机组出现故障，就会及时反馈各个部件的运行情况。反馈冷却量、电压、电流、发电机功率、控制信号、运行模式以及故障因素等信息。

3 智能保护系统

智能诊断这项技术在水电机组管理运行与保护中发挥重要作用。据了解该技术在水电机组中的应用非常广泛。在编制数据库的过程中，设计人员提前将专家经验、专家知识输入到系统，随后利用传感技术、智能技术完成故障原因检查，借助智能系统完成故障原因检查，实现故障修复任务。该技术能够有效反馈机组运行条件，自行判断机组状态。是延长设备寿命，科学解决问题的重要技术。

4 结语

对水电机组的正常稳定运行来说，运行质量是必须予以高度关注的话题。监测保护必须大力应用信息技术，注重信息技术与新型技术的开发与利用，确保机组能够稳定、安全运行。以当前的社会条件来看，互联网技术将成为未来水电机组监护保护最重要的技术。这种技术能够在自动监控的环境下，利用只能诊断技术分析故障的位置、原因，结合数据库内的工作资料和工作经验制定可行、合理的问题解决对策。

参考文献

[1] 夏敏.水电机组运行中的监视保护新技术分析[J].民营科技，2018（11）：146，216.

[2] 金和平，潘建初，朱强.水电工程信息化特征、架构与实践[J].水电与抽水蓄能，2018，4（5）：1-9.

[3] 潘熙和，周颖，黄业华.水电机组控制设备远程运营维护系统研究与实践[J].长江科学院院报，2017，34（1）：145-150.