水电站自动化技术及其应用探究

张瑞鹏

【摘要】现阶段，我国很多小型水电站自动化都是以计算机监控系统进行控制，运用计算机进行控制是提高水电站电能质量的关键，也能达到发电效率的目的，让水电站逐步实现无人或少人值班的目的。在水电站工程中，自动化技术也起着非常重要的作用。自动化技术的应用，可以提升水电站安全运行的能力，有助于电力企业经济效益和社会效益的实现。本文主要针对水电站自动化技术的应用进行论述，并且提出一些应用策略，以便于为水电机组的管理人员提供见解。

【关键词】小型水电站；自动化技术；应用研究

引言：

我国一直以来对水电站都是高度重视，同时对水电站的自动化管理也提出了一些严格的要求，随着科学技术的发展，提高水电工程的自动化管理是我们一直深入研究的课题，水电站管理的好坏直接影响着经济效益的增长，也是满足社会和经济需求的重要体现，将水电站自动化的管理落到实处，才能提高自动化技术的应用效率。

一、小型水电站自动化技术的重要体现

（1）实现对水轮机组的自动化控制

自动化技术的核心环节就是要实现水轮机组的自动化控制，例如机组启停自动化、发电转调相和调相转发电的自动化等。此外，自动化系统还可对水轮发电机组进行自动维护，例如可根据系统运行要求和水电站真实运行情况，将机组运行数量调整到最佳，从而实现小型水电站经济效益。对机组经济负荷进行合理分配，可通过调节系统负荷来对发电机组无功功率和有功功率进行自动调节，将经济效益发挥到最大化，促进小型水水电站的经济发展。

（2）监控水轮发电机的实时运行状态

在小型水电站管理过程中，应用自动化技术可更为有效的实现对水轮发电机组和辅机设备运行状态进行监控，从而对整个水电系统的正常运行起到保障作用，提高发电质量。在监控系统当中，自动化技术可实现对电机转子通过电量以及定子的监控，同时也可对机组发动机各部轴承运行温度、铁芯温度和定子绕组的数据进行检测，若自动化监控系统一旦检测出数据异常，或识别出机组设备存在运行问题，会自动启用备用设备，并停止异常设备的运行，还能将异常报告进行智能化预处理，将结果发送到计算机终端，通知检修人员及时处理。

（3）实现对辅助设备的控制

自动化系统包含了对小型水电站辅助设备的自动控制，例如各种类型的空压机、油泵、水泵等等，同时可对电站的电气设备进行监控和维护，若出现异常可自动启用辅助设备，并采取相应的措施对设备进行保护，例如可发出低频信号或直接急停，从而减少水电站经济损失，提高安全性能。

二、自动化技术在小型水电站发展中的应用

（1）PLC 在轴流浆式水轮机组调速器的应用

水轮机在运行时 ，其叶片可以根据水的不同与导叶协连，增大水轮机运行水头范围，给发电站带来更多的经济效益。由于水轮发电机组制造出来的水轮机的调速器内，浆叶与导叶协连，在實际电站运行过程中，上下游水位处于变化状态以及水轮机水头出现变化，导致实际运作产生的参数与厂家提供的出现较大的偏差，在协联曲线的运行状态下，无法使运行状态达到最佳位置。因此 ，可以再用 PLC 可编程控制器中的调速器，可以在机组运转过程中，根据上下游水位情况以及水头变化情况，对程序进行有效修稿和调整，使机组更大程度的发挥其运行性能。

（2）PLC 在调节水库式电站调速器中的应用

运行水头变化幅度大是水库式电站的主要特征，其调速器的设计往往按照水轮机的水头进行设计。但是如果当发电站的水头降低时，水轮机运行状态处于低水头运作，电液调整器不能使机组调到预定设置的自动状态。为此，为了增大调整器的启动开度，串接电阻在指示仪中或者更换芯片使得开度与调节器输出值之间产生差值。在设计安装时，可以采用 PLC可编程控制器，便可与通过电站的水头高低进行程序修改改变启动开度。当电站水头更小于设计水头时，为使机组开机不致过速，而又必须换回芯片或撤除串接电阻，若采用 PLC 可编程控制器，则可根据电站水头高低，修改其程序来改变起动开度即可。

（3）自动化改进的其他技术措施

据国家电力体制改革的要求，实现 “ 厂网分开，竞价上网”后，水电站如果没有综合自动化系统，而是依靠传统的人工操作控制，设备陈旧落后而不能可靠运行，既影响电网供电 ，又使自身效益受损，将难以满足市场竞争的需要。为了使自动化技术更好的应用到水电站电气设备中，需要对其进行技术改善和创新。为了完成水电站电气自动化的创新工作，首先应对计算机的监控技术进行改进。实现水电站电气自动化的关键工具主要是计算机，它是控制整个电站运行系统的大脑，所以应引起重视。为了更好的发挥计算机的监控作用，应对计算机设备以及其他附属设备进行科学调制。其次采用先进的工业电视监督和控制也是实现自动化创新的重要方面。因为工业电视不仅能够对监视对象的详细作为真实反映出来，对工作人员决策起着直接的影响。因此，为了降低水电站的安全事故发生率，提高运行的安全稳定性 ，需要大量实施运用工业电视设备。此外，由于水电站容易出现火灾情况，给水电站的生产安全以及经济效益造成一定程度的威胁。因此，应在发电站设置消防防护系统，全面有效的控制和消除火灾。当火灾事故出现以后，系统可以自动传输火警警报，通过消防系统进行内部工作，迅速控制火灾。

结束语：

随着科学技术的不断发展，对水电站自动化技术也提出了更高的要求。水电站系统自动化实现后，使水电站运行更经济，工作更具可靠性，同时减少工作运行人员、降低劳动强度，劳动条件得到改善，劳动生产率进一步提高发电站运行的安全稳定性，经济效益得到进一步提高。电气自动化技术的兴起与运用将会是水电站现代化进程发展的必然趋势。随着国家能源结构的不断优化调整，对水资源的开发利用程度进一步加大，使得水电站在今后的道路上有辉煌的成就。

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