小型水电站的自动化改造

陈代勇

【摘 要】经济的发展，城市化进程的加快，促进水利工程建设项目的增多。小型水电站在我国水电行业中占有重要的地位，其可以为社会生产及生活提供高质量的电力供应，具有较好的发电效率。在科技不断发展的背景下，自动化系统在小型水电站中也得到了良好的推广，对小型水电站进行自动化系统改造，可以有效提升水电站运行的标准化、规范化水平，并节省了水电站中的人力资源。从自动化系统在小型水电站中的应用情况可以看出其设计与实施所具备的综合价值，为此必须根据水电站的运行情况，采取适当的措施对自动化系统进行改造。本文就小型水电站的自动化改造展开探讨。

【关键词】小型水电站;自动化;改造

引言

要想有针对性地解决关键性的技术问题，就必须明确改造小型水电站的基本原则，针对技术缺陷进行改造，这样才能提高改造的效益，进而提高小型水电站运作的经济性能与安全性能。

1小型水電站存在的问题

在众多建成的农村小型水电站中，存在着一大批总装机容量从几百千瓦到两几千千瓦的小型水电站。这些小型水电站大多数建成于20世纪八九十年代，已经运行30多年，机组设备接近使用寿命，亟待改造。这种类型小型水电站很多依据地形情况修建，电站规模较小，引水系统比较简单，设备单一，接线较为简单，整体具有以下几点共性：①出线电压低。装机容量小，出线路不长，T接于附近的10kV农村电网，不敷设单独的送电线路。②单机容量小。为了充分的利用引水量，提高利用小时，充分利用水能，均设置多台机组，在总装机容量较小的情况下，单机容量必然会更小。③机组额定电压低。为了降低成本，采用低压机组，机组额定电压多数采用400V。小规模的小型水电站在经过多年的运行，已经在运行过程中凸显众多问题，而且问题越来越严重，影响正常生产，甚至难以满足现场安全运行的要求。综合目前的情况，主要存在下列几个问题：①运行人员不足。经济发展的浪潮下，小型水电站已经难觅年轻人的身影，留下的一些运行人员已经濒临退休，运行人员面临青黄不接的状况。②机组老化严重。小规模的小型水电站建造年代久远。大多数机电设备制造于20世纪八九十年代，机组老化严重、效率低下、影响电站发电效益，且存在众多的安全隐患。③自动化水平低。众多的小型水电站还停留在手动操作的水平，手动开机、停机，手动投切励磁，手动刹车等等，自动化水平极其低下，电能质量不高。④继电保护水平低。大量的小型机组使用继电器组成的继电保护，这种类型的继电保护接线复杂、故障率高、维修工作量大，远远跟不上时代的发展。

2小型水电站技术改造的基本原则

小型水电站在水电资源的利用上，发挥着重要作用，其技术改造应以水电资源的发展需要为原则：第一，应以提高经济效益为原则。小水电站的技术改造需要投入一定的成本，这就需要对其改造后的经济利润空间做出正确分析，在制定改造计划的过程中，充分考虑改造成本的回收期限，以最少的改造成本，创造出最大的利润。第二，应针对薄弱环节进行改造。各地的小型水电站中，存在的技术问题有着很大差异，在实施小型水电站的技术改造中，应结合当地的生产条件与运行要求，针对电站设备运行的薄弱环节，有针对性地采取最直接的技术手段，使技术升级最有效、经济效益最高。第三，应采用可行性的技术改造策略。每一座小型水电站的运行都有其特有的特点，电站技术人员对其操作最为熟悉，因此，小型水电站的技术改造应积极征求电站技术人员的意见，邀请他们参与电站的技术改造。在改造过程中，针对电站技术人员无法解决的技术难题，提供积极的帮助。同时，组织相关技术人员观摩技术改造，参与技术改造研究，以提升设备维修和养护的水平。第四，强调技术改造的适用性原则。不同的电站设备厂商，在设备的技术设计上也不同，功能要求同样的设备，在实际运行中的技术状态也有所不同，技术判断的标准也存在一定差异。因此，电站设备的选择，应从电站的实际出发，以安全为宗旨，选择与实际情况最适合的设备和技术，以保证电站技术改造获得最高经济效益。

3小型水电站自动化系统改造的分析

3.1机械设备技术改造

采用新技术、新材料、新设备，代替原有陈旧老化的设备。对水电站的水头和流量进行准确的核定，从河流的实际水文情况出发，选择技术成熟、适合流域特点的转轮，保障水轮机工作效率达到最优。根据汛期，河流泥沙增多这一普遍现象，选用新型转轮，在合理范围内调整导叶型线，加大导叶分布圆直径，采用有效地抗磨措施，减少砂石对机械设备的磨损，例如在转轮叶片正面涂抹环氧金刚砂，叶片背面采用抗磨焊条堆焊，采用改性聚氨酯抗磨板等措施，延长设备运行寿命，最终达到更新改造或增容改造的目的。

3.2完善基础设施建设

科技进步在推动经济发展的同时，也不断提高对电力资源的需求，技术更新、设备更换是小型水电站的发展趋势。而新设备的投入，需要对基础设施进行相应的改造，新技术作用的发挥，需要对原有系统进行升级改造，因此，新设备的选择，需要结合小型水电站的实际情况，在保证新技术能够充分满足水电站运作的基础上，进一步提升整套机组设备的工作效率，同时，在汛期能够较好地应对污物与泥沙的阻塞，保证设备的良好运行。为最大限度减小泥沙对机械设备的磨损，在选择设备时还应考虑机械设备的耐磨性能是否良好。

3.3计算机监控系统

监控系统是小型水电站自动化系统的核心，计算机监控系统可以根据水电站的实际情况，对辅助功能进行优化及改造，可以使计算机监控系统在实际应用的过程中发挥更好的控制功能。但是需要根据实际情况对水电站的计算机监控系统进行选择，一般情况下新建的水电站主要是以全自动化的计算机监控系统为主，但是在对相对老旧水电站进行改造的过程中，通常需要使计算机和常规控制设备相结合，进而实现水电站的计算机监控功能。计算机监控系统主要包括遥测、遥控、通信以及遥调4个功能。

3.4改造引水系统和水工建筑物

在进行水电站技术改造的过程中，我们应该针对水利工程建筑物的实际情况，制定出科学合理的方案，特别是对引水渠道、压力管道、渠坝等存在一定的危险，会影响到周围村庄居民和土地安全，所以我们必须按照设计方案对坝体进行加固处理，对引水渠进行防渗处理以及其他影响到水电站发展的问题都应该处理好。在引水渠出口位置安装清污设备，这样就可以减少汛期水中的植物、石子等杂物进入到电站内，影响电站的正常工作。此外，我们也可以在溢洪道上设置闸门，在不影响汛期的时候泄洪工作，可以结合相应的水情，达到蓄水的目的，进而增加发电量。

3.5消防监控系统

消防监控系统主要是对水电站进行火情监测，常设置在水电站的主厂房、副厂房以及主变区等重要部位。消防监控系统通常采用火情探测器，当有火情出现时，探测器就会发出一种信号，该信号经过一定的处理，进而产生相应的报警信号，并将处理的信息通过串行通信接口与水电站的计算机监视系统进行通信，确定火灾的具体位置及火灾处理措施，这种异步通信的方式对于火情的及时发现和解决有一定的积极作用。总之，水电站消防监控系统不仅具有一定的监控作用，同时在一定程度上实现了对水电站的通风以及灭火系统的控制。

结语

小型水电站的改造是一项急需进行的工程，通过对小型水电站的自动化改造，在提高水电站发电效率的同时有效提高电站的运行管理水平，减少运行人员数量，解决人员短缺的问题。

参考文献：

[1]许珍玲.小水电站机组综合自动化系统改造[J].山东工业技术，2016（9）：292.

[2]郭婷.小型水电站自动化系统的设计与实现[J].山东工业技术，2017（24）：194.

（作者单位：贵州万峰电力股份有限公司）