分析水电站中电气自动化技术的运用

2019-12-06张毅

智能城市 2019年22期

张毅

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司，湖南长沙 410000）

和火力发电相比较，水力发电的能耗比较低，对周围生态环境污染比较小，故水力发电已成为现阶段电力行业的主要发展方向。当前的水力发电之中，仍然存在较多的不足之处，例如，水电站运行效率低、可利用小时受来水影响较大等问题。现代水电站，随着电气自动化技术的广泛运用，电站运行效率得到显著提升。鉴于此，本文重点研究电气自动化技术在水电站之中的具体应用。

1 水电站推行电气自动化技术的现实意义

在20世纪50年代初期，电气自动化技术被广泛应用，伴随此项技术研究的逐渐深入，使得我国的电气自动化技术水平得到了显著提高，已经成为新型技术产业中的主要组成部分。由于各个水电站的具体需求不同，其自动化水平存在一定差异，在水电站运行过程中应用电气自动化技术，具有以下优势。

第一，能够有效提高水电站的可靠性与安全性能。将电气自动化技术运用到水电站之中，能够保证水电站网络体系更加完整，进一步提高水电站的总体运行水平。

第二，提升电能输出的可靠性。在国民经济快速、稳步发展的今天，我国用电量逐年的增加，若水电站供电的稳定性较差，会影响社会经济发展水平。将先进的自动化技术运用到水电站之中，能够提升发电量，保证我国现有水资源得到科学配置。

第三，提升资源配置的合理性。我国水资源匮乏，人均占有量特别低，在水电站发电过程中应用先进的自动化技术，能够保证水资源与电力资源得到更为科学的配置，而且能够对周围的生态环境起到有效保护[1]。

2 水电站电气自动化主要核心要素分析

电气自动化技术在水电站中的有效应用，主要体现在两方面，分别是水轮发电机组自动化监测与调控中的应用及水电站辅助设备自动化监测与监控中的应用。

2.1 对水轮发电机组实施自动调控与监测

随着科学技术越来越先进，计算机技术与网络信息技术迅猛发展，我国的各行各业发生颠覆性变化，对人们的日常生活产生不可忽视的影响。在水电站之中，电气自动化技术的运用，能够实现自动化监测与调控，保证水轮发电机组安全运行。电站计算机监控系统利用网络通信技术，将机组当中的各项工作信息，有序地发送到电脑终端，并按照人为设定的控制要求，经过合理的数据分析对比之后，将具体的信号命令直接传输到系统当中，保证水电站水轮发电机组运行全过程监控中暴露的问题，能够及时得到处理，真正实现水电站自动化运行的目标。电站发电机组的实时运行状态，通过机组在线监测系统能够直接被发送到人机界面终端，帮助运行值班人员迅速掌握水轮发电机组的实时运行状态，包括一系列工作指标，如果出现状态异常，将立即提示运行人员进行调整，保证水电站中的水轮发电机组处于稳定运行状态[2]。

2.2 对水电站中的各项辅助设备实施调控与监测

水电站辅助设备是指为水轮发电机组提供操作能源、润滑和散热等功能，保证机组安全运行的相关设备，包括水电站油水气系统相关设备，由油压装置设备、技术供水及排水设备、压缩空气系统等组成；水电站辅助设备调控原多采用继电器组合回路进行功能控制，随着电气自动技术不断发展，智能控制器与可编程控制器PLC等控制系统的广泛应用，大大提高水电站的自动化控制和安全运行水平，便于电站集中监控管理，简化电站控制网络结构，降低运行管理人员工作强度和电站管理成本，提高电站整体经济效益。

3 电气自动化技术在水电站之中的主要运用

3.1 PLC技术的具体应用

PLC自动化技术的科学应用，使得水电站自动化水平得到显著提高，PLC自动化技术的应用原理比较简单，在可编程存储器当中，各项系统设备按照指定的计算模式和相关操作流程，构建水电站运行参数，包括运行图像，并将此参数与图像完整地显示出来。

对于水电站专业技术人员来讲，PLC技术的良好应用，能够更为精确地判断出系统实际运行状态，减少外界环境对水电站稳定运行产生的不利的影响，不但强化了水电站系统的可靠性与稳定性，同时减少了工作强度。

3.2 数字化监测技术的具体应用

数字化监测技术是将多媒体、计算机、网络和自动控制技术集为一体。在水电站当中，采用先进的数字监测技术，针对重点区域，实施全天候监管，将所有的信息共享给所有工作人员，充分发挥出它的精确化和智能化，使得操作过程简便直接，操作人员更容易地掌握、更便捷地了解全部信息，操作上的简便提高了对数据处理的速度，就意味着更省时省力，提高了工作效率和质量。

在新形势背景下，通过电气自动化技术的合理运用，可以保证水电站当中的各个主要系统实现自动化管控，使得水电站人力资源成本不断下降，减少水电体系运行环节出现的漏洞[3]。通过运用数字化监测技术，电站各项设备的安全性得到明显提升，具体数据见表1。

表1 运用数字化监测技术前后水电站各项设备安全性对比/%

3.3 电气自动化技术的应用途径

3.3.1 加强自动检测

水电站自动化检测技术，主要指的是通过监控软件对各项设备的运行数据进行检测是否满足运行有关要求规定，所覆盖的设备范围包括：水电站中的发电机组、各类辅助设备、配电设备与水情监测设备等。系统检测参数主要有电流参数、电压参数、有功及无功功率、水位参数与温度参数等。检测结束后，通过不同功能系统，直接将信号传送到主控系统当中，并将这些信号数据转化成图像，为有关技术人员提供更多的参考依据[4]。

3.3.2 提升自动控制水平

在水电站中，电气自动装置对核心控制对象多采用脉冲方式输出，来控制各设备的启动与暂停。电站计算机监控系统及自动装置通过系统设置好的各项参数对各项设备的运转参数自动检测，设备运行时如果满足相应触发条件，系统能够立即根据相应控制流程，自动启动或停止相关设备运行，同时发出提示信号，提醒运行管理人员关注。

3.3.3 加强自动保护系统运行环节

水电站中的自动保护体系，通常通过设定多项运行及保护参数，对机组各个设备在运行的过程实现自动化监控。系统能够准确地记录下各项数据并自动检测，如电站中的运行设备出现异常或超限运行，发出警告信号同时，自动化系统能够立即根据相应控制流程启动流程，进行调整或切除故障设备，启用备用设备及防护装置，提醒有关人员进行处置，避免水电站机电设备出现损坏和事故扩大。通过合理设置将不断加强电站自动保护功能的针对性，增强水电站自动保护装置的实用性和可靠性[5]。

3.4 提高水电站电气自动化水平的措施

3.4.1 不断完善电站电气控制体系

水电站中的电气自动化控制体系主要由计算机控制，采用了计算机设备和网络系统，网络系统连接各项终端设备，此系统采用开放式结构，可以结合监控对象的具体情况，更加灵活地配置各项设备，提升水电站机组运行的安全性。水电站通过不断完善电气控制体系，实现数据信息的有效收集，而且能够监控各项设备的具体运行情况，提升水电站管理水平，真正达到信息资源共享目标。

3.4.2 强化电站机组自动化控制水平

要提升水轮发电机组的稳定性与安全性，就必须不断强化机组的自动化控制水平，对电站电气自动化控制的发展进行研究，引入成熟的自动化新技术和设备，提升和完善电站电气自动化控制系统[6]。按照水电行业标准与电站运行条件设定水轮发电机组最优的、运行效果最佳的运行参数，确保机组运行在最佳工况，利用AGC、AVC等高级应用，按照系统需求实现对机组的有功功率与无功功率的自动调节，提升机组控制水平。

3.4.3 提升电站自动化管理人员技能水平

由于电站自动化水平不断提高，电站测量、控制、保护、信号、通信等主要控制系统中自动化设备的正常运行及功能实现均依赖于电站维护专业人员的技能水平。电站应加强对自动化专业人员的管理和技能培训，提高从业人员素质和技能水平，同时建立完善工作制度，科学地运用电气自动化技术，规范日常工作程序，通过精细化管理，防止出现因工作不到位导致自动化设备故障率偏高，确保电站安全运行。