浅析水电站电气一次设备智能化技术

2020-01-08

技术与市场 2020年1期

(辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁丹东 118000)

0 引言

随着经济的快速发展，水电站在发电行业应用得越来越多。水电站能够生成可再生能源，并具有较低的运营成本，能够结合具体不同地方的需要进行有效的分配，同时也能够对水利环境进行有效的改善。作为水电站不可忽视的一个环节，电气设计的好坏与水电站的发电性能之间有很大的关系。

1 水电站设备智能化技术特点

在水电站运行过程中，应用电气一次设备智能化技术，有其自身的特点和优势。笔者就此对水电站电气一次设备智能化技术特点进行分析。

1.1 电气一次设备的智能化

在整个水电站系统中，电气一次设备发挥着自身重要的作用，有着重要的地位。应用一次设备智能化能够提升水电站监控设备的准确率和效率，能够在一定程度上降低工作人员的工作难度，同时能够对监控的质量进行有效的提升。在具体水电站运行的过程中，水电站智能系统与一次设备的信号和驱动回路进行兼容，从而促进一次设备进行有效的检测和控制。应用电气一次设备还能够促进断路器、互感器以及变压器之间的系统化和一体化，从而对一次设备的工作质量和效率进行有效的提升，同时也能够在一定程度上对二次设备的具体需求进行满足，增加了水电站电力生产总量。

1.2 信息化的二次设备

水电站中的一次设备和二次设备一般应用在不同的方面，二次设备一般控制一些关键的设备，对较高负荷电压进行有效的管理控制，一次设备应用的范围则主要是生产、变换以及输送工作。电压控制装置、防误闭锁装置、故障录波装置、运动装置以及测量控制装置是二次设备中比较常见的设备。在应用水电站智能化时，电气二次设备主要是在标准化和模块化的基础上，和相应的水电站系统之间进行有效的网络连接，促进数字信息的进一步发展。电气二次设备和传统设备比较，能够对I/O数量进行最大能力的减少，对具体的工作流程进行简化，提升工作人员工作的便捷性，加强对不同电器设备的控制管理工作。

1.3 自动化的管理系统

在水电站智能化系统中，自动化的管理系统能够对水电站不同设备的高效运行提供保障，对工作人员的检测维修成本进行有效的降低，对水电站整体运行的质量和效率进行有效的提升。同时，自动化的管理系统还能够对不同设备运行过程中产生的数据进行及时有效的分析，实现实时监控。如果有设备出现问题，自动化的管理系统功能能够随其中出现的问题的具体位置以及原因进行及时的了解，促进问题的有效的解决，并且能够对存在故障的位置进行及时维修，降低对整体不同设备运行的影响，如图1所示。

图1 水电站自动控制系统

2 智能系统在水电站中的结构分析

以物理结构为分类依据，水电站能够分为二次设备网络化以及一次设备智能化。在现阶段技术快速发展的基础上，对水电站一次设备的设计已经能够实现一体化的操作控制，促进多功能电气一次设备的发展，使得电气一次设备的功能更加全面，并且更加迷你，促进更加便利的设备安装以及更加便利的设备维护工作。智能系统一般可以分为流程层、站控层以及中间层。对于流程层，能够很好对网络二次设备以及电气一次设备结合，有效实现对不同设备的控制。流程层能够对来自站控层的数据指令进行接收，从而控制电气设备，实现对出现故障的位置进行维修，或是对设备进行有效的维护。流程层需要同时配置交流电电源和直流电电源，从而能够有效应对中间层和站控层之间出现的故障，如果中间层和站控层出现故障，流程层能够通过相应的操作，促进设备的自主运行，对水电站不同系统正常运行提供有效的保证。流程层的终端是站控层，站控层主要是对流程层进行协调管理，最终实现管理电气设备。一般情况下，站控层会对流程层的信息进行有效的收纳后，再对数据库进行有效的建立，对相关的信息数据进行有效的维护和监控。如果电气设备运行的过程中，站控层收到异常的信息，会直接对水电站的调控中心进行及时的反馈，从而使得相关的工作人员能够结合具体异常的数据内容，对相应数据指数进行调改，对设备出现的故障或者问题进行及时的维修。同时，站控层为避免中断监控设备风险，也会有自身独特的方式，一般会区别于其他的信号，从而促进流程层的正常运行。中间层主要的作用是将流程层和站控层进行连接，保证两层之间的通讯，即通过中间层，流程层能够对接收的设备信息数据，对站控层输出，从而保证在相关电气设备出现问题时，能够进行及时的维修以及调节。在水电站不同设备运行的过程中，中间层需要对流程层的数据进行有效的运算，并进行相应的统计，从而做出相应的判断，对设备维护效率以及设备的监控效率进行有效的提升。

3 提升水电站电气一次设备智能化效果策略

3.1 优化智能终端设计

在水电站相关设备运行的过程中，智能终端一般需要电缆或者光缆的材料，保证更好连接电气一次设备。如果相关的设备出现故障，电气一次设备能够被智能终端控制，从而避免故障影响其他设备的运行，对故障设备进行及时的维修和调整。同时，智能终端还需要满足相关的功能，如遥控分合、指令连锁以及三项跳闸等。

3.2 对合并单元环节优化

在进行合并单元的过程中，需要首先分析处理电流瞬时值以及电压的瞬时值，然后再合并单元，需要保证电流和电压在合理的控制范围，从而有效确保检测以及保护相关的电力系统。同时，在保护和监控电力系统过程中，需要保证数据借口的数量，建立合并单元的智能组件，从而保证正常的通信工作。为了对智能组件功能进行有效的提升，在合并单元时，需要连接流程的交换机，使得测控装置能够及时收到相关的讯息，促进数据信息的接收，对装置起到保护的作用。

3.3 优化状态检测装置

智能化设备中的状态检测装置能够很好的对指令的采集处理，并且对数据进行有效的接收和发送。状态检测装置能够检测局部放电情况、监测机构状态以及机构状态情况。对机构状态进行监测，主要的监测对象是断路器，主要检测的内容包括断路器的时间参数、速度参数以及电流波参数。在具体安装时，在内置或外置的设备上，都能够安装状态检测装置。此外，在选择具体的装置的过程中，需要传感器具有的较为灵巧的体积、较高的灵敏度以及较长的使用寿命等。

3.4 对电气主接线的设计优化

作为水电站电气设计中的重要组成部分，电气主接线是基础部分的设计，是保证电站电力系统完整的重要部分，电气主接线的设计质量与整体水电站的经济性、可靠性以及安全性之间有重要的关系。在设计电气主接线时，相关的工作人员需要对一定的设计原则进行相应的遵循。具体原则包括：其一，如果系统中的任何原件出现故障，不会影响整体稳定的系统运行；其二，如果系统中任何原件在维护检修的过程中，不会对整体的系统安全产生影响；其三，是设计后实际操作过程中最好保证便捷性，降低误操作的行为；最后，是要提升可行性，在二次回路接线时要提升简易性。

3.5 优化短路电流计算

短路电流计算时水电站电气一次设备设计的流程之一，与整体设计的质量有重要的关系。在对短路电流检测时，需要在最大运行方式下进行检测。同时，在计算短路电流的过程中，还需要简化三相短路电流图，计算单相、两相和三相等值，对主接线部分的电路电流进行有效的计算。此外，在计算系统容量时，需要注意对电力系统的未来发展进行综合的考虑。

3.6 加强设备选型和校验工作

接地设备、照明设备、输电设备、主变压器、水轮发电机等是水电站一些主要的电气设备。现阶段，一些水电站在运行的过程中，较少人员值班是水电站管理模式的一个特点。因此在选择设备时，需要将该特点进行相应的考虑，保证不同设备能够正常的运行，同时也能够满足短期过电压、短路产生的参数的产品。同时选择设备的过程中，还需要保证设备能够进行及时的维修和维护工作，考虑相关企业的成本投入，最好选择运营经验较丰富的设备。