水电厂电气自动化在电气工程中的实践分析

崔春涛

（甘肃电投大容电力有限责任公司 甘肃 兰州 730000）

引言

随着社会发展建设对电能需求量的不断提升，对水电厂运行提出更高标准要求。但是纵观现阶段水电厂的运行发展，部分水电厂仍尚存运行不稳定、运行效率低等问题，不仅影响到水电厂效益与价值的创造，亦会增大人员的任务量。而在水电厂电气工程中合理应用电气自动化技术，可以在提升水电厂运行稳定性的同时，降低水电厂运行管理期间出现人为失误的几率，促进水电厂运行效率的提升。正因此，强化电气自动化技术在电气工程中的应用，俨然成为水电厂持续发展的重要基础。

1 电气工程中电气自动化技术应用意义分析

1.1 保证运行可靠性

通过对电气自动化技术的合理应用，为水电厂构建自动监控系统，对水电厂运行进行全面监控，结合对数据信息的收集与监控，保障水电厂运行的可靠性，降低水电厂发生故障、事故的几率。若水电厂运行期间某一电气设备或环节出现故障问题，自动监控系统会第一时间预警，并对故障的成因、发生位置进行自动分析，确保运行故障问题可以得到第一时间解决，提升水电厂运行可靠性[1]。

1.2 保证电能质量

电能质量是水电厂效益与价值的创造的基础要素，针对电能质量的衡量，主要以工频与电压为衡量指标。而在水电厂运行期间，有功率、无功率会直接影响到电能质量的电压与工频，若运行期间电网呈现出不稳定状态，会直接对电能质量造成影响。而在以往电能质量控制中，水电厂通常采用人工控制方式，虽然可以起到一定的控制效果，但是因人员主观因素的影响，所以在电压、电流控制中，极易出现人为失误等问题，不仅影响到电能质量，亦会对水电厂运行造成安全威胁。而借助电气自动化技术的应用，可实现对发电机组的自动调节，将电压与工频精准控制在标准范围内，确保其电能质量满足实际使用需求[2]。

1.3 保证生产效率

针对水电厂的建设，大部分水电厂位于偏远的山区位置。因其地形复杂，加之运输线路较长，所以电能输送的成本相对较高。再加上人员工作环境十分艰苦，所以其管理工作的开展存在诸多限制[5]。而在电气工程中实施电气自动化，可实现对水电厂自动化管理，在降低水电厂人力成本的同时，减少人员任务量。同时，借助电气自动化技术的应用，通过计算机程序实现对相关设备的精准、高效控制，达到提升水电厂生产效率的目的[3]。

2 水电厂电气工程中电气自动化的应用

本文以某水电站为例，该水电站位于甘肃省甘南州境内，属于径流引水式电站，由首部枢纽、引水隧洞、发电厂房三部分组成，电站总装机容量为57MW，年设计发电量为2.28亿千瓦·时，是甘南州的重要电力输出单位。该水电站自动化设备覆盖监控系统、调速器系统、励磁系统、保护系统、进水口蝶阀、通讯系统、油水气辅助设备、大坝闸门等设备。秉持着“少人值守、无人值班”的原则进行电气工程设计。

2.1 计算机自动监控系统的应用

水该电站采用集散式计算机监控系统，上位机共有八台服务器负责全厂设备的监视控制、语音报警、远动通讯、历史记录等功能。发电机组现地控制单元（LCU）是安装在发电机旁的现地自动控制装置，用于采集发电机组的各种开关量信号、模拟量信号、温度量信号、交流量信号，并对发电机组进行自动开机、并网、停机、事故停机等动作流程控制，以及自动进行功率调节[4]。其中核心元件PLC通过以太网与触摸屏和通讯管理机相连，实现数据共享。通讯管理机通过串口与测温巡检单元、调速器及油压装置、励磁系统等设备进行通讯，同时PLC采集发电机组的电压、电流、功率、频率等信号，全部通过光纤实现机组LCU与计算机系统的互联。发电机组在空载并网时，PLC向机组同期单元发送启动命令，同期过程中，同期单元向调速器自动发出增速或减速脉冲以调节机组频率吻合系统频率，向励磁装置自动发出增磁或减磁脉冲以调节机组电压吻合系统电压，通过闭环反馈，同期单元重复计算频率差和电压差，最终在同期点发出断路器合闸脉冲信号，进行自动准同期，实现机组并网发电。

2.2 自动调速器系统的应用

该电站采用的是新型微机自动调速器，是具有比例、积分、微分 (PID)调节规律的新型数字式转速及功率调节器。发电机在并网前处于空载状态，此时调速器控制机组跟踪电网频率处于频率调节模式。采用PID调节规律及适合于空载运行的一组PID参数，选用该调节规律可控制机组快速跟踪标准电网频率、使频率偏差小，便于机组并网。发电机并网后，调速器的主要任务是控制机组稳定发电，此时处于开度或功率调节模式[5]。采用PID自动调节规律，可使机组减少不必要的调节过程，且运行稳定不会造成负荷的波动，同时可降低油压装置的油耗，减少油泵电机的工作次数。

3 结语

总而言之，水电站电气工程中应用电气自动化技术，可以在保证水电厂电能质量的前提下，提升电厂运行可靠性，并达到提升水电厂生产效率的目的。对此，为消除现阶段部分水电厂存在的运行效率低下问题，需重视对电气自动化技术的充分应用，通过构建完善的自动化控制系统，提升水电厂运行效率，推动水电厂的持续发展，促进水电厂作用与效益的发挥。