小型水电站自动化改造分析

刘静萍

（安顺市水利水电勘测设计院，贵州安顺 561000）

0 引言

水电行业中，自动化运行系统不仅有效提高水电站的运行标准化，而且在提高故障预警及响应速度、提高自动控制调节能力和降低运行人员劳动强度等方面发挥重要作用。鉴于自动化运行系统的综合价值，为提高自动化水平，满足自身生存和发展的需要，各小型水电站应结合自身具体情况，采取适当的策略推广或改造自动化运行系统。

1 自动化运行系统对小型水电站的作用

①提高小型水电站运行标准化，提高设备运行的安全性和可靠性。以前，水电站的运行通常由人工控制，操作失误等人为因素带来的影响不可忽视。而自动化运行系统按照设定的运行标准，能够可靠的运行水电站的所有设备，避免人为失误造成的问题，有效降低运行故障的可能性，提高整体运行质量；②提高故障预警及响应速度。通过对运行参数和机组状态的动态监测，进行早期预警，及时发现运行中存在的问题和缺陷，提高事故响应速度，防止故障问题带来的重大安全隐患，满足电站的各种运行需求；③提高小型水电站自动控制调节的能力。自动化运行系统自动控制调节的特性能保持机组维持在最佳运行状态，大大提高电能质量，节约水电站的资源；④改善工作环境，降低劳动强度。水电站共有四台机组，改造前运行人员必须守在水轮机手轮旁，以防机组紧急跳闸人工停机，噪声、高温等环境恶劣，严重影响运行人员的身心健康。现在采用自动化运行系统后，厂房设有中控室集中监控，环境得到改善；机组可以一键自动控制开关机，劳动强度降低，值班人数由四人减至两人，真正实现少人值守。

2 小型水电站自动化系统功能分析

小型水电站的建设可以为促进社会发展及提高生活水平的不断提升提供质量较高的电力能源，其内部的自动化系统需要具备如下的几项功能：①实时采集和处理水电站运行数据。自动化系统需要针对小型水电站内部的主要设施进行实时收集运行状态和参数的工作，并在自动化的预处理之后将数据存放在实时的运行数据库中，为计算机系统显示设施运行画面及数据提供支撑。除此之外，也可在发现数据异常的情况下，自行采取相应的控制措施，并同步打印出实际的故障及问题数据；②参数的综合计算。系统可以做到定时分析计算实时搜集到的设施运行数据，并将计算的结果分类存储到历史或者是计算数据库中，运营人员只需要登录终端查看这些数据便可做到在全面了解设施运行数据的前提下，综合管理各项水电站设施；③安全监控及警报功能。借助计算机对各项设施的运行状态进行实时的监控和显示，在发现参数出现异常的情况下，会及时向值班人员发出警报，并详细记录故障发生时的设施运行参数和状态，以便为排查故障发生的原因提供支撑；④调控设备。小型水电站的自动化系统可以控制并操作水电内部的设施，主要包括设施运行过程的实时监视、选择设施的运行及控制方式、转换工况及控制机组的开停机等。除此之外，还可以将系统的调度日负荷曲线为基础实现发电及电压的自动化控制，水电站自动化系统原理如图1 所示。

图1 小型水电站自动化系统原理

3 小型水电站的自动化系统改造分析

3.1 计算机监控系统改造

对于小型水电站的自动化系统而言，其中的核心就是监控系统，计算机监控系统的设置可以根据水电站运行的实际状况变化，针对辅助功能进行相应的优化和改造工作，从而确保计算机监控系统在实际的运行过程中更好地控制水电站各类设施的运行。一般而言，如果是新建的小型水电站，其中的计算机控制系统是全自动化的，但是针对相对陈旧的小型水电站，进行自动化系统改造的过程中，计算机监控系统需要和常规性质的控制设备做出有效的结合，借此来实现水电站内部的计算机监控功能。

3.2 保护系统的改造

小型水电站内部的自动化系统中的保护系统设置的主要目的是为了实时保护小型水电站内的发电机，从而降低因为发电设施故障引发的生产安全问题的发生概率。为了进一步完善这一保护系统的功能，需要升级改造相应的技术，就目前的情况来看，在小型水电站自动化保护系统的升级改造中可以使用DSA保护监控系统来实时保护小型水电站内的发电设施。如此一来，可以保障自动化系统内部的间隔层以及站控层有效控制水电站内的各项现场运行设施，并做到及时地反馈处理水电站运行设施等各项信息，并且DSA 保护系统本身还带有十分良好的抗电磁干扰性能，也就意味着在水电站的自动化系统升级改造中有较为强烈的实用性。通过在自动化系统中加入DSA 保护监控系统也可以做到远程监控水电站内的各项运行设施，并可在发现故障问题时，及时发出相应的预警，并采取有效的措施处理故障，将水电站内的设施损失程度降到最低。

3.3 自动水文测报系统的改造

在传统的小型水电站运行当中，对于水位的检测和预测一般是利用人工定期检查的方式来实现的，但是这一方式不但需要大量的人力、物力支持，并且无法做到实时掌控水电站的实际情况，通过自动化系统中含有的自动水文测验功能可以针对水电站内的水利情况进行实时的检测，并且这一系统自带的实时监控功能，还可以在实时收集处理各项水利信息的前提下，对未来的水利信息变化做出相应的预测。

3.4 消防监控系统的改造

自动化系统里还有消防监控系统，主要是为了监测水电站内部的火情，并且经常性地设置在水电站里的主副厂房等相对重要的地区，一般而言需要在这个系统中使用火情探测器，在发现火情的第一时间内探测器就会发出一定的信号，经过消防监控系统的处理之后就会做出相应的警报。同时与计算机系统的连接，也使其可以在计算机上显示火灾的具体位置和实际采取的火灾处理措施，这种方式对于及时小型水电站内的火灾有着十分显著的帮助。总体来说，水电站内的自动化消防监控系统，除了带有一定的监控功能之外，还具有通风以及灭火相关功能。

4 小型水电站自动化运行系统的实施策略

4.1 改造水电站的原有设备

老式的小型水电站原有设备大多陈旧、安全性差，为提高自动化技术水平，首先要改造水电站的原有设备，特别是自动装置、基础自动化元件设备等。在更新自动装置、基础自动化元件设备时，我们需要根据电站装机容量大小、在电网中的作用和自身情况，同时考虑设备的综合性能，选用较高性价比的设备。

4.2 选择合适的运行模式

自动化运行系统主要有两种运行模式：手动与自动相结合的半自动运行模式和全自动运行模式，这两种模式还可以与计算机监控系统相配套组合成更多模式，实现少人值守或无人值班。一般新建电站和具备条件（资金、技术和发电许可等条件）的电站适合选择全自动模式，以便达到一步到位的目的。对于老式小型水电站的改造，考虑以半自动模式为主。

4.3 做好相关工作人员的培训工作

自动化运行系统对管理人员与技术人员都有较高的要求。因此，必须制定全面、合理、科学的技术培训制度，加强对相关人员的培训工作，加大人才管理方面的工作力度，只有熟悉自动化的基本运行模式和维护机制，提高相关工作人员的素质与专业技能，才是确保水电站正常运行管理的关键。

4.4 国家应该调整相关政策

由于小型水电站普遍位于偏远地区，要改变其自动化的现状，需要更多的人力和物力的支持。为实现全国的均衡发展，国家应制定相关的优惠政策，培养专业人才，增加资金投入，优化管理结构，尽力支持小型水电站自动化运行系统的开发利用，支持小型水电站的自动化发展。

5 结语

改变小型水电站自动化的现状，以达到少人值守或无人值班的目标，是水电站现代化管理的发展方向，也是水电站自身生存和发展的需要。小型水电站在考虑综合自动化运行系统时，应结合自身实际，因地制宜，积极采用新技术、新工艺、新产品，为其可靠运行及正常发挥其功能创造条件。同时，国家应该更加重视小型水电站的自动化建设，以实现均衡发展，因为统一设备标准，实现小型水电站的自动化，有规划的、有目的地加快小型水电站的发展，可以使其在优化电力结构和促进经济社会发展中的作用更为显著。