水电站电气工程自动化技术的应用分析

马德辉

(本溪关门山水库实业有限公司，辽宁 本溪 117100)

0 引 言

电气工程自动化技术能够实时的监督相关设备的运作状况，从而获取系统、完善的监控日志，提高水电站工作可靠性[1]。若某一环节或设备出现异常，系统就会自动识别引起故障的原因并及时发出警报，从而为故障的及时处理和水电站的正常运作提供有利条件，详细流程如图1。

图1 事故停机报警流程

从工频与电压的角度，保证水电站电能水平的关键是电气工程自动化技术拥有的稳定性能，其中有功和无功功率为干扰水电站电能质量的关键因素，这是由于不稳定状态下的电网负荷运作，在很大程度上影响了电能水平[2]。因此，该项技术的应用需要配备专业的技术人员，通过调试发电机组促使工频与电压在允许范围内工作，在此基础上保证水电站电能质量。

将电气工程自动化技术应用于水电站中，能够分析负载数量及其运行状况，有利于实现以最低的成本获取最大的效益以及做好相关调度工作，因此该项技术的应用可以提高水电站的经济性。

一般条件下，水电站大多建于偏远的地区，相应的工作环境较为艰苦，若将自动化技术渗透至水电站，采用相关程序就可实现相当一部分工作，由此降低了作业人员工作量和工程投资成本，并显著提升水电站生产能力[3]。

1 水电站自动化技术应用

1.1 现状分析

通过深入研究自动化模块发现，在实际生产工作中该模块保障了水电厂无人化管理效果的实现，这与现代化发展要求相符，详见图2。自动化计算的使用与水电站的安全运行状态密切相关，主要体现在自动化内容、应用模式等方面，且对电力系统的正常运行发挥着重要作用。从运作模式的角度，电气工程自动化技术与相关设备形式、布置模块等关系密切；从水轮电机组运作的层面，科学调整发电模块的自动化是必不可少的环节，为了保证相关程序能够顺利运作必须要求相关人员规范操作[4]。例如，应全面掌握该系统的实际情况以及工作要求，通过合理的优化机组运行、科学分配相关负荷模块、自动调节机组相关功率等，确保机组的稳定运作及其效果的最优化，为降低事故发生概率和满足相关负荷要求提供保障。

图2 自动开机流程图

在水电站中应用自动化技术，有利于全面掌握工程运行实际状况，对此需要应用到相关辅助设备以及发电机组，例如有效控制各个轴承温度、实时观察发电机定子等，从而保证其符合实际要求。此外，还要最大程度的避免无法工作的情况，确保实际工作中各项保护措施的落实，对出现信号变化的现象采取有效的对策，并科学控制相关辅助设备，主要是指对空压机的控制，确保空压机等设备符合备用机组要求。最后，随着保护、控制等各类模块的多样化发展，为企业全面掌握工程实际状况以及工程项目的顺利运行提供了重要保障，这符合现代化发展需求。

1.2 技术优化

1)计算机技术。电子计算机的应用是自动化工作模块发展的必然趋势，为更好的优化设计水电站，对于该模块技术人员要不断的优化改进[5]。同时，在监控系统中应用计算机技术，有利于转变传统的人工工作模式，为优化相关自动化程序以及减少工程投资提供有利条件。考虑不同的结构功能，在系统中可编程序控制器以及计算机发挥着重要作用，技术人员有必要完善相关测控装置与微机继电保护装置间的协调性，从而为系统的顺利运行奠定坚实的基础。

2)体系结构优化。通过分析自动化工作模块发现，该体系结构的拓展性较强。在搭建分布式分层系统时，相关企业要合理优化监控对象，通过科学配置相关功能确保实现其自身灵活效果。此外，为保证自动化模块处于安全工作状态，应结合具体要求科学调整有关配置；同时，为便于未来系统的升级改造，技术人员应尽量选用相关新型技术，如Windows操作系统等。

3)实时监控优化。系统研究系统全部功能可知，自动化系统能够实时监控电站设备的运行情况，实时采集、及时处理相关相关，从而为监视工作提供所需要的数据信息，促使监视模块、故障报警模块等协调效果的实现，为顺利运作电站自动控制模块提供保障。在达到水电站自身发展及其有关要求的情况下，技术人员要适当调整相关设备，如断路器操作、运行工况自动转换等诸多内容。

4)自动记录模块优化。结合自动化模块实际工作状况，技术人员需要适当完善线路、发电机等相关设备，从而提高水电站的管理质量，这也有利于生成高精度的运行报表，通过优化操作自动记录模块、做好整定值以及相关参数储存工作，为顺利生成有关报表提供有利条件。最后，还要整合各调度系统，从而确保各应用程序达到协调状态。

5)太网构成模块的优化。在实际运作过程中，对于不同工作站的协调处理应引起相关企业的高度重视，由此保证相关设备的协调运行，确保不同工作模块均处于协调状态，并为实现太网模块优化奠定基础。另外，还要适当的控制国际标准协议，通过对竞争式通讯模式的灵活使用保证双绞线传输介质的正常应用，一般控制节点数不低于255。显然，自动化系统的应用能够促使遥调程序、保护程序等处于协调状况，有利于提高系统的精准度和控制灵活性。

6)供电系统优化。在优化供电系统时相关企业取得了明显成效，大大降低了发生供电事故的概率。从优化处理程度的角度上，通过做好新型设备更新工作以及不断优化计算机监控体系状态，有利于提高企业的经济效益，为促进水电站的发展提供有力保障。然而，随着对水资源开发力度的加大和能源结构的优化调整，在相关领域中水电站综合自动化系统的应用越来越得到人们的认可，未来必将发挥更大的功能作用。

2 水电站电气自动化技术应用

2.1 在水库式电站调速器方面的应用

从发电站层面上，水轮机设计水头是支撑水流整个流程的内在动力，并且从开始到结束水头具有较大的变化范围。在水头持续下降的条件下，机组额定转速目标无法仅仅依靠相关汽轮机液压调节器来实现，此时就需要技术人员采取增加串联电阻或更换芯片的处理方式，同时还要以开放的形式适当调整输出产生情况。针对处理后仍然低于设计水头的情况，为了有效解决该问题技术人员要拆除串联电阻或者更换掉芯片，而PLC的应用有利于调节水头高度，并且为机组的关闭与打开提供了有力条件，实际工程中其应用效果显著[6]。

2.2 对水、油、气控制上的应用

一般条件下，技术人员必须确保系统参数的精准度，通过有效的控制水、气、油以及实行自动化策略实现异常情况的精准检测。例如，加强对供水系统、设备运行启闭和关闭技术的研究，确保系统能够稳定的运行和驱动泵系统的顺利运作，为实现预期目标提供技术支持。然而，从水、天然气和石油控制的角度，技术人员必须确保泵站机组的安全运行，从而实现节约成本、控制投资的目的。

2.3 在涡轮螺旋桨调速中的应用

在中低水头电站中轴流转浆式水轮发电机的应用最为常见，这是由于在水中不同的导叶水轮机可以实现较好的协调工作，从而取得可观的经济效益，并显著提升工程质量。考虑到水位的变化以及电站水轮机水头的差异，对其调整过程中必须参考厂家提供的参数值，从而实现系统的最佳运行，以上这种情况调节时通常会利用可编程逻辑控制器(PLC)实现。显然，在相关水头联合作用以及机组调试运行情况下，采用手工组合叶片的方式更加适用于下游水位变化的情况，以科学的组合曲线确保机组叶片的正常运转，然后通过调整PLC单元以及优化以往的组合曲线，可以最大程度的促使涡轮螺旋桨达到最佳的运行状态。

3 结 论

综上所述，目前仍有部分小型水电站存在自动化水平低、产能落后等问题，这不仅严重影响着企业的经济效益，而且会进一步加剧小型水电的缺陷，因此在改造小型水电缺陷时自动化技术的应用必将成为未来的发展趋势。文章深入探究了自动化技术在水电站中的应用现状，并结合实践经验提出一些行之有效的对策，为其他类似电站自动化技术的应用提供借鉴。