水力发电站电气自动化技术的误操作原因分析

秦福兴，肖俊豪

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051）

水力发电站电气自动化技术的发展使得发电站的运行更加高效和安全，但是误操作依然是导致事故发生的重要原因之一。误操作不仅会给发电站带来经济损失，还可能造成人员伤亡和环境污染等严重后果。因此，对水力发电站电气自动化技术的误操作进行深入的分析和研究，有助于预防和减少事故的发生，提升发电站的安全性和稳定性。文章将从误操作的原因、危害和预防措施等方面进行探讨和总结。

1 水力发电站电气自动化技术概述

1.1 水力发电站电气自动化系统的组成与功能

水力发电站电气自动化系统是由多个子系统组成。其中，最重要的子系统是水轮机发电机控制系统、电网联络系统、保护系统、监控系统和调度控制系统。

1.1.1 水轮机发电机控制系统

水轮机发电机控制系统是水力发电站电气自动化系统的核心。该系统用于控制水轮机的启动、停止、调速和负荷控制等操作，并确保发电机的安全运行。

控制系统的主要部件包括控制器：用于实现水轮机的自动化控制。控制器一般采用PLC（可编程逻辑控制器），可以根据要求实现各种控制策略。

传感器和执行器：传感器用于监测水轮机的运行状态，包括水位、油位、发电机输出电压和电流等；执行器用于控制水轮机的启动、停止、调速和负荷控制等操作。

1.1.2 电网联络系统

电网联络系统用于连接水力发电机与电网。电网联络系统主要包括断路器、接触器、电流、电压、频率等测量和控制设备。

该系统的主要功能是确保水力发电机稳定地接入电网，达到稳定的输出功率。

1.1.3 保护系统

保护系统用于监测电力系统的运行状态，实时地发现并处理电力系统中的故障，以确保系统安全运行。该系统的主要功能包括过电流保护、过电压保护、欠电压保护、失步保护、差动保护等。

1.1.4 监控系统

监控系统用于对水力发电站的各个子系统进行监控和管理。该系统包括控制中心、显示屏、报警装置等。通过监控系统，可以实时监测水轮机、发电机、电网等设备的运行状态，及时发现故障，防止事故发生。

1.1.5 调度控制系统

调度控制系统用于对水力发电站进行调度管理。该系统主要包括调度中心、调度控制台等。通过调度控制系统，可以实现对水力发电站的运行计划、负荷控制、故障处理等操作。

1.2 水力发电站电气自动化技术特点

水力发电站电气自动化技术具有以下特点：

1.2.1 稳定性高

水力发电站电气自动化系统具有高度的稳定性。通过对水轮机、发电机、电网等设备的监测和控制，可以实现不间断的电力供应。

1.2.2 精度高

水力发电站电气自动化系统具有高度的精度。系统采用PLC等先进控制技术，能够对水轮机的启动、停止、调速和负荷控制等操作进行精确控制。

1.2.3 可靠性高

水力发电站电气自动化系统具有高度的可靠性。系统采用多重保护措施，能够在电力系统发生故障时及时发现并处理，防止事故的发生。

1.2.4 自主性强

水力发电站电气自动化系统具有高度的自主性。

通过系统中的智能控制器和人机界面等设备，可以实现对电力系统的自主控制和智能管理。

1.2.5 维护方便

水力发电站电气自动化系统维护方便。系统采用模块化设计，设备之间的连接简单，易于维护和升级。同时，系统具有完善的故障诊断和自动检测功能，可以准确地分析故障原因，提高维护效率。总之，水力发电站电气自动化技术在提高水力发电站运行效率、保障电力系统安全等方面具有重要作用。

2 水力发电站电气自动化误操作类型及原因分析

水力发电站是利用水能转换成电能的重要设施（详见图1），电气自动化技术被广泛应用于水力发电站的控制和保护中。但是，由于操作人员的疏忽或误操作，以及设备的故障等原因，水力发电站电气自动化系统可能会出现误操作，导致设备损坏、安全事故和生产中断等问题。

图1 水力发电能量转换过程示意图

2.1 操作手误

操作手误是水力发电站电气自动化误操作的主要原因之一。操作人员在操作电气自动化系统时可能由于以下原因而出现误操作。

2.1.1 操作流程不正确

操作人员需要按照规范流程进行操作，但是在操作过程中，可能会由于压力或紧急情况而违反流程。此时，操作人员可能会出现不当的指令，导致设备运转异常或停机，进而影响水力发电站的正常运行。例如，操作人员在张紧轮调整时可能会将张紧力调整过大，导致发电机绕组变形甚至引发火灾。

2.1.2 操作人员疲劳、心情不佳等影响

操作人员在长时间工作后容易出现疲劳，此时可能会影响其操作的准确性和及时性。同时，操作人员如果心情不佳，可能会对工作产生负面影响。例如，操作人员在感到疲劳时可能会忘记关闭设备，导致设备损坏和安全事故的发生；在情绪波动时可能会做出冲动的决策，使得水力发电站的运行受到影响。

2.2 设备故障

设备故障是水力发电站电气自动化误操作的另一个重要原因，可能由于以下原因而出现设备故障。

2.2.1 设备硬件故障

设备硬件故障可能是由于设计制造、安装调试或者维护不当等原因引起的。例如，由于设备的设计缺陷或者工艺不良，可能会导致设备过载、短路等故障；安装调试时如果没有进行严格的检查和测试，可能会导致设备的误差或者未达到设计要求的参数；在设备的维护过程中如果没有按照规范要求进行维护，可能会导致设备的寿命缩短，甚至出现故障。

2.2.2 设备软件故障

设备软件故障是由于设备控制系统软件出现异常或者错误等原因引起的。例如，控制系统软件可能会出现代码错误、逻辑不当等问题，导致设备无法正常运行；或者控制系统软件被病毒攻击、网络攻击等，导致设备运转异常或者停站。

2.3 其他原因

除了操作手误和设备故障，水力发电站电气自动化误操作还可能由于以下其他原因。

2.3.1 培训不足

如果操作人员没有接受到充分的培训和训练，可能会导致其对设备的操作和维护不当，从而导致设备的损坏和安全事故的发生。

2.3.2 紧急情况处理不当

在出现紧急情况时，如果操作人员没有按照规范程序进行处理，可能会导致事态的进一步恶化，导致设备的损坏和安全事故的发生。综上，水力发电站电气自动化误操作的类型和原因分析是一个复杂的问题，需要从多个角度进行考虑。为了避免误操作的发生，必须加强操作人员的培训和训练，规范操作流程，并且对设备进行定期的维护和检查，以保障水力发电站的安全运行。

3 水力发电站电气自动化误操作的危害

随着科技的不断发展，水力发电厂的电气自动化技术越来越成熟，其系统的自动化程度越来越高。但同时也随之带来了误操作的风险，这些误操作可能会对生产过程、设备和经济造成严重的危害。因此，必须采取一系列有效的措施来防止电气自动化误操作发生。

3.1 生产安全危害

电气自动化误操作对生产安全造成的危害主要表现在以下方面：

首先，误操作可能导致发电机组失去控制，造成水平移动或旋转过快，严重情况下会导致机组发生爆炸、断裂等事故，直接危及职工生命安全。其次，误操作可能导致水力发电站的水位控制失控，从而导致水位波动，对水利工程和附近居民的生命财产造成严重威胁。此外，误操作还可能导致电器设备短路或起火，从而引发火灾和爆炸等事故，严重危及职工和设备的安全。因此，在进行电气自动化操作时，必须严格遵守操作规程，确保生产过程的稳定和安全。

3.2 设备损坏危害

误操作还会直接给电气自动化设备造成损坏，严重破坏设备正常运行。

首先，误操作可能导致电器设备过载，烧坏电缆、变压器等电气元器件，严重影响电气设备的寿命。其次，误操作可能导致电路短路，造成电源和电器设备损坏，严重危及电气设备的性能和正常运行。此外，如果误操作导致电器设备异常振动、噪声变大，甚至引起设备运转不平衡，会导致设备零部件的磨损加剧，降低设备的性能和寿命。

3.3 经济损失危害

电气自动化误操作会造成严重的经济损失，表现在以下方面：

首先，误操作可能导致生产停滞，产生的损失包括停产费用、设备维修费用、维修所需的人力物力等费用，给企业造成沉重的经济损失。其次，误操作可能导致电气设备的损坏，需要更换或修理，这将涉及到材料和人力的成本。此外，误操作可能会导致水利工程的生态环境遭受破坏，从而导致环境恶化，对当地经济和社会发展带来严重的隐患。

4 水力发电站电气自动化技术误操作的解决策略

针对水力发电站电气自动化技术的误操作问题，需要采取一系列措施来提高其预防能力。

4.1 完善操作规程和标准

完善操作规程和标准是减少误操作风险的关键措施。在水力发电厂的电气自动化系统操作中，需要考虑到不同的设备、不同的操作流程和各种安全措施。通过制定完善的操作规程和标准，可以降低操作人员的误操作风险，从而提高整个水力发电站电气自动化技术的稳定性和可靠性。

4.2 工作人员进行专业培训

从培训的角度来看，应该根据操作人员的不同等级和职责进行不同的培训。对于新手操作人员，应该开展系统性和全面性的培训，使他们能够掌握专业知识和技能，从而熟练地操作电气自动化设备。对于有经验的操作人员，应该开展专业技能和安全知识方面的培训，加强他们的安全意识，提升专业能力。

此外，为了使培训效果更加明显和有成效，应该不断加强培训的质量和实效性，制定专门的考核标准和考核机制，对完成培训并取得相应成果的操作人员进行奖励和激励，以激发操作人员自主学习的积极性和主动性。

4.3 设备维护和检修

水力发电站电气自动化技术的误操作问题与设备的维护和检修有直接关系。因此，必须注重对设备的维护和检修，确保水电设备的正常运行和及时发现问题。

在设备的维护和检修过程中，应该对设备进行全面、深入、详细的检查和维护，力求将设备保持在良好的工作状态中。同时，还应该注重设备的保养和养护工作，制定相应的规程和标准，定期进行设备的保养和养护工作。

4.4 做好应急处理措施

无论如何预防误操作问题，意外的事情总是有可能发生。因此，必须制定相应的应急预案，以防万一。

应急预案的制定应该考虑到各种异常情况和可能发生的危险。对于可能发生的异常情况，应该制定相应的预案，如设备故障处理预案、紧急停止预案、停电预案等。对于设备故障等问题，需要根据实际情况进行相应的修理和维护，避免其对整个水力发电站电气自动化技术的稳定性和可靠性产生影响。

5 结语

误操作是水力发电站电气自动化技术运行中最常见的失误。误操作的主要原因是人员不熟悉操作流程，或者是未经授权的人员在没有得到许可的情况下进行操作。误操作的影响十分巨大，可能会引起设备的故障或短路，导致电力系统的瘫痪，严重的可能会引发事故。针对误操作的问题，文章提出了多种解决方法，包括完善操作手册、加强岗位培训、安装安全警示系统等。这些措施可以有效降低误操作的发生率，提高设备的稳定性和可靠性，保障电力系统的安全运行。