水电站电气自动化应用实践探究

摘要：随着我国水电站的迅速发展，电气自动化在水电站中得到了广泛的运用，并且发挥着越来越重要的作用。据此，简单地介绍水电站自动化的具体内容、电气自动化应用于水电站的重要意义以及水电站采用电气自动化的目的，提出电气水电站电气自动化的系统设计。

关键词：水电站；电气自动化；应用

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.21.133

在我国，水电站所产电能占到总电能的四分之一左右。水力发电是利用水的势能来进行发电，不像火力发电站需要消耗煤炭，因此其成本较低，仅为火电发电成本的几分之一左右。水电站电气自动化指的就是将电气自动化技术应用到水电站的水力发电中，来确保水电站正常稳定地工作。具体而言，就是在水电站运作的过程中，利用机械的、电气的以及电子的相关先进设备，通过设定相应的程序，使整个水电站在少人甚至没有人直接参与的情况下能够对水电站的运作情况的进行操作、控制以及监视，使得水电站按事先设定的程序自动地正常运行。所以水电站电气自动化就是在少人甚至无人操作的情况下，能够确保水电站的各设备正常运行。

1水电站电气自动化的具体内容

很多因素会影响到水电站电气自动化，例如水电站的类型、水电站的工作方式、水电站的大小，自动化在水电站中的必要性、水电站的自动化程度、电气主接线、水电站的重要机组的类型以及放置模式等。对水电站的整体运行进行操纵和监督就组成了水电站的电气自动化，此外水电站的电气自动化也对水轮发电机组以及相关辅助设备起到了监控的作用。

1.1对水电站的发电机组实现了自动控制

实现水电站水轮机组的自动化运行以及监控是水电站自身生存和发展的基本需求。水电站采用自动化技术可以使水轮发电机组根据预设的程序来实现机组的开停，并且还能够自动完成并列、发电转调相以及调相转发电等操作；同时，水电站的电气自动化能依据水电站的实际要求以及工作条件通过预先的编程，自动调整到水电站的最佳工作状态所需要的水轮机组数，从而确保了水电站水轮发电机组的自动化的经济运行。此外，当水电站的工作机组发生故障甚至发电电能质量出现问题时，利用水电站的自动化技术可自动控制备用机组的开启；当电能频率超过限定标准时，可控制水电站自动对部分机组进行停机。

1.2对水电站的辅助设备进行监控

水电站的电气自动化需要对水电站各种设备的工作状况参数进行实时检测，以确保数据库的更新。通过监控水电站的各发电机机组以及各种辅助设备，来对水电站工作过程中发现问题进行及时的改正。具体而言就是监控水电站的发电机组和辅助设备的运行状态和情况，在监视过程中，一旦发生异常或者设备出现故障时，电气自动化系统能迅速做出反应，对故障情况进行记录，然后迅速的采取自动保护措施，情况非常危急时，发出报警信号甚至紧急停机。

2电气自动化应用于水电站的重要意义

2.1使得水电站的工作效率提高

将电气自动化的先进技术引入到水电站之后，在很大程度上减少了工作人员的工作强度以及工作难度。使得水电站工作人员能够用较少的时间来超额的完成任务，取得事半功倍的效果。并且明显提高了水电站的工作效率。此外，可靠、稳定的电气自动化技术，能够最大程度上确保降低工作误差，避免因为人为因素而引起的不良影响，进而使得水电站能够高标准、高效率的工作。

2.2使得水电站的经济效益提高

电气自动化技术可以确保水电站仪器、仪表操控的自动化，并且能够有效地监控水电站工作。即使无人看守，也能够保证水电站的正常高效的运行，提高了工作效率，减少了人工成本。因此，电气自动化技术人员可以通过对水电站相关工作性能参数以及工作原理进行精确的计算，再依据计算出的水电站工作时的有效负荷数值，对水电站的发电机组进行监视和合理的控制，确保其的最佳工作状态。所以，做到了水电站的高度自动化，就可以节省时间、减少成本，取得更大的经济效益，获得更加高的发电量。进而带领我国水电站事业朝着高水平的自动化方向发展，以获取最佳的经济效益。

2.3使得水电站的运作得到优化

在水电站运行过程中，一定要确保发电机组的电压以及频率保持在规定的范围之内，这就需要利用自动化技术来实时监控发电机机组，并且还要保证机组的自主反馈、迅速响应、以保证机组的正常发电。正是基于这一优势，自动化技术能够确保电能质量得到优化。在水电站运行过程中，既能够对有功功率以及无功功率之间的平衡进行调节，还可以在一定程度上实现水电站运行的稳定性以及操控规范性。此外，水电站电气自动化系统还会对水电站的进行动态监测，还能够对一些突发故障进行处理，更好地提升了水电站在发电以及供电时的可靠性。

3水电站采用电气自动化的目的

3.1使得水电站工作的可靠性得到提升

确保电能的生产以及安全输送是水电站的主要任务。水电站的电气自动化系统能够实时对水电站的相关设备进行监控、记录，并能在发生故障时及时报警，不仅可以避免危险事故的发生，而且可以防止设备受到严重的损坏，因此保证了水电站工作的可靠性。此外，通过自动装置对水电站进行操作和控制不仅可以有效降低由于工作人员的操作失误而引起的事故，而且还可以在发生严重事故的情况下，对水轮机组进行强制停止的操作，以确保水电站安全稳定运行以及正常输送电能。

3.2使得电能的质量得到保证

水电站输出电能质量的关键就在于水电站的自动化水平。评价电能质量的两个标准是电压以及频率，但是则无功和有功功率影响着整个电网的电压与频率。因此，水电站自动化就需要及时且准确地对运行机组的有功以及无功功率进行调节，将水电站输出电能的电压与频率保持在规定范围内，从而确保电能质量。

3.3确保水电站运行的经济性

水电站运行的经济性指的是水轮机组一直在满负荷的工作状态下进行发电，以获得收益最大化。而水电站电气自动化可以合理运用自动控制装置，操控水轮机组的运作，通过综合分析水电站的实际情况以及供电电网对水电站的电能需求，计算出最佳的水轮机运行机组数，然后利用自动控制装置将最少的水轮机机组投入生产，获得最大的收益，以确保水电站运行经济性的目的。

4水电站电气自动化的系统设计

4.1基础控制元件

随着我国的水电站自动化水平不断提升，水电站水轮机组对自动化元件的需求越来越大，所以基础自动化元件的选型以及自动化系统的设计尤为重要，其中基础自动化元件通常采用国产元件。另外的控制装置是用来操纵和调节相应设备的逻辑组合，通常可选用目前水电站应用较为普遍的技术，例如PLC技术（可编程控制器）、单片机技术等，并且其应用于水电站主要包含以下两个方面：第一，自主调节轴流浆式水轮机式调速器；第二，自主调节水库式水电站中的调速器。

4.2计算机监控系统

电气自动化系统的核心是计算机监控系统，对水电站而言，计算机监控系统可以实时监控水电站的水文、工况、负荷以及在输电线路运行情况。其中水电站电气自动化的监控模式课分为三种，分别是远程监控模式、集中监控模式、现场总线监控模式。

4.3工业电视监控系统

要实现现代化的监控手段，首先必须要有先进的系统设备（工业电视系统）作为其监控的基础。工业电视监控系统能比较全面、比较准确地反映被监控对象的有效信息，对于技术人员而言，能够更加方便地他们做出合理的决定。此外，水电站的工作人员还可以借助于工业电视监控系统，确保对设备操控的准确率，有助于提高水电站的自动化水平，降低事故发生率。

4.4消防监控系统

在水电站容易出现火灾的地区必须搭建消防监控系统，并且要24h不间断的进行火情监测。一旦有火情被监测到时，该系统能够自动地进行火警警报，不仅能够提供火灾发生地点，还能够自动对火情进行相应的处理，封锁火灾发生地点，立即启动预先设置的灭火装置，以防止火情的蔓延，造成更大的危害。

5结束语

当前，大部分水电站的自动化程度都不高，并且产能低下，这严重地制约了水电站的长远发展，无法保证水电站经营的效益达到最大化。因此水电站电气自动化成为必然的发展趋势，实现水电站的高度自动化，不仅有利于提高水电站的经济效益，还能够确保水电站的安全性以及稳定性，提高水电站的工作效率。故将电气自动化应用于水电站，将有益于水电站更好地发展。

参考文献

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