水电站电气自动化技术探究

【摘 要】随着经济社会的发展，水电站管理技术得到了前所未有的进步，近年来电气自动化被广泛应用于水电站的生产和监控，大大减少了人力资源的投入。本文首先介绍水电站自动化的目的，再分析水电站电气自动化的内容和功能，供同行参考。

【关键词】水电站；电气；自动化技术

引言

随着电力电子技术、微电子技术的迅猛发展，水电站自动化程度也越来越高，“无人值守”或“少人值守”的水电站是科技发展的必然趋势。现就本人对水电站电气自动化系统的认识作简单的介绍，供大家参考。

1 水电站自动化的目的

1.1 提高了水电工作的安全性

水电站自动化，使得所有的工作设备能够快速、准确、及时的启动，进行数据分析和事故分析。这样不仅有利于防止不安全的工作状态出现进一步恶化，也可以使事故中的设备及时报警并启动备用装置，保证水电生产工程得以继续。此外，将自动控制装置引入到各项流程的控制，可以降低工作人员因误操作造成事故的几率。

1.2 保证电能质量

电能的质量通常用电压和频率这两项指标来衡量。众所周知，电力系统中的无功功率的平衡决定着电力系统的电压而有功功率的平衡则决定着频率。发电系统的电荷是随时不停的变化的，人的操作往往不能及时准确的对其做出调整，采用自动装置可以解决这一难题，他可以及时准确的调节有功和无功功率，保持电压和频率的稳定。

1.3 提高发电机组运行经济性

水轮发电一直工作在满负荷的状态是我们最理想的憧憬，而实际中因为机组故障等诸多原因往往不能满负荷运载。利用自动控制装置，控制并指令选择最佳的运行组数，结合当前水利条件，使用最少的水生产最多的电能，更好的实现水电站经济任务。

1.4 提高了操作人员工作效率

水电站电气自动化的实行，减少了实际操作人员参与控制、监视、记录、安全检查等任务，减轻了它们劳动的强度，减少了运行管理人员的数量，实现少人甚至无人值班，提高了劳动生产效率，节约了水力资源。

2 水电站电气自动化的主要内容

2.1 对水电站水轮发电机组运行状况的自动监测和控制

水电站还有很多控制是属于闭环性质，比如：调速器属于发电机组转速的闭环系统；励磁调节器属于发电机组电压的闭环控系统，这两个调节器是发电机组中最基本、最简单的自动控制装置。水电站发电机组运行状况的监测和控制主要通过机组监控设备来实现，监控设备及时将机组的监控数据传送到控制室计算机，计算机通过预先设定的运行程序来判断发电机组的运行情况，根据实际情况向控制设备发出相关的指令，从而实现发电机组调相转发电和发电转调相、机组的并列和开关机自动化管理。同时，计算机要根据发电机组的运行情况不断调整机组运行数据，选择最佳的运行机组数。还要根据系统的负荷变化，自动调节发电机组的有功效率和无功功率。

2.2 对水电站辅助设备运行状况的自动检测与监视

对水电站运行设备各项参数的检测是实现水电站自动化技术的基础，水电站要检测的运行设备主要包括：发电机组与其辅助设备、水工建筑物与其操作设备、发电站的公用设备、变电稠开关设备等，发电机组的辅助设备主要由操作系统及其油、气、水系统组成。水电站辅助设备运行状况的自动检测与监视主要通过控制设备、监测设备、控制节点，将机组辅助设备的运行数据及时地发送到计算机，同时，计算机通过数据库对辅助设备的运行数据进行监测，从而判断辅助设备的工作状态以及控制辅助设备的电流。自动检测是水电站安全运行的重要基础，它能够实现发电机组及其辅助设备的自动控制、自动操作、自动保护。如果发生事故或者有不正常的工作状态出现，就能够立即启动报警系统或者紧急停机，及时排查故障原因，从而确保发电机组的安全运行。

2.3 对水电站主要电气设备的监视、控制、保护

水电站的电气设备主要包括：母线、变压器、输电线路等。水电站电气自动化也包括对这些电气设备的自动监视、控制、保护，并根据它们的运行数据来判断变压器工作是否正常、母线使用是否正常、输电线路是否畅通。如果出现安全事故，就能及时排除电气设备故障，确保供电安全。自动保护主要由以下两点：

（1）出现不会立即危害发电机组的不正常情况，比如：发电机组的冷却水源中断、发电机的温度超限、油槽油面过高与过低、导轴承或者推力轴承温度升高等，自动保护就会发出警告；

（2）自动保护可以快速关闭进水闸门，对于出现发电机组过速并且调速器失灵、压力铜管爆破、导水叶剪断等，自动保护不但会跳开断路器和停机，还会关闭发电机组的进水闸门或关闭发生动作事故的配压阀。

3 自动监控系统的功能与应用

3.1 自动监控系统的远程调度层功能

监控系统的远程调度层功能，其主要负责报警、远程调度、监控三个方面，其中报警功能主要任务为：水电站辅助系统的报警动作；水电站发电机组与变压器，运行状态异常、故障时的报警动作。而远程调度、监控功能的主要任务为：水电站发电机组运行模式的更改、发电机组的开启与关闭、发电机的负荷增减与电网电压的调整等。

3.2 自动监控系统的现场控制层功能

监控系统的现场控制层功能，可将其划分为多个控制单元，而每个单元能够针对其任务范围内的生产过程进行全面监控，同时利用专用输入、输出接口与生产过程的连接，使相关设备、单元通信接口与主控制层交换信息。对于自动监控系统的主控制层，各个不同的现场控制单元是相对独立的，直接针对生产过程进行数据的实时采集、处理，直接监视、控制、调整各个发电机组设备的状态。

3.3 厂站监控层功能

其主要功能包含以下几个方面：

（1）数据管理站。通过对电站监控系统等相关系统运行数据的掌握和历史数据的分析及处理，为MIS系统提供依据。

（2）操作员工作站。该站点的主要任务内容包括：自动监控系统界面的监视，系统命令的执行，主管系统操作的控制、调节，报表的打印等工作。

（3）培训方针工作站。该站点主要任务内容是：针对系统运行人员的专业技能操作培训。

（4）工程师工作站。是完成功能及应用开发、实现电站系统的维护与管理重要节点。

（5）信息管理工作站。该站点的主要任务内容包括：报表的生成、打印；系统时钟的管理；针对厂站层的数据，进行收集、整理、归档、保存工作；高级应用软件及其他相关软件的运行等，都是由信息管理工作站来完成。

4 总结语

水电站采用综合自动化系统后不仅提高水电站运行的经济性和工作的可靠性、保证电能质量；而且提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员，从而提高电站运行的效益，随着国家能源结构的调整，水资源开发利用程度的加大，水电站综合自动化系统在越来越多的水利枢纽工程中得到更广泛的应用，发挥更大的作用。

参考文献：

[1]马巍.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J].黑龙江科技信息，2011（26）.

[2]罗宇杰.谈电气自动化在电力系统中的应用[J].广东科技，2007（04）.