水電站電氣工程自動化技術應用

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摘要:近年來，經濟社會的快速發(fā)展在一定程度上推動了科學技術的研究應用，特別是電氣工程自動化技術越來越成為水電站建設必不可少的部分。文章系統闡述了水電站自動化技術的應用現狀及其優(yōu)化，在此基礎上探析了電氣工程自動化技術在水庫式電站調速器、水油氣控制、渦輪螺旋槳調速中的應用。

關鍵詞:水電站;自動化;電氣工程;技術應用

引言

電氣工程自動化技術能夠實時的監(jiān)督相關設備的運作狀況，從而獲取系統、完善的監(jiān)控日志，提高水電站工作可靠性［1］。若某一環(huán)節(jié)或設備出現異常，系統就會自動識別引起故障的原因并及時發(fā)出警報，從而為故障的及時處理和水電站的正常運作提供有利條件，詳細流程如圖1。從工頻與電壓的角度，保證水電站電能水平的關鍵是電氣工程自動化技術擁有的穩(wěn)定性能，其中有功和無功功率為干擾水電站電能質量的關鍵因素，這是由于不穩(wěn)定狀態(tài)下的電網負荷運作，在很大程度上影響了電能水平［2］。因此，該項技術的應用需要配備專業(yè)的技術人員，通過調試發(fā)電機組促使工頻與電壓在允許范圍內工作，在此基礎上保證水電站電能質量。將電氣工程自動化技術應用于水電站中，能夠分析負載數量及其運行狀況，有利于實現以最低的成本獲取最大的效益以及做好相關調度工作，因此該項技術的應用可以提高水電站的經濟性。一般條件下，水電站大多建于偏遠的地區(qū)，相應的工作環(huán)境較為艱苦，若將自動化技術滲透至水電站，采用相關程序就可實現相當一部分工作，由此降低了作業(yè)人員工作量和工程投資成本，并顯著提升水電站生產能力［3］。

1水電站自動化技術應用

1.1現狀分析

通過深入研究自動化模塊發(fā)現，在實際生產工作中該模塊保障了水電廠無人化管理效果的實現，這與現代化發(fā)展要求相符，詳見圖2。自動化計算的使用與水電站的安全運行狀態(tài)密切相關，主要體現在自動化內容、應用模式等方面，且對電力系統的正常運行發(fā)揮著重要作用。從運作模式的角度，電氣工程自動化技術與相關設備形式、布置模塊等關系密切;從水輪電機組運作的層面，科學調整發(fā)電模塊的自動化是必不可少的環(huán)節(jié)，為了保證相關程序能夠順利運作必須要求相關人員規(guī)范操作［4］。例如，應全面掌握該系統的實際情況以及工作要求，通過合理的優(yōu)化機組運行、科學分配相關負荷模塊、自動調節(jié)機組相關功率等，確保機組的穩(wěn)定運作及其效果的最優(yōu)化，為降低事故發(fā)生概率和滿足相關負荷要求提供保障。在水電站中應用自動化技術，有利于全面掌握工程運行實際狀況，對此需要應用到相關輔助設備以及發(fā)電機組，例如有效控制各個軸承溫度、實時觀察發(fā)電機定子等，從而保證其符合實際要求。此外，還要最大程度的避免無法工作的情況，確保實際工作中各項保護措施的落實，對出現信號變化的現象采取有效的對策，并科學控制相關輔助設備，主要是指對空壓機的控制，確?？諌簷C等設備符合備用機組要求。最后，隨著保護、控制等各類模塊的多樣化發(fā)展，為企業(yè)全面掌握工程實際狀況以及工程項目的順利運行提供了重要保障，這符合現代化發(fā)展需求。

1.2技術優(yōu)化

1)計算機技術。電子計算機的應用是自動化工作模塊發(fā)展的必然趨勢，為更好的優(yōu)化設計水電站，對于該模塊技術人員要不斷的優(yōu)化改進［5］。同時，在監(jiān)控系統中應用計算機技術，有利于轉變傳統的人工工作模式，為優(yōu)化相關自動化程序以及減少工程投資提供有利條件。考慮不同的結構功能，在系統中可編程序控制器以及計算機發(fā)揮著重要作用，技術人員有必要完善相關測控裝置與微機繼電保護裝置間的協調性，從而為系統的順利運行奠定堅實的基礎。2)體系結構優(yōu)化。通過分析自動化工作模塊發(fā)現，該體系結構的拓展性較強。在搭建分布式分層系統時，相關企業(yè)要合理優(yōu)化監(jiān)控對象，通過科學配置相關功能確保實現其自身靈活效果。此外，為保證自動化模塊處于安全工作狀態(tài)，應結合具體要求科學調整有關配置;同時，為便于未來系統的升級改造，技術人員應盡量選用相關新型技術，如Windows操作系統等。3)實時監(jiān)控優(yōu)化。系統研究系統全部功能可知，自動化系統能夠實時監(jiān)控電站設備的運行情況，實時采集、及時處理相關相關，從而為監(jiān)視工作提供所需要的數據信息，促使監(jiān)視模塊、故障報警模塊等協調效果的實現，為順利運作電站自動控制模塊提供保障。在達到水電站自身發(fā)展及其有關要求的情況下，技術人員要適當調整相關設備，如斷路器操作、運行工況自動轉換等諸多內容。4)自動記錄模塊優(yōu)化。結合自動化模塊實際工作狀況，技術人員需要適當完善線路、發(fā)電機等相關設備，從而提高水電站的管理質量，這也有利于生成高精度的運行報表，通過優(yōu)化操作自動記錄模塊、做好整定值以及相關參數儲存工作，為順利生成有關報表提供有利條件。最后，還要整合各調度系統，從而確保各應用程序達到協調狀態(tài)。5)太網構成模塊的優(yōu)化。在實際運作過程中，對于不同工作站的協調處理應引起相關企業(yè)的高度重視，由此保證相關設備的協調運行，確保不同工作模塊均處于協調狀態(tài)，并為實現太網模塊優(yōu)化奠定基礎。另外，還要適當的控制國際標準協議，通過對競爭式通訊模式的靈活使用保證雙絞線傳輸介質的正常應用，一般控制節(jié)點數不低于255。顯然，自動化系統的應用能夠促使遙調程序、保護程序等處于協調狀況，有利于提高系統的精準度和控制靈活性。6)供電系統優(yōu)化。在優(yōu)化供電系統時相關企業(yè)取得了明顯成效，大大降低了發(fā)生供電事故的概率。從優(yōu)化處理程度的角度上，通過做好新型設備更新工作以及不斷優(yōu)化計算機監(jiān)控體系狀態(tài)，有利于提高企業(yè)的經濟效益，為促進水電站的發(fā)展提供有力保障。然而，隨著對水資源開發(fā)力度的加大和能源結構的優(yōu)化調整，在相關領域中水電站綜合自動化系統的應用越來越得到人們的認可，未來必將發(fā)揮更大的功能作用。

2水電站電氣自動化技術應用

2.1在水庫式電站調速器方面的應用

從發(fā)電站層面上，水輪機設計水頭是支撐水流整個流程的內在動力，并且從開始到結束水頭具有較大的變化范圍。在水頭持續(xù)下降的條件下，機組額定轉速目標無法僅僅依靠相關汽輪機液壓調節(jié)器來實現，此時就需要技術人員采取增加串聯電阻或更換芯片的處理方式，同時還要以開放的形式適當調整輸出產生情況。針對處理后仍然低于設計水頭的情況，為了有效解決該問題技術人員要拆除串聯電阻或者更換掉芯片，而PLC的應用有利于調節(jié)水頭高度，并且為機組的關閉與打開提供了有力條件，實際工程中其應用效果顯著［6］。

2.2對水、油、氣控制上的應用

一般條件下，技術人員必須確保系統參數的精準度，通過有效的控制水、氣、油以及實行自動化策略實現異常情況的精準檢測。例如，加強對供水系統、設備運行啟閉和關閉技術的研究，確保系統能夠穩(wěn)定的運行和驅動泵系統的順利運作，為實現預期目標提供技術支持。然而，從水、天然氣和石油控制的角度，技術人員必須確保泵站機組的安全運行，從而實現節(jié)約成本、控制投資的目的。

2.3在渦輪螺旋槳調速中的應用

在中低水頭電站中軸流轉漿式水輪發(fā)電機的應用最為常見，這是由于在水中不同的導葉水輪機可以實現較好的協調工作，從而取得可觀的經濟效益，并顯著提升工程質量?？紤]到水位的變化以及電站水輪機水頭的差異，對其調整過程中必須參考廠家提供的參數值，從而實現系統的最佳運行，以上這種情況調節(jié)時通常會利用可編程邏輯控制器(PLC)實現。顯然，在相關水頭聯合作用以及機組調試運行情況下，采用手工組合葉片的方式更加適用于下游水位變化的情況，以科學的組合曲線確保機組葉片的正常運轉，然后通過調整PLC單元以及優(yōu)化以往的組合曲線，可以最大程度的促使渦輪螺旋槳達到最佳的運行狀態(tài)。

3結論

綜上所述，目前仍有部分小型水電站存在自動化水平低、產能落后等問題，這不僅嚴重影響著企業(yè)的經濟效益，而且會進一步加劇小型水電的缺陷，因此在改造小型水電缺陷時自動化技術的應用必將成為未來的發(fā)展趨勢。文章深入探究了自動化技術在水電站中的應用現狀，并結合實踐經驗提出一些行之有效的對策，為其他類似電站自動化技術的應用提供借鑒。

參考文獻:

［1］谷雷.水電站中電氣自動化技術的運用分析［J］.黑龍江水利科技，2017，45(02):140－142.

［2］高翔，張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術［J］.電網技術，2006，30(23):67－71.

［3］王靜.水電站電氣自動化應用實踐探究［J］.現代商貿工業(yè)，2016，37(21):225－226.

［4］閆瑞剛.智能電網技術的分析與探討［J］.應用能源技術，2018(04):48－49.

［5］吳光順.電氣自動化在水電站中的運用［J］.能源與節(jié)能，2015(12):16－17.

［6］葉欣.智能終端在數字化變電站中的應用［J］.廣東科技，2011(18):174.

作者：馬德輝 單位：本溪關門山水庫實業(yè)有限公司