水電站電氣工程范文3篇
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摘要:近年來，經濟社會的快速發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
0引言
電氣工程自動化技術能夠實時的監督相關設備的運作狀況，從而獲取系統、完善的監控日志，提高水電站工作可靠性［1］。若某一環節或設備出現異常，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，這是由于不穩定狀態下的電網負荷運作，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的技術人員，通過調試發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，相應的工作環境較為艱苦，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，科學調整發電模塊的自動化是必不可少的環節，為了保證相關程序能夠順利運作必須要求相關人員規范操作［4］。例如，應全面掌握該系統的實際情況以及工作要求，通過合理的優化機組運行、科學分配相關負荷模塊、自動調節機組相關功率等，確保機組的穩定運作及其效果的最優化，為降低事故發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電機組，例如有效控制各個軸承溫度、實時觀察發電機定子等，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，確保空壓機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展，為企業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，這符合現代化發展需求。
1.2技術優化
1)計算機技術。電子計算機的應用是自動化工作模塊發展的必然趨勢，為更好的優化設計水電站，對于該模塊技術人員要不斷的優化改進［5］。同時，在監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)體系結構優化。通過分析自動化工作模塊發現，該體系結構的拓展性較強。在搭建分布式分層系統時，相關企業要合理優化監控對象，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，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)實時監控優化。系統研究系統全部功能可知，自動化系統能夠實時監控電站設備的運行情況，實時采集、及時處理相關相關，從而為監視工作提供所需要的數據信息，促使監視模塊、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。5)太網構成模塊的優化。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，并為實現太網模塊優化奠定基礎。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)供電系統優化。在優化供電系統時相關企業取得了明顯成效，大大降低了發生供電事故的概率。從優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化計算機監控體系狀態，有利于提高企業的經濟效益，為促進水電站的發展提供有力保障。然而，隨著對水資源開發力度的加大和能源結構的優化調整，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。考慮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。
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。
作者:馬德輝 單位:本溪關門山水庫實業有限公司
水電站電氣工程篇2
1電氣工程自動化技術對水電站的重要性
1.1提高水電站工作的可靠性
將電氣工程自動化技術應用在水電站中，能夠對水電站所有設備的運行情況進行實時監控，進而得到相應的監控日志。在運行過程中，如果某個環節或某個設備出現了異常，自動化系統就會自動報警，能夠對故障成因進行判斷，加快處理故障的速度，為水電站的安全可靠運行提供了保障。
1.2提高水電站的電能質量
在電網負荷運行情況下，水電站會受到電壓與工頻的影響而處于不穩定狀態，影響了水電站的電能水平。可以利用電氣工程自動化技術對發電機組進行調試，使電壓與工頻都能維持在合理范圍內，進而確保水電站的電能質量。
1.3提高水電站的經濟效益
利用電氣工程自動化技術對水電站的負載情況進行分析，并根據水利條件進行合理調度，用最小的水動力生產出最多的電能，大幅提高水電站的經濟效益。
1.4提高水電站的生產效率
利用電氣工程自動化技術能夠使一些工作程序實現自動化，減少了水電站工作人員的工作量，節約了人力成本，將人員配備到更需要人力操作的流程中去，實現對人力資源的合理運用，提高了水電站的生產效率。
2水電站電氣工程自動化技術的應用
2.1水電站監控系統中的應用
要想全面實現水電站的自動化系統管理，可以通過電氣工程自動化技術構建一個監控系統，對水電站進行自動監控，提高監控效率。目前，集中監控、遠程監控、總線監控是監控系統中最為常見的三種監控方式，其中，遠程監控系統的使用效率最高，因為遠程系統的使用成本相對較低，應用較為廣泛。
2.2水輪機自動控制系統中的應用
水輪機自動控制系統可以結合水電站的實際情況合理調整水輪機的發電機功率或自動關閉水輪機，進一步提高水電站的實際運行效率，確保水電站的可持續發展。
2.3水電站安全運行方面的應用
傳統的水電站設備需要大量的工作人員進行人工操作，這不僅是一種人力資源的浪費，還增加了人為不安定因素以及安全事故的出現概率。而電氣工程自動化技術使水電站逐步走向了智能化發展的道路，大大降低了工作人員的工作量，改善了傳統水電站人多混雜的不利工作環境，還可以通過各種輔助設備對水電站設備進行安全保護。一旦水電站設備在出現問題，自動化系統就會啟動輔助設備發出警報并進行初步處理，既保證了設備的安全運行，又降低了安全故障給水電站帶來的損失，提高了水電站的實際運行效益。自動化系統相對于人工操作而言，準確性更高，有利于保障工作人員的人身安全，還能有效延長水電站設備的實際使用年限，充分發揮水電站設備的最大價值。
2.4渦輪螺旋槳中的應用
PLC編輯程序存儲器的內部信息與操作指令可以對水電站自動化系統進行控制。不同的生產廠家生產出的渦輪螺旋槳各有不同，運行質量也大不相同。在渦輪螺旋槳的使用過程中，必須先對渦輪螺旋槳進行一系列改造，使其能夠在運行過程中保持最佳的運行狀態。可以運用PLC編輯程序存儲器對渦輪螺旋槳進行編輯和調控，使不同導葉的水輪機能夠在運行中保持最佳的運行狀態，進一步提高水電站系統的運行效率。
2.5調速器中的應用
如果水電站的水頭變動相對較大，一般都是通過水輪機對水頭進行管理。如果水電站的水頭變動較小，水輪機機組就無法按照原始的轉速運行，使液壓調節器失去了應有的作用。要想重新啟動水輪機組，就需要增加串聯電阻或更換芯片，對輸出差別進行調節。利用PLC編輯程序存儲器不但能夠有效解決這一問題，還能夠提升機組的運行能力。
2.6油氣水控制系統中的應用
工作人員必須在每一臺自動化設備上輸入相應的參數，如果水電站的油氣水控制系統在運行過程中出現問題，可以通過自動化系統及時找出故障位置，對故障成因進行初步判斷，并與輔助設備控制系統相結合，及時對故障問題進行解決。
3結語
水電站作為重要的電能生產機構，可以利用電氣工程自動化技術對自動化水平不高、電力產能相對落后的水電站進行改造，全面提高水電站的電能生產質量與生產效率，為水電站的長遠發展提供幫助。
作者:羅文云 敖成彥 單位:中國水利水電第十四工程局安裝分公司
水電站電氣工程篇3
1水電站電氣工程自動化技術的基本特征
1.1自動性
電氣工程自動化技術的顯著特征就是全面施行電氣設備的自動監測控制，合理地取代電氣工程控制監測中的人工操作方法。電氣工程自動化的技術手段多樣，自動化的電氣監測控制模式應當置于系統的核心控制管理地位[1]。現階段的水電站包含了龐大規模的電氣設備系統，這決定了電氣自動化的工程安全運行監測手段應當全面貫穿于水電站的安全管理工作，充分發揮出自動控制技術的水電站安全管理實踐優勢[2]。具有自動性特征的水電站電氣工程在安全監測控制模式下，節約了水電站的實踐成本。
1.2實時性
電氣工程自動化的管理控制系統能夠實時地對電氣運行狀況數據進行完整采集，嚴格確保了電氣安全管理的數據信息滿足實時性要求。在當前情況下，水電站現有的自動控制系統已經能夠完整覆蓋各類電氣設備，有效確保了電氣自動化的實踐效益達到最優。基于自動化技術，水電站的原有控制技術方法得到合理的創新調整，避免了電氣系統監測的信息存在滯后性。在各個時間段內，水電站的電氣安全故障都能得到實時性的反饋，防止產生重大性的發電故障后果[3]。由此可見，實時性的工程自動化優勢應當得到水電站管理人員的重視。
1.3節能性
水電站的大型工程節能環保效益日益得到人們的關注，節能控制手段融入水電站安全管理工作具有很大的必要性。電氣工程自動化的基本實踐思路就是科學配置運用現有的水力發電資源，防止水力發電的自然生態資源浪費。電氣自動化作為水電站關鍵的節能管理技術手段，其能夠貫穿于水電站的電氣節能改造全過程。由于水電站電氣工程自動化技術具有節能綠色特性，因此水電站的能源消耗呈現明顯的降低趨勢[4]。水電站的自動化電氣控制有益于節約傳統能源，切實減少了生態污染和環境破壞。
2水電站電氣工程自動化技術的重要實踐作用
電氣工程自動化手段融入水電站的管理控制全面實施過程，對于提升水電站的發電質量效益具有顯著的作用[5]。在自動控制監測技術的支持下，水電站的大型電氣設備系統運行的整體安全性、穩定性得到明顯提高。在遠程監測與控制技術的支持下，水電站能夠實現實時遠程數據采集目標，發電設備系統發電運行的綜合效率得以顯著優化。除此之外，水電站的發電穩定性指標也要以電氣工程的自動化技術為基礎保障。水電站的系統發電質量取決于發電控制管理的技術手段，發電系統設備的電壓電流各項指標應當得到實時性的監測傳輸[6]。人工控制的傳統技術方法通常無法確保發電系統的數據傳輸與采集過程的準確性，從而損失了水電站的寶貴系統資源。在電氣自動化模式支撐下的發電運行參數采集工作則能夠有效保障電壓與電流的平穩性，可以在最大程度上降低全過程的發電系統安全管理控制風險。自動化的發電系統監測控制還能保證水電站的基礎設備達到更長的安全使用期限，全面減少了因故障產生的安全風險。
3水電站電氣工程自動化技術的具體應用
3.1系統運行控制
在水電站的全面運行控制管理視角下，水力發電的系統運行控制工作應當置于核心地位。但是從目前的水力發電運行控制狀況來看，水力發電的企業技術人員仍然傾向于采用人工控制方式進行水力發電過程管的[7]。因此，對于水電站的大規模基礎設施要轉變系統控制的模式，推廣電氣自動化的監測控制技術方法。在對水電站的水資源消耗過程進行自動化管理控制時應當準確把控系統能源的消耗幅度，結合水電站的基本使用需求來促進油泵等機械設備的使用期限延長，節約水電站電氣自動運行控制成本。
3.2機械速度調整
水電站屬于大規模的自動發電運行設施，這決定了水電站的機械設備必須進行全方位的安全使用性能檢測[8]。電氣自動化的機械速度調整控制方法在節約時間方面發揮著重要作用，能夠實現動態調整與改變機械運行速度的效果。具體在水電站的實踐工作中，動態調整水力發電的機械設備轉速應當建立在以網絡終端作為輔助的基礎上，從而有效促進水電站機械系統最大化使用效能指標的實現。例如，針對渦輪螺旋槳的水力發電重要機械設備而言，全面展開機械自動操作控制的關鍵要點就是結合當前階段的水位波動情況，準確實時監測葉片曲線的變化狀態。對于遠程采集獲取的機械運行各項影響參數，技術人員都要予以綜合性的判斷分析，通過實施優化組合技術手段來保證實現良好的渦輪葉片轉速效果。此外，水力發電企業也要對水輪機以及其他種類的機械設備全面施行機械速度的調整控制，切實保證大型水電站的發電過程穩定[9]。具體在調整機械速度的實踐過程中，運用自動化的調速技術手段全面采集機械速度的實時數據，然后將其傳輸至智能控制中心系統。在此基礎上，水電站的智能控制中心將會發出相應的機械速度調整指令，合理改變現有的機械運行參數。
3.3水庫電站管理
近年來，水庫式的水力發電站建設規模不斷擴大。與傳統組成結構的水電站相比，水庫式的大型水電站容易產生強烈的水頭波動變化。因此，水庫電站的系統控制管理要點應當體現在嚴格確保電站運行的速度適宜。水庫式的大規模電站應當配置自動化的調速器，充分依靠調速器的自動裝置設備來確保水庫電站管理實踐效果達到最優。水電站的系統值守工作人員要對水電站的動態變化狀況進行實時監測，防止出現采集數據與信息的滯后性[10]。水力發電機組必須滿足良好的安全使用性能指標，嚴格控制與監測水力發電機組的系統運行成本，使水電站系統的綜合效益得到優化[11]。
3.4設備監測與檢修
水庫電站的大規模機組設備經過長期的頻繁使用后，機組設備比較容易產生機組的安全使用故障。電氣自動化的工程保障技術手段應當能夠幫助水電站的系統值守人員準確查找現有的機組運行缺陷，從而實現對機組設備的更換檢修目標。水庫電站水力發電系統中的某些結構部件如果突然表現為運行使用故障，將引發整個水力發電系統停機的后果。為了實現水力發電系統設備的最大化使用效益目標，必須充分重視水力發電故障的檢測處理。水力發電設備的常見故障具有多樣化的外在表現形式，應當結合專門性的儀器儀表設備來準確判斷水力發電系統的現存故障。通過展開專門的水力發電故障檢測，能夠對現有的故障所在位置進行精準的判斷[12]。經過一定時間的運行使用，水力發電設備會逐步趨于老化，因此水力發電系統組件必須定期更新，確保更新后的水力發電系統能維持良好的使用效能。技術人員應當針對各種類型的水力發電設備展開專業化的安全性能檢測，確保在最短的時間內查找水力發電系統的安全使用故障。水力發電系統的性能測試工作應當達到常態化的開展實施程度，進而延長水力發電設備的使用期限，合理節約水力發電運維保養的技術實踐資源。近年來，網絡信息化的自動監測技術手段已經能夠全面應用于水力發電系統故障的排查檢測工作。水電站的具體負責人員應當準確把握各種自動化監測儀器的操作使用方式，促進水力發電設備的系統綜合使用效能優化。水電站的管理技術人員應當完整采集水力發電設備在各個不同時段內的運行數據信息，準確判斷水力發電系統的運行故障發生的規律性，據此形成更加合理科學的水力發電設備運維養護方案。水庫電站設備示意圖如圖2所示。
4水電站電氣工程自動化技術的發展趨勢
從當前的自動化工藝技術發展狀況來看，水電站的現有環保技術和節能技術措施都已得到全面的普及。但是水電站的發電運行安全監測工作仍然存在某些漏洞或者缺陷，導致水電站存在發生大規模發電故障的隱患。由此可見，電氣工程自動化的水電站安全管理實踐工作應當得到高度重視并確保技術人員能夠正確操作運用，依靠遠程監測的網絡技術方法確保水電站達到最大化的發電綜合效益指標[13]。在現階段的實踐工作中，電氣工程自動化的水電站技術的發展趨勢特征如下。
4.1水電站管理平臺結構一體化
在自動化手段和網絡信息技術的支持下，水電站電氣工程的安全管理成本有所降低，構建結構一體化的水電站管理平臺，實行高效的數據采集控制模式，符合水力發電的數據資源共享目標。對于實時采集得到的水力發電運行狀況，電氣自動化的終端監測設備應當全面共享，由此加強水電站企業的不同領域業務人員的銜接互動[14]。一體化的水電站安全管理監測系統平臺有助于準確排查水力發電的故障，結合水力發電的運行空間環境、設備安全性能以及能源消耗情況等因素來促進水力發電的自動控制效益提高。一體化的水電站安全管理信息采集平臺還能確保水電站達到預期的最佳安全使用效能，全面防范水電站潛在的安全故障威脅。
4.2全面提升水電站的運轉效率
在未來水電站技術的發展中，水電站的發電控制效率將會大幅度地提升。發電運行效率在根本上取決于水電站的控制工藝方法，高效化與標準化的電氣自動化模式將會明顯帶動水電站的機械與電氣運轉效能提高。水力發電的運轉以及自動控制管理效率的提高，有利于高效節約水電站現有的發電系統資源[15]。
5結束語
綜上所述，水電站的自動化技術目前已經在電氣工程的系統運行中得到推廣，電氣工程自動化技術呈現出不斷發展的趨勢。電氣工程自動化技術將會給水電站帶來顯著的綜合經濟效益，促進水電站的電氣系統資源優化配置。在未來的技術發展中，電氣工程的自動化技術應當建立在一體控制平臺的前提下，全面促進水電站的電氣運轉使用效能提高。
作者:趙楠 單位:湖南水利水電職業技術學院
