水電站電氣工程自動化技術研究論文
摘要：近年來，隨著科學技術的不斷進步，電氣工程自動化技術被逐漸應用于水電站的建設，其大大提升了水電站的自動化管理水平及生產(chǎn)效率。文章簡要分析了應用電氣工程自動化技術對水電站的重要意義及可實現(xiàn)的功能，并闡述了水電站電氣工程自動化技術的具體應用。
關鍵詞：水電站；電氣工程自動化技術；應用
近年來，水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保的電能生產(chǎn)方式日益受到重視，這就對水電站的運行提出了更高的要求。但當前我國部分水電站存在運行效率低、運行不穩(wěn)定等問題。而加強水電站電氣工程自動化技術的應用，可有效解決這些問題，提高水電站的自動化生產(chǎn)和管理水平，提高水電站電能的生產(chǎn)效率，從而為我國的現(xiàn)代化建設和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施提供基礎。
1應用電氣工程自動化技術對水電站的重要意義
1.1提高水電站工作的可靠性
水電站中應用電氣工程自動化技術，可實時、準確監(jiān)控設備的工作情況，并形成監(jiān)控日志。如果其中某一設備或環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動預警，甚至是明確故障方位及原因，以便及時快速的處理故障，提高水電站的運行可靠性。同時，自動監(jiān)控的實施可有效防止和減少人為操縱失誤對設備的損害。1.2保證水電站電能質量電壓和工頻的穩(wěn)定性是衡量水電站電能質量的主要標準，其分別受無功功率和有功功率的影響，由于電網(wǎng)負荷狀態(tài)的不穩(wěn)定性，會對電能質量產(chǎn)生一定影響。因此通過自動化技術，自動調節(jié)發(fā)電機組，使電壓和工頻始終處于一個合理的水平，可保證電能質量。
1.3提高水電站運行的經(jīng)濟性
水電站中應用電氣工程自動化技術，可對水電站的負載及運行機組數(shù)量進行分析，從而進行合理調度，以確保以最低的投入獲得最大的效益。如果單純依靠人為操作不利于水電站運行的經(jīng)濟性。
1.4提高水電站生產(chǎn)效率
一般而言，水電站選址大多比較偏僻，工作人員工作環(huán)境相對較差。而電氣自動化技術的應用，部分工作是由各種自動裝置按一定的程序完成，減輕了工作人員的工作量，降低了生產(chǎn)成本，提高了水電站的生產(chǎn)效率。
2水電站應用電氣工程自動化技術可實現(xiàn)的功能
將電氣工程自動化技術應用于水電站后，可實現(xiàn)如下功能：（1）實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組運作的自動控制，如實現(xiàn)發(fā)電機組自動化設備的自動開關機、調相轉發(fā)電，使自主發(fā)電成為可能。同時，其可實現(xiàn)發(fā)電站運行狀態(tài)的高效率，即水電系統(tǒng)趨向全面智能化，能根據(jù)實際情況設定相應指令，確保機組所承載負荷始終限定在一個合理范圍內，并在各個機組內平衡分配。另外，自動化系統(tǒng)能根據(jù)實際負荷需求量對機組進行自行調換，使無效功降至最低，有效功升至最高。如遇洪澇或突發(fā)事件，系統(tǒng)能根據(jù)實際情況決定調動備用機組還是將部分運行的機組斷開。（2）實現(xiàn)對水輪發(fā)電機組及其輔助設備運行工況的監(jiān)控，以協(xié)調各設備的運行狀態(tài)。主要監(jiān)控定子軸承、轉子軸承、水工隧洞、水輪機進水閥門、機組潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調速系統(tǒng)、引水裝備等，以獲取各種輔助設備運行中的參數(shù)，如果其中任意一個部分出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會迅速做出警示或應急處理[1]。（3）實現(xiàn)對各種水泵、油泵和空壓機等輔助設備的自動控制，一旦出現(xiàn)突發(fā)情況，系統(tǒng)將自動啟用備用設備。（4）實現(xiàn)對系統(tǒng)電氣設備的智能控制，主要是檢測輸電線路、變壓器、母線的運行情況，并根據(jù)其運行情況進行有效防護和控制管理。（5）控制和監(jiān)視水工建筑物運行工況：主要監(jiān)控閘門的工作狀態(tài)、攔污柵有無堵塞情況發(fā)生、水位高低，并采取合理的措施對引水壓力管進行有效保護。
3電氣工程自動化技術在水電站中的具體應用
3.1自動監(jiān)控技術在水電站中的應用
運用自動監(jiān)控技術可監(jiān)控水電站的各項設備設施，目前，主要采用集中監(jiān)控模式、遠程監(jiān)控模式和總線監(jiān)控模式。集中監(jiān)控模式即把水電站所有設備和功能集中于同一個處理器，這種監(jiān)控模式的優(yōu)點在于成本低。缺點在于對處理器性能有較高要求，且由于集中性高，處理器的處理速度將大大降低，使其監(jiān)控實際效用大大降低。另外這種監(jiān)控模式需要多條電纜，電纜如果出現(xiàn)具有損害，容易發(fā)生安全隱患，從而使自動化系統(tǒng)的可靠性大打折扣。遠程監(jiān)控模式在我國水電站的應用較為廣泛，其通過數(shù)個CPU統(tǒng)一運行實現(xiàn)，這種監(jiān)控模式可防止某一處出現(xiàn)故障而影響整個系統(tǒng)運行，其可使電纜的使用量減少，成本降低。但由于其使用的是CAN總線設計，將影響系統(tǒng)的通訊速度�，F(xiàn)場總線監(jiān)控模式是借助局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡技術對水電站的`運行情況進行監(jiān)控，其具有成本低和通訊量的優(yōu)勢，各個裝置相對獨立，可提升系統(tǒng)可靠性[2]。
3.2可編程序控制器在水電站中的應用
可編程序控制器在水電站中的應用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）PLC在軸流槳式水輪機調速器中的應用：當前我國中低水頭電站主要應用軸流轉漿式水輪機發(fā)電，但水電站水輪機的水頭和水位處于動態(tài)變化中，可能與設備的固定參數(shù)產(chǎn)生一定的差距，導致發(fā)電機組無法以最佳狀態(tài)運行。因此，可使用可編程序控制器（PLC）進行調速，可根據(jù)發(fā)電機組運行中不同水頭、上下游水位、手動協(xié)聯(lián)漿葉和導葉，在獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線后，借助PLC修改原有協(xié)聯(lián)曲線，確保發(fā)電機組在最佳狀態(tài)下運行。（2）PLC在水庫式電站調速器中的應用：水庫式電站水頭變化范圍大，汽輪機液壓調節(jié)器難以保證讓機組在額定狀態(tài)轉動，而可編程序控制器可有效解決這一問題，其可實現(xiàn)對水頭高度的修改，通過程序的修改，確保機組在額定狀態(tài)下運轉[3]。
3.3自動化控制系統(tǒng)在油氣水系統(tǒng)中的應用
水電站建設初期，生產(chǎn)運行基本上需要人為操作控制，人力資源的投入較大。而將自動化技術引入后，可實現(xiàn)對油氣水系統(tǒng)的自動化控制，降低手工操作帶來的潛在風險，使油氣水控制系統(tǒng)的安全性大為提高。電氣工程自動化系統(tǒng)可提高油氣水控制參數(shù)的合理性和準確性，自動檢測和控制異常狀態(tài)，關閉開關設備運行，提高備用管道的安全性，適當延長油泵的使用壽命。隨著我國能源結構調整的不斷深入，水資源的開發(fā)和利用逐漸被重視，將電氣工程自動化技術應用于水電站的現(xiàn)代化建設中，對于確保水電站的安全、穩(wěn)定、高效率運行具有重要的意義，從而可為我國的社會主義現(xiàn)代化建設提供強有力的水電能源保障。因此，水電站應提高對電氣自動化的認識，積極引進電氣自動化技術，充分發(fā)揮電氣自動化技術的優(yōu)勢，促進水電站自動化水平升級，以提高水電站的發(fā)電效率，促進水電站系統(tǒng)的改造升級。同時水電站應加強人才隊伍建設，定期對實際操作人員進行培訓，使其掌握熟練的電氣自動化操作水平，并做好考核工作，以確保自動化系統(tǒng)的運行維護工作順利開展，有效減少和避免各類電氣自動化裝置故障。
參考文獻：
[1]張強.淺談水電站電氣工程自動化技術及其應用[J].商品與質量，2016（11）.
[2]謝飛久.水電站電氣工程自動化技術及其應用[J].建筑工程技術與設計，2016（21）.
[3]葉婉婧.水電站電氣自動化設計及其應用研究[J].黑龍江水利，2016（9）.
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