水电站自动化系统中的应用与探讨

水电站自动化系统中的应用与探讨

黄伟

（四川久隆水电开发有限公司四川雅安625400）

摘要：随着我国经济的发展，水电站也得到了快速的发展。为进一步提升电能质量以及水电站发电效率，我们必须要从根本上转变传统水电站以常规人工操控为主的管控模式，积极应用计算机自动化系统，实施综合自动化技术改造。因此，关于水电站自动化系统的应用与探讨具有重要的意义。本文首先对水电站自动化进行了概述，详细探讨了计算机监控系统技术问题探讨，旨在促进水电站的安全运行。

关键词：水电站；自动化系统；应用

随着我国电力体制改革的逐渐推进，我们可以发现，如果水电站依旧凭借过去的人工操控而不应用自动化运行系统，则难以满足市场竞争的需求。即便是已经获得了发电上网的机会，也会由于设备落后而造成无法稳定运行，不但会对电网供电产生影响，同时还会让水电站自身效益受到损害，对水电站的经济运行造成很大的阻碍。

1水电站自动化概述

1.1水电站自动化的作用

水电站自动化就是要使水电站生产过程的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。水电站自动化程度是水电站现代化水平的重要标志，同时，自动化技术又是水电站安全经济运行必不可少的技术手段。因此，水电站自动化的作用在今后水电发展过程中将更加重要。

（1）提高工作的可靠性：水电站实现自动化后，一方面可通过各种自动装置快速、准确、及时地进行检测、记录和报警，既可防止不正常工作状态发展成事故，又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性。另一方面，通过各种自动装置来完成水电站的各项操作和控制（如开停机操作和并列），不仅可以大大减少运行人员误操作的可能，从而也减少了发生事故的机会；而且还可大大加快操作或控制的过程，尤其在发生事故的紧急情况下，保证系统的安全运行和对用户的正常供电，具有非常重大的意义。

（2）确保运行经济性：水电站应用自动运行控制系统之后，能够按照系统分配的负荷与电站实际条件，科学的实施调度，同时合理确定开机台数，让发电机组处于高效率的运行状态，从而获得更高的经济效益。另外，水电站属于水力资源综合利用的重要组成部分，应当同时兼顾电力系统、航运、灌溉以及防洪等多种需求，仅仅依靠过去那种人工操控模式是难以满足要求的，自动化控制系统应用之后能够保证水电站经济运行任务的最终实现。对部分拥有调节能力的水电站来说，还可实现对水位、流量、系统负荷以及机组参数等参量进行自动控制，有效的提升其运行经济性。

（3）保证电能质量：电压和频率作为衡量电能质量好坏两项基本指标。电压

正常偏移不超过额定值的±5%，频率正常偏移不超过额定值的±0.2～0.5HZ。电压或频率的的稳定主要取决于电力系统中无功功率和有功功率的平衡。因此，要维持系统电压和频率在规定范围内，就必须迅速而又准确地调节有关发电机组发出的有功和无功功率。特别是在发生事故的情况下，快速的调节或控制对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，而这个过程，单纯靠手动操作，无论在速度方面还是在精度方面都是难于实现的，只能借助于自动装置来完成。可见，提高水电站的自动化水平，是保证电力系统电能质量的重要措施之一。

1.2水电站自动化的内容

水电站自动化的内容，与水电站的规模及其在电力系统中的地位和重要性、水电站的型式和运行方式、电气主接线和主要机电设备的型式和布置方式等有关。

（1）完成对水轮发电机组运行方式的自动控制：一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化，使得上述各项操作按设定的程序自动完成；另一方面，自动维持水轮发电机组的经济运行，根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动调节机组的有功和无功功率等。此外，在工作机组发生事故或电力系统频率降低时，可自动起动并投入备用机组；系统频率过高时，则可自动切除部分机组。

（2）完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视：如对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组润滑和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。出现不正常工作状态或发生事故时，迅速而自动地采取相应的保护措施，如发出信号或紧急停机。（3）完成对辅助设备的自动控制：包括对各种油泵、水泵和空压机等的控制，并发生事故时自动地投入备用的辅助设备。

2计算机监控系统技术问题探讨

2.1监控系统电源

水电站控制层应设有直流和交流控制电源，监控系统的LCU及外围自动化装置宜采用交直流双电源、互为备用、无扰切换的供电方式，电源装置的电压选择应保证正常情况下交流供电、直流备用，以减轻直流系统的负担。运行经验表明，UPS在现场环境下使用寿命很短，难以维护，不宜采用。监控系统主站设备（工作站、服务器和网络设备等）的运行环境要达到国家规定要求，采取交流+UPS供电方式较好。

2.2监控系统与现地自动控制回路和装置的功能协调

机组或公辅助设备，例如冷却水系统、压油泵、深井泵、空压机等，一般设有现地自动控制装置。处理现地自动化与监控系统的关系时，应遵循现地自动化为主的原则，监控系统则通过开关量、模拟量的采集（无需通信）承担监视、后备控制的任务，一旦发生异常，则发出信号，并通过独立的信号采集进行紧急控制。

直流电源装置也应视为现地自动装置，监控系统只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视，不参与控制。无需建立网络或串行通信联系。

2.3事件记录与故障录波的考虑

事件记录与故障录波装置都是运行和事故分析的手段。事件记录一般集成在计算机监控系统中，但由于采样速度、内存等限制往往不能提供足以用来分析事故的波形；故障录波一般用在开关站，作为线路故障数据的采集和分析工具。

3结束语

综上所述，关于水电站自动化系统的应用与探讨对水电站的发展具有重要的作用。因此，必须进一步推动水电站自动化系统的应用，这样才能促进水电站的快速发展。

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