水電站電氣自動化應用實踐探究

王靜

摘要：隨著我國水電站的迅速發展，電氣自動化在水電站中得到了廣泛的運用，并且發揮著越來越重要的作用。據此，簡單地介紹水電站自動化的具體內容、電氣自動化應用于水電站的重要意義以及水電站采用電氣自動化的目的，提出電氣水電站電氣自動化的系統設計。

關鍵詞：水電站；電氣自動化；應用

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.21.133

在我國，水電站所產電能占到總電能的四分之一左右。水力發電是利用水的勢能來進行發電，不像火力發電站需要消耗煤炭，因此其成本較低，僅為火電發電成本的幾分之一左右。水電站電氣自動化指的就是將電氣自動化技術應用到水電站的水力發電中，來確保水電站正常穩定地工作。具體而言，就是在水電站運作的過程中，利用機械的、電氣的以及電子的相關先進設備，通過設定相應的程序，使整個水電站在少人甚至沒有人直接參與的情況下能夠對水電站的運作情況的進行操作、控制以及監視，使得水電站按事先設定的程序自動地正常運行。所以水電站電氣自動化就是在少人甚至無人操作的情況下，能夠確保水電站的各設備正常運行。

1水電站電氣自動化的具體內容

很多因素會影響到水電站電氣自動化，例如水電站的類型、水電站的工作方式、水電站的大小，自動化在水電站中的必要性、水電站的自動化程度、電氣主接線、水電站的重要機組的類型以及放置模式等。對水電站的整體運行進行操縱和監督就組成了水電站的電氣自動化，此外水電站的電氣自動化也對水輪發電機組以及相關輔助設備起到了監控的作用。

1.1對水電站的發電機組實現了自動控制

實現水電站水輪機組的自動化運行以及監控是水電站自身生存和發展的基本需求。水電站采用自動化技術可以使水輪發電機組根據預設的程序來實現機組的開停，并且還能夠自動完成并列、發電轉調相以及調相轉發電等操作；同時，水電站的電氣自動化能依據水電站的實際要求以及工作條件通過預先的編程，自動調整到水電站的最佳工作狀態所需要的水輪機組數，從而確保了水電站水輪發電機組的自動化的經濟運行。此外，當水電站的工作機組發生故障甚至發電電能質量出現問題時，利用水電站的自動化技術可自動控制備用機組的開啟；當電能頻率超過限定標準時，可控制水電站自動對部分機組進行停機。

1.2對水電站的輔助設備進行監控

水電站的電氣自動化需要對水電站各種設備的工作狀況參數進行實時檢測，以確保數據庫的更新。通過監控水電站的各發電機機組以及各種輔助設備，來對水電站工作過程中發現問題進行及時的改正。具體而言就是監控水電站的發電機組和輔助設備的運行狀態和情況，在監視過程中，一旦發生異?；蛘咴O備出現故障時，電氣自動化系統能迅速做出反應，對故障情況進行記錄，然后迅速的采取自動保護措施，情況非常危急時，發出報警信號甚至緊急停機。

2電氣自動化應用于水電站的重要意義

2.1使得水電站的工作效率提高

將電氣自動化的先進技術引入到水電站之后，在很大程度上減少了工作人員的工作強度以及工作難度。使得水電站工作人員能夠用較少的時間來超額的完成任務，取得事半功倍的效果。并且明顯提高了水電站的工作效率。此外，可靠、穩定的電氣自動化技術，能夠最大程度上確保降低工作誤差，避免因為人為因素而引起的不良影響，進而使得水電站能夠高標準、高效率的工作。

2.2使得水電站的經濟效益提高

電氣自動化技術可以確保水電站儀器、儀表操控的自動化，并且能夠有效地監控水電站工作。即使無人看守，也能夠保證水電站的正常高效的運行，提高了工作效率，減少了人工成本。因此，電氣自動化技術人員可以通過對水電站相關工作性能參數以及工作原理進行精確的計算，再依據計算出的水電站工作時的有效負荷數值，對水電站的發電機組進行監視和合理的控制，確保其的最佳工作狀態。所以，做到了水電站的高度自動化，就可以節省時間、減少成本，取得更大的經濟效益，獲得更加高的發電量。進而帶領我國水電站事業朝著高水平的自動化方向發展，以獲取最佳的經濟效益。

2.3使得水電站的運作得到優化

在水電站運行過程中，一定要確保發電機組的電壓以及頻率保持在規定的范圍之內，這就需要利用自動化技術來實時監控發電機機組，并且還要保證機組的自主反饋、迅速響應、以保證機組的正常發電。正是基于這一優勢，自動化技術能夠確保電能質量得到優化。在水電站運行過程中，既能夠對有功功率以及無功功率之間的平衡進行調節，還可以在一定程度上實現水電站運行的穩定性以及操控規范性。此外，水電站電氣自動化系統還會對水電站的進行動態監測，還能夠對一些突發故障進行處理，更好地提升了水電站在發電以及供電時的可靠性。

3水電站采用電氣自動化的目的

3.1使得水電站工作的可靠性得到提升

確保電能的生產以及安全輸送是水電站的主要任務。水電站的電氣自動化系統能夠實時對水電站的相關設備進行監控、記錄，并能在發生故障時及時報警，不僅可以避免危險事故的發生，而且可以防止設備受到嚴重的損壞，因此保證了水電站工作的可靠性。此外，通過自動裝置對水電站進行操作和控制不僅可以有效降低由于工作人員的操作失誤而引起的事故，而且還可以在發生嚴重事故的情況下，對水輪機組進行強制停止的操作，以確保水電站安全穩定運行以及正常輸送電能。

3.2使得電能的質量得到保證

水電站輸出電能質量的關鍵就在于水電站的自動化水平。評價電能質量的兩個標準是電壓以及頻率，但是則無功和有功功率影響著整個電網的電壓與頻率。因此，水電站自動化就需要及時且準確地對運行機組的有功以及無功功率進行調節，將水電站輸出電能的電壓與頻率保持在規定范圍內，從而確保電能質量。

3.3確保水電站運行的經濟性

水電站運行的經濟性指的是水輪機組一直在滿負荷的工作狀態下進行發電，以獲得收益最大化。而水電站電氣自動化可以合理運用自動控制裝置，操控水輪機組的運作，通過綜合分析水電站的實際情況以及供電電網對水電站的電能需求，計算出最佳的水輪機運行機組數，然后利用自動控制裝置將最少的水輪機機組投入生產，獲得最大的收益，以確保水電站運行經濟性的目的。

4水電站電氣自動化的系統設計

4.1基礎控制元件

隨著我國的水電站自動化水平不斷提升，水電站水輪機組對自動化元件的需求越來越大，所以基礎自動化元件的選型以及自動化系統的設計尤為重要，其中基礎自動化元件通常采用國產元件。另外的控制裝置是用來操縱和調節相應設備的邏輯組合，通?？蛇x用目前水電站應用較為普遍的技術，例如PLC技術（可編程控制器）、單片機技術等，并且其應用于水電站主要包含以下兩個方面：第一，自主調節軸流漿式水輪機式調速器；第二，自主調節水庫式水電站中的調速器。

4.2計算機監控系統

電氣自動化系統的核心是計算機監控系統，對水電站而言，計算機監控系統可以實時監控水電站的水文、工況、負荷以及在輸電線路運行情況。其中水電站電氣自動化的監控模式課分為三種，分別是遠程監控模式、集中監控模式、現場總線監控模式。

4.3工業電視監控系統

要實現現代化的監控手段，首先必須要有先進的系統設備（工業電視系統）作為其監控的基礎。工業電視監控系統能比較全面、比較準確地反映被監控對象的有效信息，對于技術人員而言，能夠更加方便地他們做出合理的決定。此外，水電站的工作人員還可以借助于工業電視監控系統，確保對設備操控的準確率，有助于提高水電站的自動化水平，降低事故發生率。

4.4消防監控系統

在水電站容易出現火災的地區必須搭建消防監控系統，并且要24h不間斷的進行火情監測。一旦有火情被監測到時，該系統能夠自動地進行火警警報，不僅能夠提供火災發生地點，還能夠自動對火情進行相應的處理，封鎖火災發生地點，立即啟動預先設置的滅火裝置，以防止火情的蔓延，造成更大的危害。

5結束語

當前，大部分水電站的自動化程度都不高，并且產能低下，這嚴重地制約了水電站的長遠發展，無法保證水電站經營的效益達到最大化。因此水電站電氣自動化成為必然的發展趨勢，實現水電站的高度自動化，不僅有利于提高水電站的經濟效益，還能夠確保水電站的安全性以及穩定性，提高水電站的工作效率。故將電氣自動化應用于水電站，將有益于水電站更好地發展。

參考文獻

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