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自动化技术在水电站电气工程中的应用及展望韩旭

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：梁爽韩旭

[导读] 摘要：目前，在水电站建设过程中，可以通过电气工程自动化技术的应用，对发电装置进行自动化改进，实现水电站的全面自动化建设，即在无人操作的情况下，系统自动运行发电。

        (吉林敦化抽水蓄能有限公司 133700;黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司 157000)
        摘要：目前，在水电站建设过程中，可以通过电气工程自动化技术的应用，对发电装置进行自动化改进，实现水电站的全面自动化建设，即在无人操作的情况下，系统自动运行发电。还可以整体提升水电站的工作效率，降低因人为操作失误造成的故障发生率，保证电力质量，为水电站带来更高的经济效益和社会效益。本文对自动化技术在水电站电气工程中的应用进行探讨。
        关键词：电气工程；自动化技术；水电站建设；应用
        引言
        随着我国科技水平的持续提升，电气工程自动化技术应用于水电站中的范围愈加广泛，这样的运用主要体现在对水电站管理及生产的自动化。水电站想要全面实现自动化，就一定要对其中的发电机组开展电气自动化的改善。自动化系统主要有监控水电站中设备的工作情况、产生问题立即发出警报等任务。其实，水电站实行自动化的目的在于能够在没有操作人员的情况下，自行完成某些环节，从而提升运转的安全性与经济性，确保电力的质量。
        1电气工程自动化技术对水电站的重要性
        1.1提高水电站的电能质量
        在电网负荷运行情况下，水电站会受到电压与工频的影响而处于不稳定状态，影响了水电站的电能水平。可以利用电气工程自动化技术对发电机组进行调试，使电压与工频都能维持在合理范围内，进而确保水电站的电能质量。
        1.2提高水电站工作的可靠性
        将电气工程自动化技术应用在水电站中，能够对水电站所有设备的运行情况进行实时监控，进而得到相应的监控日志。在运行过程中，如果某个环节或某个设备出现了异常，自动化系统就会自动报警，能够对故障成因进行判断，加快处理故障的速度，为水电站的安全可靠运行提供了保障。
        1.3能够提高运转效益
        自动化技术是运用计算机来进行各种操作与监控工作，使水电站能够在无人的情况下自行运转，从而极大提高其运转效率，节约水电站运转的总投入。而水电站要想实现高速运转就要拥有良好性能的发电机组，所以，员工要用自动化技术对电网系统的整体状况与其他工作开展的细节情况进行全方位的分析，得到水电站中电力的负荷数值，再选择相应类型、数量的发电机组，时刻让其处于最好运转状态，进而实现水电站的经济化运转，为该工作制造更多收益。
        2水电站电气工程自动化技术的应用
        2.1调速器中的应用
        如果水电站的水头变动相对较大，一般都是通过水轮机对水头进行管理。如果水电站的水头变动较小，水轮机机组就无法按照原始的转速运行，使液压调节器失去了应有的作用。要想重新启动水轮机组，就需要增加串联电阻或更换芯片，对输出差别进行调节。利用PLC编辑程序存储器不但能够有效解决这一问题，还能够提升机组的运行能力。
        2.2在水库型的电站调速器中运用PLC
        基于水库型电站的运转水头会在比较大的范围内产生波动，为了更好地解决该问题，当电站中的水头远远高过设计水头时，为了确保机组在启动时的速度不至于过快，一般就要换回原来的芯片或者撤销串接电阻。如果合理运用PLC技术，就可以依据电站水头的高低来设计出相关的程序以更改启动开度。

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        2.3自动化技术在油、水、气控制中的应用
        利用电气工程技术实施水电站建设，要对各项工作人工的直接参与度进行自动化的控制和管理，利用自动化技术加强对油、水、气系统的管控，保证水电站运行的安全可靠，实现设备的正常运转功能，或采取在系统中应用设备自动开关技术，加强对供水系统相关自动化技术的研发。自动化技术在油、水、气系统的应用需注意：①定期对油泵进行维护检修，提升驱动泵组的运行性能，确保油泵的运行效率，延长油泵的使用时限，有效降低在设备上的成本投入；②控制各项细节性工作，确保细节控制准确无误。
        2.4将可编程逻辑控制器应用于涡轮螺旋桨的调速中
        轴流转浆类型的水轮机发电普遍运用于中低水头的电站中。因为其具有差异的导叶水轮机能够在水中进行协调作用，从而及大地提升效率，能够给水电站带来更大的经济收益。生产水轮机的商家，提供了许多有差异的涡轮叶片及改善叶片角头关联的曲线，生产调节器的商家依据这些曲线来设计处于叶片上的调速器的位置以及其与叶片间的关系，进行更好的调速。但是，因为水电站中水轮机上的水头与水位时刻都在变化，一定要依据商家所提供的有关参数的变化来进行调速，如此，在运转时的性能曲线产生的差别才能维持在一个最佳的状态。所以，对这些方式的改变与单位的调整，都能够运用可编程逻辑控制器来进行调速。在调节运转机组及在有差别的水头的联合作用下，要在下游水位产生变化时通过手动的方式来组合叶片，为叶片提供最好的组合曲线，接着更改原先的组合曲线及具体的PLC单元来进行调速，使涡轮螺旋桨时刻处于最佳的状态。
        2.5水电站安全运行方面的应用
        传统的水电站设备需要大量的工作人员进行人工操作，这不仅是一种人力资源的浪费，还增加了人为不安定因素以及安全事故的出现概率。而电气工程自动化技术使水电站逐步走向了智能化发展的道路，大大降低了工作人员的工作量，改善了传统水电站人多混杂的不利工作环境，还可以通过各种辅助设备对水电站设备进行安全保护。一旦水电站设备在出现问题，自动化系统就会启动辅助设备发出警报并进行初步处理，既保证了设备的安全运行，又降低了安全故障给水电站带来的损失，提高了水电站的实际运行效益。自动化系统相对于人工操作而言，准确性更高，有利于保障工作人员的人身安全，还能有效延长水电站设备的实际使用年限，充分发挥水电站设备的最大价值。
        3技术展望
        3.1网络系统通用化发展
        通用化网络系统的建设也是自动化发展的重要内容之一。网络系统向着通用化方向发展，不但能够更加合理的进行资源配置，还能实现不同平台之间的信息共享，提高信息的精准程度，对电气工程的稳定安全运行提供坚实基础。同时，网络系统通用化发展还能提高电气工程及其自动化技术数据传输工作的效率，为电气工程企业提供更加良好的发展环境，从而进一步推进此项技术的创新发展。
        3.2平台统一且独立化发展
        电气工程自动化技术在实际水电站建设应用中，因需求不同，致使应用效果存在很大差异，电气工程自动化技术应用应具备针对性的系统平台，以满足不同领域的多方面需求。但因这些平台的维护工作花费较高，在一定程度上造成了严重的资源浪费。因此，随着自动化技术在水电站电气工程中应用的进一步发展，这类平台必定会朝着统一化、独立化的方向发展。
        结语
        水电站有效运用电气自动化后，不但能够降低人力投入，确保供电的质量，还可以极大地提升相关人员的工作效率，完善工作条件。但是，在水电站中运用电气自动化技术时仍然还有一些问题，不过科技的逐渐进步，一定能够使这些问题得到有效的解决，从而使水电站中的电气自动化向先进化、高效化与信息化的方向迈进。
        参考文献：
        [1]谷雷.水电站中电气自动化技术的运用分析[J].黑龙江水利科技,2017，45(02):140-142.
        [2]龙宗峰.电气工程自动化的设计和应用研究[J].通讯世界,2015,(20):263-264.
        [3]兰鹏.水电站电气自动化技术的应用[J]．山东工业技术，2018，(08):125－126.