谭海
（四川松林河流域开发有限公司，四川 石棉 625400）
摘要：电力资源是社会发展过程中不可或缺的重要能源，为了满足经济及社会发展对电能的多样化需求，水电厂需不断提升电气自动化控制设备的可靠性，从而为电力系统的安全有效运行提供保障。
关键词：自动化控制技术；水力发电；应用
引言
随着经济的快速发展及人们生活水平的逐步越高，各行各业对电力资源的需求量也随之增加。水力发电作为我国电力资源生产利用的重要形式，在社会发展过程中承担着重要职责。水电厂的发电质量及利用效率与电气设备的运行性能有直接关系，而电气自动化控制设备的可靠性对水电厂电力系统的运行质量有着决定性影响，所以水电厂应结合电气自动化控制设备的性能和运行环境，制定相应的管理方案，以便提升设备运行的可靠性，为提高电能生产效率提供支撑。
1水电厂电气自动化控制设备的运行现状
水力发电作为一种清洁能源，在全球范围内拥有广阔的应用空间，在我国的利用率位居前列。我国传统的发电模式以火力发电为主，火电厂需要消耗大量的能源，同时，所产生的各种有害物质及废弃物质还会降低周边环境质量。所以，对生态环境影响小，能够缓解能源危机的水电厂得到广泛应用。由于市场需求的不断增加，生产设备的厂家和新型技术也随之增多，不同的生产厂家所运用的技术、设备采用的元器件质量千差万别，导致水电厂自动化控制设备的运行性能差异很大。
2自动化控制技术在水电厂中的主要工作内容
首先是调频功能。调频功能主要是对于电网频率的调节，也即对于电网实际的工作效率和预定的工作效率相比，不论是过高或者过低都是不正常的，这时候就需要自动控制技术的调控功能来实现其对于电网频率的调节，以便保证其他各个环节都能够顺利进行。但是调频功能对于不同的电网工作原理是不同的，对于水电厂是所在电网的助力电网时，调频功能主要调节电网频率使之符合正常的要求，但是对于水电厂是所在电网的独立一部分，那么调频功能主要调节电网运行频率的区间，而不是某一个确定的数值。这就是同一种技术在不同的系统结构中的不同的运行原理。其次是对于运行过程的功率控制功能。自动化控制技术的引进可以根据不同时间段对于功率的不同的需求状况对于原有的电功率进行合理地分配，与传统的水电厂工作模式相比大大减少了水电厂的工作负荷，提高对于电力的应用效率，它更符合我国可持续发展和节约能源的发展战略，也因此更加受企业的欢迎和使用。
3自动化控制技术在水力发电中的应用
3.1基于滑模控制的新能源电网环境下水力发电机组控制方法
自动化控制技术在水力发电中的应用之一是基于滑模控制的新能源电网环境下水力发电机组控制方法。水力发电作为第一大清洁能源，为全世界提供了近五分之一的电力。据统计，截至2019年底，全国水电装机容量3.56亿千瓦，年发电量1.3亿千瓦时，占全国发电量的17.8%。我国水电事业近些年发展迅速，比如三峡、白鹤滩等水电站的装机总容量均已高出1000万kW，拉西瓦与龙滩等水电站的单机容量都在710MW左右。在电力系统内此类水力发电机组与水电站非常重要。在我国电网中光伏、风力发电的占比持续上升的同时，水力发电机组运行环境的复杂程度也随之不断提升，对水力发电机组安全稳定运行的控制成为当下众多学者的研究重点。所谓新能源电网是通过太阳能、生物质能、风能、地热能等新型可再生能源，利用现有的技术，实现发电。
新能源电网环境下水力发电机组属于一个多状态运行系统，此系统可在各种状态间实施切换，发电机组系统在各种状态下的模型构成不同，属于一种具有代表性的复合动态系统。目前新能源电网环境下水力发电机组面临的挑战较大，传统方法中，利用神经网络技术和新型TMD技术，对水力发电机组控制，但因其机组启动过程调节控制性能和鲁棒性能不佳，导致抖振削弱效果不好，降低了控制效果。而滑模变结构控制（VSC）的本质属于一类较为特殊的非线性控制，重点凸显在其间断性的控制。与其它控制方法相比，该种控制方法具有处于动态过程内的不固定结构，能够以所控制系统的实际状态为依据持续改变，令所控制系统以特定滑动模态的轨迹为依据实施运动，故通常称变结构控制为滑动模态控制，即滑模变结构控制。因滑动模态能够实施设计并且同对象参数和扰动没有关联，故变结构控制的特点为：物理实现简便、不需要在线识别、参数改变与扰动对其影响不高以及响应迅速等。但此方法的不足之处在于，在状态轨迹抵达滑模面时，难以顺着滑模面严格地滑动到平衡点，易出现在滑模面两侧持续往返穿越而造成的抖振问题。模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法。模糊控制的过程是以操作人员或专家的经验为依据将模糊规则编写出，模糊化输入信号后，以模糊化之后的信息当作模糊规则输入，通过模糊推理之后可获得模糊控制量，然后通过反模糊化后便能够获得输出控制量，如此实现模糊推理。利用模糊控制的特点将模糊控制引入到滑模控制中，能够对滑模控制过程中产生的抖振问题实现有效削弱，降低滑模控制抖振对发电机组造成的损害，促进发电机组的安全稳定运行。
3.2水电模型
自动化控制技术在水力发电中的应用之二是水电模型应用为了保证问题研究具有普遍性，选择典型的电力系统—单机-无穷大系统，直接利用PSB中的水轮机调速器模块、励磁调节器模块以及同步发电机来模拟小水电发电系统，利用变压器、输电线路、负载、标准电压源以及测量元件等模拟无穷大电力系统。同时来证明中、小水电是否具有惯性的特点。
3.3加强对电气控制系统的应用
自动化控制技术在水力发电中的应用之三是加强对电气控制系统的应用。水电站采取电气自动化操作程序，通过计算机互联网技术，连接多个终端设备，采用开放式体系，根据不同的操作对象进行相关性配置，具有灵活性。再设计契合系统，使之易于掌握，方便调试和运行，在监控系统开展数据收集及处理工作时，设备运行的情况会自动写入计算机的硬盘中，从而保证了水电站管理及运行的时效性，达到信息资源共享，充分发挥整个系统的综合效益。
3.4保证电能供应能力
自动化控制技术在水力发电中的应用之四是保证电能供应能力。保证水电站的电力输送，平衡稳定电压，调节电力，保证电能的质量。使用机械控制电力输送，人力的不稳定过高。机械控制有利于保证电力输送的安全性。电气自动化无人管理及时掌握调节标准，从而做到调节的精准化和速度化，提高故障处理的效率，能够保证电力系统的正常运行，保证电能的质量水平。
结语
总之，随着科技的不断发展，经济发展速度的不断提升，电气自动化现已成为衡量国家工业化高低的标准之一。随着科技发展进程的不断加快，电气自动化发展进入了一个崭新的时代，促进我国经济大发展。但在电气自动化发展的进程中，我们要不断的提高相应的软件平台，进行更为先进的技术优化服务，遵循环保经济发展战略，提倡可持续性发展战略。
参考文献
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