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摘要：随着我国国民经济水平的不断发展，科学技术也在日益完善，尤其是电气工程自动化技术在相关领域中得到了普遍的认可，同时也在水电站建设中发挥出了不可或缺的作用。基于此，文章对水电站电气自动化设计及其应用进行了研究分析，以供参考。
关键词：水电站；电气自动化；设计；应用
1.引言
自进入21世纪以来，科技得到创新发展，电气自动化的诞生推动了水电站的创新发展，作为电力资源在实际供应过程中较大的提供者，水电站所带来的供电效果巨大，近几年科技的不断创新和发展情况下，水电站电气自动化已经取得了诸多成效，但是从整体角度分析，其中仍然存在缺陷与不足，需加以探究。
2水电站实施电气自动化技术的重要性
2.1提升工作的稳定性
从整体角度分析，水电站的主要作用便是保证合格质量的电能输出，利用电气自动化技术可以对当前设备的工作情况进行跟综、调节和掌控，并自动生成监控日志，如某一个环节或设备发生问题，则及时会发出警报，操作人员尽快解决，减少不正常现象的发生与发展。除此之外，利用电气自动化还可实现对水电站设备的全面监控，避免因人为因素所导致的故障与事故，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2.2保证电能的质量
电能的质量至关重要，其中电压与频率是两个重要的指标，在设备运行时，电网的电压会受到无功功率的影响，频率则会受到有功功率的牵制，正常情况下电能负荷是随时间不断变化的，是不稳定的，电气自动化系统自动跟综电网的频率和电压，并通过水轮机自动调速器控制机组的流量及水头，从而控制机组的有功出力，改变系统频率；通过发电机自动励磁调节器，控制机组的无功出力，改变电网电压。
机械式的自动调速器和电磁式的自动励磁调节器，由于其反应速度慢，自动跟综电网频率和电压的能力差，调节时不是超调就是欠调，而且根据现状不断变化的情况，同时还需要运行操作人员辅助的控制工作，这样使得电能质量得不到保障，同时供电的可靠性和稳定性得不保障。然而在水电站中采取自动化技术可有效改善这一现象，保证电压与频率保持在稳定范围之内，进而提高电能质量。
2.3提升运行经济性
经济性同样是水电站运行的主要目的与宗旨，能够保证发电机组在最好的状态下运行，就目前而言，水电站要想提高运行的经济性，不仅要对实际情况加以考虑分析，还要对水电站分配负载进行把握，选择最佳的机组运行，进而产出最多的电能，如果仅靠人工操作那么无法实现其目的，但是将电气自动化技术应用其中，可有效改善其缺陷，提高运行的经济性。
3水电站电气自动化控制系统的设计关键点
3.1规范化统一设计
由于电气控制系统应用于各行各业，其标准化、规范化是促进设计科学合理的有效措施，为了更好地将模块应用于各行各业，在自动化模块设计中应充分实现标准化设计。总结典型的设计思想，使典型设计具有一定的规范和规范作用。PLC控制系统应用于企业自动化控制，同一企业或系统应该使用相同的模型或PLC的生产商，由于这种PLC接口，标准和PLC软件兼容性要强于不同厂家的PLC备件，与此同时，PLC外部设备和工具软件也可以共享，降低成本。
3.2智能化设计
通过软件模块的设计实现了电气自动控制系统的智能化设计。如发电厂电气自动化控制系统的数据采集系统是由多线程设计在线可编程并行数据参数，单台计算机控制系统和PLC控制器作为控制系统，中央控制系统和分布式控制系统，PLC控制系统等等。无论哪种方式，根据实际需要，在自动化编辑器中的参数设置，然后通过操作系统和应用软件对智能PLC模块的激活，在电气自动化控制系统的设计中，更重要的一点是软件的设计。
3.3分布式控制应用目标的实现
电气自动化通过串行电缆到工业计算机、CPU、智能仪表、逆变器、低压断路器和远程I/O等关键设备，并利用中央控制器收集设备信息。
通过串行数字分支框架、通信总线智能机械设备和自动化系统的连接进行分布式控制，当然，也连接了相应的I/O设备和现场设备，并发挥输入－输出模块的现场检查和执行的作用。
3.4加强设备散热防护工作
设备的散热保护会影响设备的可靠性，甚至损坏设备，导致控制系统失效。因此，散热保护是设备的保护之一，应注意设备在使用的过程中产生的热量及时、有效地散发出去，特别是对于大型电力设备应该在设备上安装散热器，同时在电力设备应避免敏感半导体分离器的使用，消除隐患，提高系统性能。
4水电站电气工程自动化技术的应用
4.1编程逻辑控制器在水库式电站调速器上的应用
针对某些发电站来说，变化范围比较大，从开始到结束整个流程中几乎都是依赖于水轮机设计水头。倘若在水头减少的情况下，那么相关水轮机液压调节器就不能促使机组实现额定转速的目的。这个时候相关人员就需要采取其芯片更换或是增加串联电阻的方式进行处理，还需要对输出产生的情况加以调整，并且要以开放的形式提供。然而在某些情况下依然不大于设计水头，为了妥善处理这个问题，相关人员一定要将芯片更换掉或是将串联电阻拆除，而随着PLC的使用，能够对水头高度进行实监视与反馈，并进行有效调节，打开和关闭机组也比较方便，可见该技术有着显著的效果。
由于电站水轮机的水头以及水位会发生变化，因此一定要依据厂家提供的相关参数来对其加以调整，这样才可以促使运行曲线的差异达到最佳运作的目的，这个时候就会应用到可编程逻辑控制器（PLC）对以上这种情况加以调节。显然在机组调试运行以及相关水头联合的作用下，在下游水位改变的情况下，采取重新调整叶片的组合方式，给叶片提供最为科学的组合曲线，接着将以往的组合曲线进行优化，并对PLC单元加以调整，尽可能促使涡轮螺旋桨能够处于最佳的状态。
4.2电气工程自动化技术在油、气、水的控制上的应用
通常情况下，相关人员应当保障参数的精准性，并对油、水、气加以控制，对出现的异常情况做好认真的检测，多采取一些自动化策略。例如，对设备运行的关闭和启动、增大与减少，加大对油、水、汽系统技术的研究力度，保障驱动泵系统可以顺利、稳定的运作，为系统实现稳定运作的目的创造有利条件。然而，针对水电站油、气和水来说，对其进行控制的时候，一定要确保泵组的环节是处于安全的状态，这样才可以起到有效控制并节约资金的作用。
4.3工业电视监控系统
要实现现代化的监控手段，首先必须要有先进的系统设备（工业电视系统）作为其监控的基础。工业电视监控系统能比较全面、比较准确地反映被监控对象的有效信息，对于技术人员而言，能够更加方便地他们做出合理的决定。此外，水电站的工作人员还可以借助于工业电视监控系统，确保对设备操控的准确率，有助于提高水电站的自动化水平，降低事故发生率。
4.4消防监控系统
在水电站容易出现火灾的地区必须搭建消防监控系统，并且要24h不间断的进行火情监测。一旦有火情被监测到时，该系统能够自动地进行火警警报，不仅能够提供火灾发生地点，还能够自动对火情进行相应的处理，封锁火灾发生地点，立即启动预先设置的灭火装置，以防止火情的蔓延，造成更大的危害。
结束语
总而言之，在电力工程建设中，自动化技术占据了重要的地位，尤其是水电站的有效运行需要将自动化技术融入其中，利用自动化系统做好自动保护控制、自动控制、自动检测控制等等，这样一来不仅可以提高其稳定性，符合社会发展的要求，还可将自动化技术的作用充分发挥出来，实现水电站在发电与供电方面的可靠性与全面性。
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