水电站综合自动化控制技术的研究

陈文鑫

摘 要：水电站中自动化的实现主要是通过计算机监控技术，替代传统的人工监管对于整个水电站的情况，进行定时检查并保存相关数据，这种方式不但实现了“无人值班”或“少人值守”的工作方式，减轻了劳动强度，还提高了水电站的工作效率。但是，我国水电站综合自动化控制技术刚起步不久，在技术方面还存在着许多问题，为此加强对水电站综合自动化控制技术分析，对于不断提高水电站综合自动化控制水平具有十分重要的意义。

关键词：水电站;综合自动化;控制

1水电站自动化系统的概述

由于水电站的选址一般会处在山区，远离城市的地方，水电站的工作人员会在一个恶劣的环境下值班与工作。水电站实施自动化系统的目的一方是为了尽可能改进水电站工作人员面对的恶劣工作环境。应用计算机监控技术实时的对水电站的各个设施进行监督管理，智能的记录实时的各项数据，以此达到无人值班的效果。伴随着时代的发展，依据国家对电力体制革新的相关规定，要求“厂网分离，竞价上网”，水电站的工作量急剧加大，依然采用传统人工管理方式，会被市场所淘汰，即便赢得了发电上网这一宝贵的机遇，也会因为设备落后的原因无法跟上发电工作，不但影响发电工作，也降低了经济效益。因此，实现水电站自动化系统是非常有必要的。水电站的综合自动化是依据计算机监控系统而构建的。这种控制系统的功能是对于整个水电站的调配，包括水库状况的监控，所有设备的启动和终止，以及负荷如何分配的智能化运算，并且可以实时的连接上级相关部门达到数据共的目的。

2水电站综合自动化控制范围

2.1对水工建筑物进行自动化控制

通过综合自动化控制技术可以实现对水工建筑物的自动化控制，通过对水电站闸门、拦污栅以及水电站上下游水位等进行监视、控制，确保水电站安全稳定运行。

2.2对水轮发电机组进行自动化控制

通过综合自动化控制技术可以实现对水轮发电机组的自动化控制，不但对其运行方式进行控制，而且还可以对水轮发电机组以及辅助设备的运行进行控制。在上述过程中，综合自动化技术可以完成水轮发电机组的开关机、并列、发电和调相之间转换等操作，使其按照设定的程序自动运行。综合自动化技术还可以对发电机组各组件的电量、温度及其工作状况等进行监控，当出现异常状况时自动完成相关保护性操作，从而不断提高水轮发电机组的安全系数。

3水电站自动化作用

3.1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、并列），不仅可以大大减少运行人员误操作的可能，减少了发生事故的机会，而且还可加快操作或控制的过程，尤其在发生事故的紧急情况下，可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。

3.2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。

3.3提高运行的经济性

水电站实现自动化后，可根据系统分配给电站的负荷和电站的具体条件合理地进行调度，保持高水头运行，同时合理选择开机台数，使机组在高效率区运行，以获得较好的经济效益。如何实现各电站合理最优调度，避免不必要的弃水，充分利用好水力资源，对于梯级电站来说尤为重要。此外，水电站通常是水力资源综合利用的一部分，要兼顾电力系统、航运、灌溉、防洪等多项要求，经济运行条件复杂，单凭人工控制很難实现，实现自动化以后，将有助于电站经济运行任务的实现。特别是对于具有调节能力的水电站，应用综合自动化控制技术不但可对水库来水进行预报计算，还可综合水位、流量、系统负荷和各机组参数等参量按经济运行程序进行自动控制，大大提高运行的经济性。

3.4提高劳动生产率，改善劳动条件

水电站大多地处偏僻山区，远离城镇，职工长期生活在较差的环境之中。水电站实现自动化后，很多工作都是由各种自动装置按一定的程序自动完成，用计算机监控系统来代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动，大大改善运行人员的工作和生活环境，减轻了劳动强度，提高了运行管理水平。同时还可减少水电站运行人员，实现无人值班（或少人值守），提高劳动生产率，降低运行费用和电能成本。

4水电站自动化控制

4.1计算机监控系统

计算机监控系统可以根据水电站的实际情况，对辅助功能进行优化及改造，可以使计算机监控系统在实际应用的过程中发挥更好的控制功能。但是需要根据实际情况对水电站的计算机监控系统进行选择，一般情况下新建的水电站主要是以全自动化的计算机监控系统为主，但是在对相对老旧水电站进行改造的过程中，通常需要使计算机和常规控制设备相结合，进而实现水电站的计算机监控功能。计算机监控系统主要包括遥测、遥控、通信以及遥调4个功能，常用于语音、可视化以及视像等设备。

4.2消防监控系统

消防监控系统通常采用火情探测器，当有火情出现时，探测器就会发出一种信号，该信号经过一定的处理，进而产生相应的报警信号，并将处理的信息通过串行通信接口与水电站的计算机监视系统进行通信，确定火灾的具体位置及火灾处理措施，这种异步通信的方式对于火情的及时发现和解决有一定的积极作用。总之，水电站消防监控系统不仅具有一定的监控作用，同时在一定程度上实现了对水电站的通风以及灭火系统的控制。

4.3水文自动测报系统

自动化系统中的水文自动测报系统可以自动地对水电站进行水利检测，主要是对水电站的各项水利信息进行实时动态监控，象水情、汛情等。并且水文自动测报系统的实时监控功能还可以及时地对水利信息进行收集、处理、预报。在小型水电站自动化系统改造的过程中，需要根据实际情况选择适当的通信方式，目前水电站中常用的是超短波通信、短波通信以及卫星通信方式。

5结语

随着我国经济的快速发展和人民群众物质文化生活水平不断的提高，全社会对电力的需求日益增强，对电能质量的要求也越来越高。水电站中应用自动化控制技术，可以很大程度上节约成本，减轻工作人员压力，增加工作效率，是水电站改变传统管理模式进入数字化管理的正确路线。为了满足社会对高质量电能和发电效率的要求，需对老旧水电站进行以计算机监控系统为基础的综合自动化改造，新建水电站需实现无人值班或少人值守的目标，以提高水电站的运行可靠性及效率。对水电站进行综合自动化改造还有另外一个目的，就是可以改善水电站员工的工作环境，减少巡回检查、手写记录等不必要的重复性劳动，从而降低水电站运维成本。

参考文献

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