| 标题 | 水利设施中电气自动化的应用分析 |
| 范文 | 李海亮 摘 要：随着科技的高速发展，我国的水利设施电力自动化得到进一步发展。许多水电站都相继引进了电气自动化设备或开始进行了前期的准备工作，水利设施中电气自动化是一种包含了多门学科和前沿技术的综合技术，水利设施中电气自动化应用是我国电力工业自动化建设的重要进步。 关键词：水利设施；电气自动化；应用 中图分类号：TU855 文献标识码：A 与火电厂进行对比水电站不需要消耗煤矿一类的资源，也不像火电厂那样燃烧煤矿之后产生各种污染。由于没有资源的消耗发电成本只有火力发电的几分之一。水电站发电量一般取决于水库水位决定，水库水量充足则发电量增多，反之则减少，其中水电站的调度水平也决定了发电量的多少，通过合理调度可以用更少的水发更多的电。水电站的发电方式由水库近期水资源库存情况决定，对于具有调节水库的水电站根据水库水的进出量来决定，根据水库“收入”决定“支出”。对于梯级水电站其每日发电计划是由每日水量供给决定的。所以水电站与火电厂、核电厂具有完全不同的发电方式。 1.我国当前电气自动化的特点 电气自动化在我国出现时间较早，于20世纪50年代便已出现并开始发展，经过国家对技术的不断发展和投入，电气自动化已经是高新技术产业的重要组成部分。在当前形势下具有两大优点：第一，便捷性。通过推动电气自动化技术可以有效地降低工作成本，节约人力支出，其便于管理的特点能有效提高工作效率，使电气自动化拥有广大的发展前景。第二，广泛性。由于电气自动化的便捷性特点，在生产过程中简化生产步骤，操作简单方便，生产质量能够得到保证，因此拥有广泛的发展前景，在各行各业中均能得到应用。 2.水电站自动化的内容 水电站自动化提供的功能和内容根据水电站具体情况，需要的功能各有不同，但是以下几点内容是水电站自动化必然拥有的： 2.1 自动检测 水电站自动化的前提是对水电站中设备进行实时参数检测。水电站的运行机组及辅助设备、公用设备、变电稠开关、水工建筑物及其附属操作设备，最好还包括水持测报系统。对这些设备检测获得的参数主要分为电和非电两类，其中电流、电压、功率、电能等参数是电，非电则有温度、流量等。检测手段也多种多样有检查、检测、记录等方式。其中记录的检测方式连续，间断皆可、自动检测功能是电气自动化其他功能运行的前提和基础，通过自动检测可以实时对水电站的整体情况有一个全面的了解，是水电站能够安全运行的保障。 2.2 自动操作 在自动检测的基础上，水电站可以进行自动操作，能够自动操作的设备有以下几种： （1）机组的自动操作（也叫作顺序控制）。机组的自动操作是指机组及其附属设备通过脉冲命令进行机组的自动操作。脉冲命令的发出受两种方式控制：一是通过中央控制室发出命令称作集中控制，二是通过机旁盘发出称作就地控制。脉冲命令通过以下顺序完成自动操作：开机进入系统、关机、发电转调相、发电转抽水等一系列顺序，最终完成对机组的自动操作。 （2）电厂公用设备的自动操作。电厂的公用设备通常有空气压缩系统、排水系统、供电系统等。 （3）水工建筑物设备的自动操作。这包括溢洪闸门的操作、引水式水电站首部机组取水口闸门的操作：一阵阀门的操作等。 （4）全厂性操作。如报警信号系统、远动通信系统、开关站设备的操作等。 2.3 自动控制 自动控制从性质划分为两种，分别是开环控制和闭环控制，上文水电站的自动操作在性质上属于开环控制。电站的闭环控制有以下两种：用于控制机组转速的调节设备，用于控制机组电压的励磁调节器都属于闭环控制。变换机组调速器整定值能控制机组有功出力，与之相似的是变换励磁调节器的整定值可以控制机组无功出力。这两项调节器是基础的自动控制装置。为了方便操作可以将调节设备成组设置，将全站机组联动在一起作为一台机组调整，这就使机组能够同时收到值班人员和上级自动装置双方的命令。通过以上方式能划分出3种自动控制装置分别为有功功率成组调节装置和自动调频装置，以及无功功率成组调节装置。 2.4 自动保护 这里涉及的自动保护动作一般有如下3个等级： （1）警报动作。对于机组的一些异常运行又不会立刻产生危害的情况，例如：加发电机定于温度超限、推力轴承或导轴承温度升高、油槽油面过高或过低、机组冷却水源中断等，自动保护系统会对工作人员发出警报并投入备用运行机组。使工作人员发现情况后，有足够的时间采取应对措施，解决异常问题或将故障机组退出运行系统。 （2）停机跳闸动作。当发生较为严重且继续运行会发生危险的情况时，例如机组中压油装置油压异常，轴承异常高温等情况发生后，自我保护系统会跳闸停机。 （3）快速关闭进水阀门动作。当出现严重事故例如机组速度异常且调速器无效，压力铜管发生爆破，停机时遥上导水叶剪断销剪断等状况一旦发生，在自动保护系统跳闸停机后，还要关闭进水阀门。 3.设备选型及自动化设计 随着科技的发展，自动化元件在机组中的作用更加重要，数量更加庞大，但是由于设计上，生产上的一些原因主机自带的自动化元件精度差，灵敏度低，容易出现故障使电气自动化系统中出现安全漏洞，不利于水电站设施安全，因此需要对设备进行调整，根据实际情况选择更加合适的元件和设计方案。 3.1 PLC在轴流桨式水轮机调速器中的应用 轴流转浆式水轮机能够适应不同水头和流量的变化，并与导叶的转动保持协联关系，水电站在这套设备运营使用中发现厂家提供的参数与实际工作中设备水头和上下游水位的数据相距甚远，因此厂家提供的参数起不到参考作用，设备实际运行中的效果差强人意，对于此类问题，解决方法可以使用PLC可编程控制器的调速器。将机组中的调速器替换为PLC可编程控制器的调速器，替换之后在设备运行中再出现此类问题可根据不同的水文数据，手动调节协联导叶、浆叶，取得实际运行中的最佳协联曲线参数，修改原本错误数据，将正确数据输入PLC使设备发挥出最佳工作效率。 3.2 PLC在调节水库式电站调速器中的应用 水库式水电站具有运行水头波动范围大的特点，其调速器和起动开度设置是按照水轮机水头设计进行设置的。这就导致当电站水头低于设置标准水头时，自动运行模式下机组转速不足，想要增加调整器起动开度需要进行更換芯片或在开度指示仪中串联电阻等一系列复杂操作，当设计水头又高于电站水头时又要撤销之前的操作，增加了操作步骤，提高了工作成本，降低了工作效率，但PLC可编程控制器能够根据水头高低，实时修改起动开度。提高了工作效率，降低了工作难度。 结语 当前我国水电站电气自动化普及程度较低，尤其是规模较小的水电站，规模小，产能低，自动化程度低制约了水电站的进一步发展，由于水电站独有的特点决定水电站自动化不单要实现机组自动化，还要将全站设备两级自动化即水电站综合自动化。因此要推动我国水电站自动化技术进一步发展既要加大对自动化技术的推广也要依靠企业自主要发能力实现“产学研一体”提高企业的市场竞争力。 参考文献 [1]何勇军，刘成栋，向衍，等.大坝安全监测与自动化[M].北京：中国水利水电出版社，2015：79. [2]周亚峰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（6）：69-70. [3]侯碧菲.电气自动化技术的潜在发展空间与应用分析[J].科技创新与应用，2016（19）：204. |
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