在我國,水電站產(chǎn)電能占總電能的22%左右。水電是通過(guò)水的位能來(lái)發(fā)電,故成本較低,大概是火電發(fā)電成本的幾分之一。另外,水電站清潔環(huán)保,它的能源來(lái)源于水庫中。在特定的蓄水量條件下,發(fā)電量的多少和調度的是否得當直接相關(guān),同時(shí)還要考慮到季、年、日這些時(shí)間因素,根據長(cháng)中短的時(shí)間段來(lái)調節水庫

 

　　的發(fā)電量。據水庫的“收入”情況,來(lái)安排其“支出”,制定水電站不同時(shí)間段的發(fā)電計劃。但梯級水電站就與其不同,水電站的日總發(fā)電量計劃是由規定的日用水量預算而定的。設計水電站的運行方式的時(shí)候,能源的“近期庫存”情況必須在考慮的列表中,就是水電與其它發(fā)電方式在運行方式上的一個(gè)不同。

 

 

　　水力發(fā)電是指利用水流的位能差而產(chǎn)生的電能。其產(chǎn)生原理為:水能轉化為機械能后再一次轉化為電能。通過(guò)在高落差的上游段或者是水庫中引水的方法以及水體本身的壓力或水流速度足以帶動(dòng)水輪機運轉,達到水能向機械能的轉變,再沿特制的輸水路線(xiàn)利用水輪機經(jīng)過(guò)的水流流至下游。發(fā)電機由水輪機帶動(dòng)旋轉,讓機械能再一次向電能轉換,電流再經(jīng)由升壓變壓器和配、送電線(xiàn)路輸送至負荷中心,降壓后可向市場(chǎng)供給。當中水量和落差是構成水能的前提要素。

 

 

　　首先,水電站自動(dòng)化的內容與水電站型式、容雖、需要實(shí)現的功能密切相關(guān)。通常而言,它有下列幾個(gè)主要內容:

 

　　2.1 自動(dòng)化檢測

 

　　檢測整個(gè)水電站的基礎是電站自動(dòng)化運行設備的各項參數。其中包括:機組及其輔助設備、電站的公用設備、水工建筑物與其操作設備、變電稠開(kāi)關(guān)沒(méi)備等,甚至還連帶水庫的水持測報系統。其中非電雖有轉角轉速、水量、溫度、壓力、波位和機械振動(dòng)及轉速等,電星有電流、電壓、頻率、電能和功率及功率因數等,而檢測的內容是:檢查、最值、監視及記錄與顯示。記錄有定時(shí)和連續兩種。和定時(shí)兩種。檢測的結果是電站安全運行的一個(gè)重要環(huán)節和基礎,據此可以實(shí)現下述的自動(dòng)操作、自動(dòng)控制和自動(dòng)保護。

 

　　2.2 自動(dòng)操作

 

　　按不同的操作對象分為此四種:

 

　　(1) 遠動(dòng)通訊系統、報警信號系統、開(kāi)關(guān)站設備的操作等是全廠(chǎng)性基本操作

 

　　(2) 引水式水電站首部機組取水口閘門(mén)的操作和溢洪閘門(mén)的操作和一陣閥門(mén)的操作等是水工建筑物設備的自動(dòng)操作

 

　　(3) 排水系統、樂(lè )縮空氣系統、廣用供電系統等為電納公用設備的自動(dòng)操作

 

　　(4)讓脈沖自動(dòng)按照規定的程序完成不同操作是機器自動(dòng)操作,即開(kāi)機且發(fā)電轉調相、進(jìn)入系統、停機、發(fā)電轉抽水等。此脈沖指令通常從中央控制室和自機旁盤(pán)發(fā)出,分別為集中控制式和就地控制式

 

　　2.3 自動(dòng)化控制

 

　　由自動(dòng)控制原理的解釋來(lái)看,上述各項操作的性質(zhì)都是開(kāi)環(huán)操作。除此之外也是有一些是屬于閉環(huán)性質(zhì)的控制。機組和電站的最基本的自動(dòng)控制裝置,是勵磁調節器與調速器,前者為機組電壓的閉環(huán)操控系統,后者為機組轉速的閉環(huán)操控系統。通過(guò)改變勵磁調節器的一些數值來(lái)控制機組的無(wú)功出力,再通過(guò)改變調速器的整定值來(lái)調整機組的有功出力。此外,還有如設置成組調節設備的方法,將全廠(chǎng)機組視為一臺機組來(lái)調整,這樣就形成自動(dòng)調頻裝置、有功功率成組調控裝置和無(wú)功功率成組調控裝置的目的了。

 

　　2.4自動(dòng)化保護

 

　　水電站的自動(dòng)保護措施主要分為三個(gè)基本等級:

 

　　(1)發(fā)出警報:針對一些對機組危害不嚴重的運行情況,包括加發(fā)電機定于推力軸承或者導軸承升溫機組冷卻水源中斷、溫度超限、油槽油面異常等意外,這時(shí)保護就會(huì )自動(dòng)做出警告或立刻投入使用,提示相關(guān)工作人員嚴格監視,并采取及時(shí)防護措施。

 

　　(2)關(guān)閉進(jìn)水閘門(mén)(或閥):在一些緊急情況下,自動(dòng)保護除跳開(kāi)斷路器并停機外,還要關(guān)閉機組的進(jìn)水閘門(mén)(或閥)或動(dòng)作事故配壓閥。如事故停機時(shí)搖上導水葉剪斷銷(xiāo)將其剪斷,機組速度過(guò)快且調速器失靈,又或者壓力銅管爆破等。

 

　　(3)跳閘停機:產(chǎn)生在導軸承溫度、機組發(fā)生推力軸承和壓油裝置油壓異常等影響設備常規運行的狀況下,保護裝置將自動(dòng)跳開(kāi)斷路器并實(shí)現停機。

 

 

　　設備進(jìn)行選型和自動(dòng)化設計十分迫切和需要,當前水電站的自動(dòng)控制的安全受到主機配套的自動(dòng)化機件性能不夠穩  定、靈敏度較差、精確度較低等原因以及自動(dòng)化制定上的不足等不同程度上的影響。 3.1 PLC 在軸流槳式水輪機調速器中的應用 目前水輪發(fā)電機組制造商調速器內導葉與漿葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系通過(guò)制造的水輪機所給予不同水頭下導葉開(kāi)度和漿葉轉角的協(xié)聯(lián)曲線(xiàn)設置。這樣看似可為電廠(chǎng)帶來(lái)更多經(jīng)

 

　　濟效益。但在實(shí)際電站運行時(shí),廠(chǎng)家給定的參數與水輪機水頭的區別及上下游水位的區別相差較大,如果只按協(xié)聯(lián)曲線(xiàn)運行時(shí)機組運行性能差不能達到最佳狀態(tài)。所以就需要使用可以改變程序的PLC 可編程控制器的調速器。在機組今后的使用操控中可針對手動(dòng)協(xié)聯(lián)導葉,修改原協(xié)聯(lián)曲線(xiàn),和不同水頭及上、漿葉、下游輸入 PLC使機組達到最優(yōu)狀態(tài)。

 

　　3.2調節水庫式電站調速器中的PLC 的使用

 

　　水庫式電站的調速器及起動(dòng)開(kāi)度,大多數是按水輪機設計水頭方式設計的。但其偶爾會(huì )出現電站水頭降低的狀況,具體表現為:當水輪機處于低水頭狀態(tài)下運行時(shí),電液調整器不能完全發(fā)揮作用,無(wú)法體現其全部功能,這時(shí),機組便沒(méi)有辦法達到全自動(dòng)運行狀態(tài)。此時(shí),為增加調整器的起動(dòng)開(kāi)度,需更通過(guò)兩種方法實(shí)現,一為在在開(kāi)度指示儀或芯片中鏈接適當數據的電阻,這樣可使調節器輸出正確的開(kāi)度指示值與產(chǎn)生差值以開(kāi)動(dòng)機組;二為設計水頭比電站水頭大時(shí),又必須撤除串接電阻或換回芯片。 PLC 可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)在此時(shí)便可以顯現出來(lái),這可以參照、依據發(fā)電站水位的高低,來(lái)改變程序以促成起動(dòng)開(kāi)度變化。

 

 

　　現階段,小水電站大多數存在自動(dòng)化程度不高、產(chǎn)能低下的狀況,其嚴重影響小水電站效益的實(shí)現,無(wú)法達到小水電站經(jīng)營(yíng)的效益最大化。要達到小水電站經(jīng)營(yíng)的效益最大化,實(shí)現的主要途徑之一即是“水電站綜合自動(dòng)化”,實(shí)現小水電站綜合自動(dòng)化的主要內容是全廠(chǎng)兩級自動(dòng)化和水電站實(shí)現機組自動(dòng)化。由此看來(lái),歸到本質(zhì)問(wèn)題,仍然是只能依靠和加強企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力,加強企業(yè)有有關(guān)領(lǐng)域之間的合作交流,提升水電站技術(shù)水平與管理水平以實(shí)現水電站經(jīng)營(yíng)效益最大化,讓水利設施獲得長(cháng)足發(fā)展。

 

 

　　[1]劉忠源,水電站自動(dòng)化[M]. 中國水利水電出版社,1998.

 

　　[2]許建安,水電站自動(dòng)化技術(shù)[M]. 中國水利水電出版社,2005

 

　　[3]崔明,變電站與水電站綜合自動(dòng)化[M].中國水利水電出版社,2005.