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水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)研究論文
摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)被逐漸應用于水電站的建設，其大大提升了水電站的自動(dòng)化管理水平及生產(chǎn)效率。文章簡(jiǎn)要分析了應用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)對水電站的重要意義及可實(shí)現的功能，并闡述了水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的具體應用。
關(guān)鍵詞：水電站；電氣工程自動(dòng)化技術(shù)；應用
近年來(lái)，水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保的電能生產(chǎn)方式日益受到重視，這就對水電站的運行提出了更高的要求。但當前我國部分水電站存在運行效率低、運行不穩定等問(wèn)題。而加強水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應用，可有效解決這些問(wèn)題，提高水電站的自動(dòng)化生產(chǎn)和管理水平，提高水電站電能的生產(chǎn)效率，從而為我國的現代化建設和可持續發(fā)展戰略實(shí)施提供基礎。
1應用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)對水電站的重要意義
1.1提高水電站工作的可靠性
水電站中應用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)時(shí)、準確監控設備的工作情況，并形成監控日志。如果其中某一設備或環(huán)節出現問(wèn)題，系統會(huì )自動(dòng)預警，甚至是明確故障方位及原因，以便及時(shí)快速的處理故障，提高水電站的運行可靠性。同時(shí)，自動(dòng)監控的實(shí)施可有效防止和減少人為操縱失誤對設備的損害。1.2保證水電站電能質(zhì)量電壓和工頻的穩定性是衡量水電站電能質(zhì)量的主要標準，其分別受無(wú)功功率和有功功率的影響，由于電網(wǎng)負荷狀態(tài)的不穩定性，會(huì )對電能質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。因此通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，自動(dòng)調節發(fā)電機組，使電壓和工頻始終處于一個(gè)合理的水平，可保證電能質(zhì)量。
1.3提高水電站運行的經(jīng)濟性
水電站中應用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，可對水電站的負載及運行機組數量進(jìn)行分析，從而進(jìn)行合理調度，以確保以最低的投入獲得最大的效益。如果單純依靠人為操作不利于水電站運行的經(jīng)濟性。
1.4提高水電站生產(chǎn)效率
一般而言，水電站選址大多比較偏僻，工作人員工作環(huán)境相對較差。而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應用，部分工作是由各種自動(dòng)裝置按一定的程序完成，減輕了工作人員的工作量，降低了生產(chǎn)成本，提高了水電站的生產(chǎn)效率。
2水電站應用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)可實(shí)現的功能
將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應用于水電站后，可實(shí)現如下功能：（1）實(shí)現對水輪發(fā)電機組運作的自動(dòng)控制，如實(shí)現發(fā)電機組自動(dòng)化設備的自動(dòng)開(kāi)關(guān)機、調相轉發(fā)電，使自主發(fā)電成為可能。同時(shí)，其可實(shí)現發(fā)電站運行狀態(tài)的高效率，即水電系統趨向全面智能化，能根據實(shí)際情況設定相應指令，確保機組所承載負荷始終限定在一個(gè)合理范圍內，并在各個(gè)機組內平衡分配。另外，自動(dòng)化系統能根據實(shí)際負荷需求量對機組進(jìn)行自行調換，使無(wú)效功降至最低，有效功升至最高。如遇洪澇或突發(fā)事件，系統能根據實(shí)際情況決定調動(dòng)備用機組還是將部分運行的機組斷開(kāi)。（2）實(shí)現對水輪發(fā)電機組及其輔助設備運行工況的監控，以協(xié)調各設備的運行狀態(tài)。主要監控定子軸承、轉子軸承、水工隧洞、水輪機進(jìn)水閥門(mén)、機組潤滑系統、冷卻系統、調速系統、引水裝備等，以獲取各種輔助設備運行中的參數，如果其中任意一個(gè)部分出現異常，系統會(huì )迅速做出警示或應急處理[1]。（3）實(shí)現對各種水泵、油泵和空壓機等輔助設備的自動(dòng)控制，一旦出現突發(fā)情況，系統將自動(dòng)啟用備用設備。（4）實(shí)現對系統電氣設備的智能控制，主要是檢測輸電線(xiàn)路、變壓器、母線(xiàn)的運行情況，并根據其運行情況進(jìn)行有效防護和控制管理。（5）控制和監視水工建筑物運行工況：主要監控閘門(mén)的工作狀態(tài)、攔污柵有無(wú)堵塞情況發(fā)生、水位高低，并采取合理的措施對引水壓力管進(jìn)行有效保護。
3電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的具體應用
3.1自動(dòng)監控技術(shù)在水電站中的應用
運用自動(dòng)監控技術(shù)可監控水電站的各項設備設施，目前，主要采用集中監控模式、遠程監控模式和總線(xiàn)監控模式。集中監控模式即把水電站所有設備和功能集中于同一個(gè)處理器，這種監控模式的優(yōu)點(diǎn)在于成本低。缺點(diǎn)在于對處理器性能有較高要求，且由于集中性高，處理器的處理速度將大大降低，使其監控實(shí)際效用大大降低。另外這種監控模式需要多條電纜，電纜如果出現具有損害，容易發(fā)生安全隱患，從而使自動(dòng)化系統的可靠性大打折扣。遠程監控模式在我國水電站的應用較為廣泛，其通過(guò)數個(gè)CPU統一運行實(shí)現，這種監控模式可防止某一處出現故障而影響整個(gè)系統運行，其可使電纜的使用量減少，成本降低。但由于其使用的是CAN總線(xiàn)設計，將影響系統的通訊速度�，F場(chǎng)總線(xiàn)監控模式是借助局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現場(chǎng)總線(xiàn)等計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)對水電站的運行情況進(jìn)行監控，其具有成本低和通訊量的優(yōu)勢，各個(gè)裝置相對獨立，可提升系統可靠性[2]。
3.2可編程序控制器在水電站中的應用
可編程序控制器在水電站中的應用主要體現在以下兩個(gè)方面：（1）PLC在軸流槳式水輪機調速器中的應用：當前我國中低水頭電站主要應用軸流轉漿式水輪機發(fā)電，但水電站水輪機的水頭和水位處于動(dòng)態(tài)變化中，可能與設備的固定參數產(chǎn)生一定的差距，導致發(fā)電機組無(wú)法以最佳狀態(tài)運行。因此，可使用可編程序控制器（PLC）進(jìn)行調速，可根據發(fā)電機組運行中不同水頭、上下游水位、手動(dòng)協(xié)聯(lián)漿葉和導葉，在獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線(xiàn)后，借助PLC修改原有協(xié)聯(lián)曲線(xiàn)，確保發(fā)電機組在最佳狀態(tài)下運行。（2）PLC在水庫式電站調速器中的應用：水庫式電站水頭變化范圍大，汽輪機液壓調節器難以保證讓機組在額定狀態(tài)轉動(dòng)，而可編程序控制器可有效解決這一問(wèn)題，其可實(shí)現對水頭高度的修改，通過(guò)程序的修改，確保機組在額定狀態(tài)下運轉[3]。
3.3自動(dòng)化控制系統在油氣水系統中的應用
水電站建設初期，生產(chǎn)運行基本上需要人為操作控制，人力資源的投入較大。而將自動(dòng)化技術(shù)引入后，可實(shí)現對油氣水系統的自動(dòng)化控制，降低手工操作帶來(lái)的潛在風(fēng)險，使油氣水控制系統的安全性大為提高。電氣工程自動(dòng)化系統可提高油氣水控制參數的合理性和準確性，自動(dòng)檢測和控制異常狀態(tài)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)設備運行，提高備用管道的安全性，適當延長(cháng)油泵的使用壽命。隨著(zhù)我國能源結構調整的不斷深入，水資源的開(kāi)發(fā)和利用逐漸被重視，將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應用于水電站的現代化建設中，對于確保水電站的安全、穩定、高效率運行具有重要的意義，從而可為我國的社會(huì )主義現代化建設提供強有力的水電能源保障。因此，水電站應提高對電氣自動(dòng)化的認識，積極引進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)，充分發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢，促進(jìn)水電站自動(dòng)化水平升級，以提高水電站的發(fā)電效率，促進(jìn)水電站系統的改造升級。同時(shí)水電站應加強人才隊伍建設，定期對實(shí)際操作人員進(jìn)行培訓，使其掌握熟練的電氣自動(dòng)化操作水平，并做好考核工作，以確保自動(dòng)化系統的運行維護工作順利開(kāi)展，有效減少和避免各類(lèi)電氣自動(dòng)化裝置故障。
參考文獻：
[1]張強.淺談水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)及其應用[J].商品與質(zhì)量，2016（11）.
[2]謝飛久.水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)及其應用[J].建筑工程技術(shù)與設計，2016（21）.
[3]葉婉婧.水電站電氣自動(dòng)化設計及其應用研究[J].黑龍江水利，2016（9）.
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