李卫平
湖南省凤滩水力发电厂 湖南怀化 419600
摘要：水力发电是我国电能生产主要方式，利用水资源转换成电能资源以供使用。随着电力用户数量不断增多，社会用电需求指标也大幅度上升，水力发电厂必须改变早期的小规模发电方式，以大规模生产为中心参与生产活动。科学技术是保证生产效率的核心，以先进技术为指导设定发电生产方案，才能进一步提高水电厂生产水平。本文分析了水电厂大规模生产优势，从智能化生产角度提出切实可行的作业技术方案。
关键词：水电厂；大规模；优势；技术
我国电能市场需求量逐渐增多，水电厂生产规模走向扩大化，彻底改变了传统发电生产模式。面对日趋扩大的生产区，水电厂要建立更具科技化的生产平台，在满足电能生产需求前提下实现一体化建设。科学技术是第一生产力，坚持科学技术普及应用可提高水电厂生产速率，加快新科技在厂内建设中的推广使用。据此，认清水电厂发电生产趋势，拟定符合生产区作业需求的技术方案，这样才能建立更加可靠的发电作业系统。
一、水电厂大规模生产优势
水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。近年来，国内电力市场需求量持续增多，小规模水力发电已经达不到预定用能要求，设定现代化生产作业区是不可缺少的。水电厂大规模生产区作业具有可靠性、经济性、效率性等优势，为新电力市场改革提供了有利支撑。
1、可靠性。大规模生产发电实现了资源优化配置，利用各种自动装置快速、准确、及时地进行检测、记录和报警，综合防范不正常工作状态造成的异常状况。从电能使用需求来说，大规模生产区域作业模式更具稳定性，在相对安全环境下从事电力生产活动，协调了电能、水能之间的分配情况，为电力生产提供了多元化方向。
2、经济性。水电厂采用大规模生产区，实现了经济与能源的一体化发展，建立更加全面的电能生产模式。例如，按照电力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；借助智能调度平台，让机组处于相对稳定的结构状态，为发电厂创造更加理想的收益额度。
二、生产区作业系统主要功能
新时期国内水力发电厂走向规模化方向，以生产作业区规模为主的运营平台中，先进技术成为大规模发电生产主控元素。借助生产区技术平台，发电系统功能模式得到拓宽，大规模发电系统利用多种可操控性技术。水电厂大规模生产区作业模式中，主要应用功能表现：
1、监控功能。计算机监控系统自动完成电站设备数据的采集、处理以及设备运行状况的自动监视与记录，包括开关量信息监视，模拟量信息监视，故障/事故报警、记录与显示，SOE 点记录与显示。如图1，面对多种不同的工业控制体系，模拟系统利用精准的数学模块，按照某种特定数字算法实现了优化调度，坚持从数字模型开始分析控制对象，并且及时提出符合控制要求的多功能控制平台。
图1 水电厂监控系统
2、控制功能。对电站设备进行操作或调节，包括机组的自动开停和并列以及运行工况的自动转换、机组有功和无功负荷的自动调节、自动发电控制AGC、自动电压控制AVC、断路器操作等。发展大规模生产技术依赖于各种科技支撑，模拟系统技术是水电厂作业重要科技。例如，利用模拟系统实施发电通信仿真，可及时发现系统结构及功能存在问题，提出切实可行的智能化改造方案，这些都有助于模拟系统元件升级与改造控制。
3、记录功能。大规模发电技术是信息产业核心构成，智能水力发电采用模拟系统技术，能够提高系统人工智能控制水平，全面实现了模拟系统与控制技术水平提升。大规模生产区控制平台下，基本实现运行报表的自动生成，运行操作的自动记录，电站设备参数或整定值的记录与保存，所有报表均可自动或召唤打印以及运行人员仿真培训等。对于水轮机组常见故障问题，记录系统可及时收录相关数据且进行处理。
4、通讯功能。智能化是计算机操控平台先进技术，利用智能化构建数据平台实现了多功能转变，也是水电厂通信传输不可缺少的部分。现阶段，水电厂通讯以无线传输为中心，积极实现与上级调度、水情测报系统、办公自动化网络等计算机系统之间通信，达到信息资源共享，充分发挥整个系统的综合效益。大规模生产区设定智能通信系统，实现了产区信息传输一体化建设。
三、生产区作业技术应用模式
现阶段，水力发电厂采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，改善运行人员的工作和生活环境，减轻了劳动强度。水电厂大规模生产区作业技术体现了科技水平的先进性，为水电厂技术创新提供多方面指导。相比传统生产区，大规模发电更具先进性，其人员、技术、设备等均体现了行业科技创新特点。笔者认为，基于生产区作业系统应用功能下，生产区技术应用模式表现：
1、自动化模式。自动化数据平台是比较先进的运行方式，为水电厂搭建面域更广的数据处理模式，如图2，显著改变了传统数据控制模式不足。智能感应技术用于水电厂是科技发展趋势，可及时识别水力发电信号及指令要求，提高了通信传输作业的准确性。传统水电厂系统操控性能不足，影响了通信信号传输与识别要求，对水电厂模式进行升级改造，将是未来水电厂传输必然趋势。一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化；根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现负荷的经济分配。
图2 水电厂自动化原理
2、一体化模式。水电厂大规模生产数据平台开发过程中，研发人员要事先掌握用户实际操控需求，按照软件功能编排准则完成设计与开发目标。其中，应用程序、系统框架、数据库等是项目开发重点，这些要素直接关系着整个数据平台功能的优越性，技术研发人员需视情况而定。一体化模式重点解决了水轮发电机组及辅助设备工作异常情况，降低了各种因素引起的不利风险。如：对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组润滑和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。
3、智能化模式。模拟系统是现代控制系统的核心装置，用其建立多功能控制方案具有可行性特点，改变了现代水电厂控制系统的可利用标准。智能感应采用多元化控制中心层，按照模拟控制理论要求建立数字处理平台，并且对原始数据提供转换服务，按照大规模生产区使用标准进行数字化转变。包括对各种油泵、水泵和空压机等的控制，并发生事故时自动地投入备用的辅助设备；完成对主要电气设备（如变压器、母线及输电线路等）的控制、监视和保护。
4、安全化模式。信息网络时代数据库功能受到普遍关注，用户对数据库运行状态及速率要求越来越高。安全问题是水电厂建设必须考虑的，只有在相对安全环境下，才能进一步提高水电厂作业效率，实现电能资源安全化调度与使用。大规模生产区安全系统主要针对水工建筑物作业情况进行监控，确保生产区域安全控制运行，提高水电厂整体作业水平。如闸门工作状态的控制和监视，拦污栅是否堵塞的监视，上下游水位的测量监视，引水压力管的保护（指引水式电站）等。
结论
总之，水力发电是我国电能生产主要方式，为社会供用电提供了诸多的便捷性。随着广大用户用电需求量持续增多，水电厂走“大规模”生产模式是不可缺少的，借助计算机操作平台实现一体化、智能化、安全化等控制，帮助水电厂建成更加宏观性的调控平台。未来，水力发电厂要充分利用技术平台优势，对水力发电系统实施综合调度，加快生产区电能生产模式的科技化建设。
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论文作者:李卫平
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/21
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