摘要：水电厂辅机设备是电站十分重要的自动化设备，是水电站安全稳定运行的保证。随着水电站自动化程度的不断提高，对辅机控制设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。水电厂的辅机设备控制系统与电厂生产过程密切相关，它们的正常运行是保证机组稳发满发的重要条件，因此如何可靠、有效地对辅机系统进行监控变的十分重要，是水电厂水轮机组安全运行的有效保证。随着中国经济高速增长，电力需求猛增，水力发电厂在国内电力供应上起到越来越重要的作用。本文主要分析了水电厂辅机设备控制技术。
关键词：水电厂；辅机设备；控制；技术
水电厂的辅机控制系统数量多、位置分散，承担着供电、供油、供水，供气、消防、报警等功能，为发电主设备提供运行辅助，同时保证了厂区环境良好有序。若辅机控制系统故障或停运将会直接影响到发电主设备的安危，甚至会造成漫坝、水淹厂房、垮坝、厂房倒塌等重大事故，造成人员伤亡及设备损坏，社会影响及经济损失极大。常见水电厂辅机控制方式有：无PLC的辅机现地控制柜手自动控制、无PLC的辅机现地控制柜+监控远程控制方式、辅机现地控制柜PLC编程控制与监控远程通讯监视控制相结合方式等几种模式。笔者结合实际经验，对如何完善水电厂辅机设备控制提出了几点优化对策。抛砖引玉，以期为促进水电厂的长足发展尽上绵薄之力。
1常见水电厂辅机控制方式
1.1无PLC的辅机现地控制柜手自动控制
在70 80年代到90年代初，水电厂自动化水平处于低级阶段，此时很多水电厂辅机设备采用现地控制柜方式进行辅机设备的控制，此种控制方式缺点就是需要人为在现场监视设备运行状态，耗费人力资源偏多，且不易统计辅控设备运行次数及运行时间，若运行中出现问题也不易发现等缺点。随着近来老水电厂自动化的改造和新建电站对电厂辅机自动化的要求，水电厂辅机控制系统需要满足“无人值班少人值守”的要求，此控制模式达不到要求。
1.2无PLC的辅机现地控制柜+监控系统控制模式
在一些老水电厂改造计算机监控系统过程中，由于辅机控制系统不进行升级改造，要求监控系统实现远方自动控制辅助设备的要求。对于此种控制方式常见控制逻辑图如图1，通过图1即可看出此种控制方式能实现正常自动运行方式，但若自动方式出现问题就会导致辅控设备无法正常运行进而导致机组出现事故停机等问题。例如:山西某水电厂在监控系统改造中，车甫机自动化设备仍旧采用旧的控制柜，辅机设备自动控制程序需要做在监控系统PLC中，受监控系统PLC设备好坏的控制，且是单路自动控制模式，起不到对辅机设备可靠的控制。
1.3辅机现地PLC编程手自动控制+监控系统通讯模式
在目前很多新建或自动化改造后的水电厂辅机控制模式均采用现地PLC控制方式，另外通过RS485串口或RJ45网络通讯方式把一些重要信号送到监控系统PLC中，然后再通过监控系统PLC与辅机控制系统PLC通讯模式远程控制现地辅机运行，使辅机PLC按照运行人员通过监控系统下发令来执行相应操作，这种模式既省时又省力。电厂运行人员只需要通过监控系统画而及语音简报信息或光字牌等功能即可监视全厂辅机设备的运行工况，通过监控系统的报表统计功能可统计分析全厂设备运行情况。此种方式优点是能减少电厂的运行人员，节省人力成本，使电厂管理效率得到明显提升，且电厂辅机设备完全实现本地自动控制方式模式和远方通讯控制模式，为电厂辅机安全运行提供了一定保障；但此种模式的缺点是辅机设备自动方式运行下完全受现地PLC模块好坏情况决定。常见设计逻辑图如图2.此模式为目前常见水电厂辅机设备控制模式。
2传统辅机设备控制系统的问题
2.1元件老化，质量较弱
传统辅机设备控制系统主要对常规继电器线路规划逻辑进行使用，组成相应的控制方式，同时控制回路主要使用落伍的时间继电器、中间继电器及信号继电器等。这些元件运行安全性与稳定性校对较弱，准确性相对较低，占地面积相对较大，控制系统柜体占地面积也相对较大，系统整体复杂性较强，同时在其施工规划以及线路布置等客观因素影响下，现场控制系统较为混乱，增加了维修人员的工作难度，降低了辅机设备运行安全性与稳定性。
2.2环境因素
在传统水电站辅机设备控制使用期间，由于受到各客观因素的影响，厂房灰尘与潮湿等问题没有得到相应的解决，在这种环境因素影响下，致使各种原件的使用时间逐渐降低。
3水电站辅机设备控制的完善
随着我国社会经济与科学技术的完善与提升，各水电站纷纷对辅机设备控制系统进行优化与完善。
3.1替换控制元件，设计控制回路
首先，老化的控制元件进行替换。结合自身实际状况，选择稳定性强、灵敏度高的现代先进的控制元件，代替原有老化的、落后的控制元件，大大降低误操作概率，辅机控制明显改善。
其次，控制回路设计有以下特征:
（1）将以往的单机控制模式通过科学的方法调整为双机并联控制模式。在1号电机自动运行过程中，控制回路可自动使2号电机进入到备用状态。控制回路可使两台电机交替、有序的不间断协作运行。根据电站运行需要，两组电机可同时运行与停止，进一步提升了运行效率。同时在对一台电机进行检修与维护过程时，另一台电机可独立进行工作。将这种控制方法在空气压缩机等辅机设备控制系统中进行使用，可大大提升设备的运行效率与利用率。
（2）控制流程的运用。空气压缩机等辅机设备实际运行时需排污，自动控制系统根据自动控制流程在设备需排污时，自动打开排污电磁阀开启，进行排污，排污后再将排污电磁阀关闭；及设备运行前，先开启排污电磁阀进行排污。这种设计方法的加入提高了设备安全性，提升了设备的寿命时间。
（3）使用交直流双电源。辅机设备采用交直流双电源，大大提升了可靠性。在控制设备失去交流电时，电站直流供电系统可立即进行直流供电，保证辅机设备安全、可靠、稳定运行。
（4）定时控制与远程控制的运用。水电站通风系统分布较为广泛，想要更好的对其进行控制，应将远程控制与定时控制充分融合。在对风机运行设计过程中，应侧重使用。
3.2辅机智能控制设备的运用
辅机智能控制系统主要包括PLC、频率控制器、交流接触器以及中间继电器等设备。电站工作人员根据电站实际运行需求，将科学的、合理的控制流程输入到PLC中，通过PLC输出的数据信息通过对各类控制元件的科学合理控制，对水电站辅机真正的进行自动化控制与管理。
另一方面，辅机智能控制系统有着较为明显的特征:
（1）控制元件数量较少，集成化程度高。在使用PLC时其元件逻辑作用充分的取代了以往继电设备通过线路规划功能所进行的相应的工况，充分的降低了控制元件的使用量，对控制回路进行了简化。（2）功能较为完善，稳定性较强。在对PLC设备进行使用期间可较好实现两台电机的相互切换等，同时设备还具有较强的限流、欠压保护、空载、过载及三相不平衡等保护机制。（3）其检修、维护以及调试等具有较强的简洁性。相关设备数量相对较少，降低了调试难度，同时工作人员可较好对其相关程序进行了解与掌握，进一步提升了其检修维护及调试的简洁性。（4）适应性相对较强。辅机智能控制系统有着较强的电磁干扰抵抗能力，对于运行环境中的灰尘与潮湿等因素也可较好的进行预防。（5）在计算机接口与PLC设备的作用下，较好的将各种位置数据信息与报警数据信息传输给水电站监控系统。
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论文作者:董盛辉,张涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：辅机论文; 水电厂论文; 设备论文; 现地论文; 控制系统论文; 监控系统论文; 方式论文; 《电力设备》2019年第1期论文;