摘要：随着社会的飞速发展，高科技技术的不断推进，促成水电站电气自动化的必然性。水电站系统自动化后，使水电站运行更经济、工作更具可靠性，同时减少工作运行人员、降低劳动强度，劳动条件得到改善，劳动生产率进一步提高发电站运行的安全稳定性，经济效益得到进一步提高。电气自动化技术的兴起与运用将会是水电站现代化进程发展的必然趋势。随着国家能源结构的不断优化调整，对水资源的开发利用程度进一步加大，在水利工程中，水电站电气自动化系统将会被越来越广泛应用，更大的发挥其作用。
关键词：起点自动化；水电站；应用
当前大部分水电站的自动化程度都不高，并且产能低下，这严重地制约了水电站的长远发展，无法保证水电站经营的效益达到最大化。因此水电站电气自动化成为必然的发展趋势，实现水电站的高度自动化，不仅有利于提高水电站的经济效益，还能够确保水电站的安全性以及稳定性，提高水电站的工作效率。故将电气自动化应用于水电站，将有益于水电站更好地发展。
1自动化应用与水电站的重要意义
水电站自动化就是使水电站在无人直接参与的条件下，能够使电站运转过程的操作、控制以及监视等按照预定的程序自动化操作。水电站现代化水平的重要标志在于水电站的自动化程度，水电站的自动化程度又决定着水电站在现代化进程中达到的高度，同时其技术水平的高低又是整个水电站经济、安全运行的重要影响因素。水电站自动化不仅可与使工作的可靠性得以保证，同时也让设备运行更加安全经济，劳动条件进一步改善，生产效率不断提高。
2水电站电气自动化内容
很多因素会影响到水电站电气自动化，例如水电站的类型、水电站的工作方式、水电站的大小，自动化在水电站中的必要性、水电站的自动化程度、电气主接线、水电站的重要机组的类型以及放置模式等。对水电站的整体运行进行操纵和监督就组成了水电站的电气自动化，此外水电站的电气自动化也对水轮发电机组以及相关辅助设备起到了监控的作用。
2.1对水电站辅助设备运行状况的自动检测与监视
对水电站运行设备各项参数的检测是实现水电站自动化技术的基础，水电站要检测的运行设备主要包括：发电机组与其辅助设备、水工建筑物与其操作设备、发电站的公用设备、变电稠开关设备等，发电机组的辅助设备主要由操作系统及其油、气、水系统组成。水电站辅助设备运行状况的自动检测与监视主要通过控制设备、监测设备、控制节点，将机组辅助设备的运行数据及时地发送到计算机，同时，计算机通过数据库对辅助设备的运行数据进行监测，从而判断辅助设备的工作状态以及控制辅助设备的电流。自动检测是水电站安全运行的重要基础，它能够实现发电机组及其辅助设备的自动控制、自动操作、自动保护。如果发生事故或者有不正常的工作状态出现，就能够立即启动报警系统或者紧急停机，及时排查故障原因，从而确保发电机组的安全运行。
2.2对水电站的发电机组实现了自动控制
实现水电站水轮机组的自动化运行以及监控是水电站自身生存和发展的基本需求。水电站采用自动化技术可以使水轮发电机组根据预设的程序来实现机组的开停，并且还能够自动完成并列、发电转调相以及调相转发电等操作；同时，水电站的电气自动化能依据水电站的实际要求以及工作条件通过预先的编程，自动调整到水电站的最佳工作状态所需要的水轮机组数，从而确保了水电站水轮发电机组的自动化的经济运行。此外，当水电站的工作机组发生故障甚至发电电能质量出现问题时，利用水电站的自动化技术可自动控制备用机组的开启；当电能频率超过限定标准时，可控制水电站自动对部分机组进行停机。
2.3监视水轮发电机组以及其附属设备
对水轮发电机组以及其辅助性设备的监视内容涉及多方面。如监视发电机转子和钉子回路的电量、监视机组润滑效果以及冷却系统的工作情况、监视机组调速系统工作情况，监视各零部件的轴承温度等等，当工作状态非正常或突发事故发生时，系统会迅速及时的自动采取相应的措施如紧急停机或传递报警信号等。
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3水电站电气自动化的系统设计
3.1基础控制元件
随着我国的水电站自动化水平不断提升，水电站水轮机组对自动化元件的需求越来越大，所以基础自动化元件的选型以及自动化系统的设计尤为重要，其中基础自动化元件通常采用国产元件。另外的控制装置是用来操纵和调节相应设备的逻辑组合，通常可选用目前水电站应用较为普遍的技术，例如PLC技术（可编程控制器）、单片机技术等，并且其应用于水电站主要包含以下两个方面：第一，自主调节轴流浆式水轮机式调速器；第二，自主调节水库式水电站中的调速器。
3.2消防监控系统
在水电站容易出现火灾的地区必须搭建消防监控系统，并且要24h不间断的进行火情监测。一旦有火情被监测到时，该系统能够自动地进行火警警报，不仅能够提供火灾发生地点，还能够自动对火情进行相应的处理，封锁火灾发生地点，立即启动预先设置的灭火装置，以防止火情的蔓延，造成更大的危害。
3.3工业电视监视系统
工业电视监视系统用于监视水电厂生产过程、设备运行场所以及安全设防区域等，并实时显示、记录现场视频的系统。该系统一般由前端设备（摄像头、云台等）传输设备（电缆/光缆、均衡器、放大器等）处理/控制设备（云台控制器、监视器等）记录/显示设备（硬盘录像机、监视器等）等组成。
4水电站电气自动化技术的应用
4.1PLC在调节水库式电站调速器中的应用
运行水头变化幅度大是水库式电站的主要特征，其调速器的设计往往按照水轮机的水头进行设计。但是如果当发电站的水头降低时，水轮机运行状态处于低水头运作，电液调整器不能使机组调到预定设置的自动状态。为此，为了增大调整器的启动开度，串接电阻在指示仪中或者更换芯片使得开度与调节器输出值之间产生差值。在设计安装时，可以采用PLC可编程控制器，便可与通过电站的水头高低进行程序修改改变启动开度。
4.2PLC在轴流浆式水轮机组调速器的应用
通常在中低水头电站中广泛运用到轴流转桨式水轮机设备。因为此类水轮机在运行时，其叶片可以根据水的不同与导叶协连，增大水轮机运行水头范围，给发电站带来更多的经济效益。由于水轮发电机组制造出来的水轮机的调速器内，浆叶与导叶协连，在实际电站运行过程中，上下游水位处于变化状态以及水轮机水头出现变化，导致实际运作产生的参数与厂家提供的出现较大的偏差，在协联曲线的运行状态下，无法使运行状态达到最佳位置。因此，可以再用PLC可编程控制器中的调速器，可以在机组运转过程中，根据上下游水位情况以及水头变化情况，对程序进行有效修稿和调整，使机组更大程度的发挥其运行性能。
5结语
高科技技术水平的不断发展和创新，不仅给人们把生活带来了方便，同时也对人们追求方便快捷的步伐进一步加大。水电站作为国家大型支柱产业的重要组成部分，在电子信息技术的大力带动下，自动化进程也越来越快。实现水轮发电机组的自动化性能的核心部分在于水电站的自动化技术水平。水电站的型式、规模大小以及主要的机电设备性能等是决定水电站自动化水平的重要方面。
参考文献
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论文作者:张结清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
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