摘要：在我国水利水电行业增效扩容的背景下，小中大型水电站自动化水平得到了快速提升。计算机控制技术、网络通信技术和自动化测控元件的发展等，为水电站自动化的升级换代提供了有利条件，这种形势下，要求水电站要充分发挥主观能动性，结合自身实际按照集控化的思路进行改造，充分融入电气自动化技术，使其安全可靠性和自动化水平迈上一个新台阶，不断提高水电站的经济运行水平。基于此，本文主要就电气自动化技术在水电站中的应用展开了讨论。
关键词：电气自动化技术；水电站；应用
1、水电站中电气自动化的基本要素
1.1、自动监测并控制水轮发电机组的工作过程
改革开放以后，中国社会的各个领域都发生了翻天覆地的变化，科学技术的发展也是突飞猛进，计算机网络技术也以人们始料未及的速度，迅速走入并影响着人们的生活。在信息技术日新月异的同时，水电站电气自动化技术以先天的优势和扎实的技术水准为水电站运行与发展注入了一剂强行针。水电站电气自动化可对自动监测并调控水轮发电机组的工作过程，这一过程的实现在很大程度上是凭借机组的监控系统来完成的，而监控系统又是在移动通讯技术的支撑下把机组的工作信息发送至电脑终端，同时根据已有的执行标准加以分析处理，最终结合具体的工作需要把一定的信号命令传送至控制系统，使得水电站水轮发电机组工作过程中所暴露出来的弊端能够在最短的时间内得到修补，同时完成水电站的自动化运行。不仅如此，水轮发电机组的实时工作状态还可以直接发送至电脑终端，以便于其对水轮发电机组的工作指标进行及时的调控，确保工作过程始终处于最佳状态。
1.2、自动监测并控制水电站辅助设备运行状况
除了对水电站的运行机组进行自动化监控以外，电气自动化还能对水电站辅助设备的运行状况进行自动监测和监视，并及时发现其中存在的问题，然后自动向系统发出警报，确保解决问题的时效性，进而实现水电站电气自动化技术的功能。水电站需监测的运行设备主要是发电机组及其辅助设备、发电站的公共设施，以及相关开关设备等。自动监测是水电站安全、可靠运行的重要基础，通过电气自动化技术对发电机组及其辅助设备进行自动监控，并根据发电机组和辅助设备的实际运行情况进行操作，从而达到自动保护水电站的目的。通过自动检测系统可以实时监测水电站发电机组及其辅助设备的工作状态，一旦发现问题，就立即启动报警系统，或者紧急停机，并自动查找故障及原因，在极大水平上保障了水电站运行的可靠性。
2、水电站中电气自动化技术性能分析
2.1、数字化监测技术
水电站中扎实开展精细化管理，积极应用数字化监测技术，实现了对重点区域全方位、全天候的监测。可以说，电气自动化技术在水电站中应用的主要目的就是引用数字化监测技术，该技术的应用是基于水电站原有设备的基础之上得以运行的，可见电气自动化技术在水电站的应用，一方面要达到提升所有设备运行效果的目的，另一方面还要力争实现国际先进、国内一流的安全性与可靠性。
在电脑终端的支撑下，针对以太网和继电保护器的PLC编程运作才得以顺利进行，为每个节点都能顺畅发送与接收数据提供了便利条件，水电站数字化监测技术的效能也得以充分体现。不仅如此，新形势下电气自动化技术在水电站中的应用就是要完成对整个系统的自动操控，如果这一美好愿望得以成真，不仅能在很大程度上降低水电站的人力资源成本，还能缩小国内水电站运行水平同国际化标准的差距，同时也把水电系统运行过程中的出现纰漏的可能降到了最低点。
2.2、PLC自动化技术
在水电站中引入PLC技术是达到其自动化目的的基础。PLC技术的基本运作规律是：在可编程存储器的基础之上，系统设备遵循存储器既定的计算模式、体系、操控流程、运行频率、监测指数等数据，拟建并显示出智能化的水电站运行立体图像，该图像的构建，一方面可以帮助水电站的工作人员进行更加高效的对系统运行状态加以判断，降低误差与干扰，另一方面也保障了整个系统运行的安全性与可靠性。
3、电气自动化技术在水电站中的具体应用
3.1、自动检测
水电站中的自动化检测主要是指，对各项设备的运转参数进行精准化、科学化的技术检测。自动检测所涵盖的系统设备主要有：操作设备、发电机组、辅助设备、变电开关、水库设备装置、建筑类设备等。检测参数设定的对象有：电流、温度、水位、电压、波位、压力、频率、机械转速、转角、转速等。经过监测，各路系统将信号返回到主控系统，并转化为图像、数字进行综合研究，之后加以完好存储。例如位于某地的水电站，是心墙堆石坝电站，其安全检测自动化系统采用卫星定位系统GNSS和测量机器人TM30对大坝表面变形进行监测，通过建立可靠的GNSS和测量机器人自动化变形检测，对监测点进行全天候24小时不间断检测，其观测数据的采集、传输、处理分析和管理等工作，均在无人值守的情况下完成，并实现数据计算、分析、预警的一体化自动化和远程控制功能。该系统的运行，说明电气自动化技术在水电站自动检测中的运用具有精度高、自动化程度强、可靠性高、稳定性强等特点。
3.2、自动控制
水电站电气自动化的各项装置的控制对象以脉冲为主，完成水电站的调相转发电和设备启停等操作。水电系统的各参数设定后，装置运转在安全检测条件下进行运转。如果遇到事故，电气自动化的技术运用可使备用设备自行开启，同时停止原先运转中的设备装置，并发射警示信号，告知检修者开展及时检修。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，按照系统需求对发电机组参数做出自行诊断，能够保证运转机组运转的稳定性，避免出现供电不足或过多的问题。例如某水电站通过运用电气自动化技术，建立了数字系统监控系统，可对水电站进行全面、精细化的控制，若现场出现故障、温度超标等特殊情况，系统便会自动报警，通知质检人员，如此一来，不仅便于监测人员适时掌控现场的综合状况，及时分析，快速反馈，形成了水电站标准化的操作流程，减少了人工干扰及误差，还有效降低了质量风险，减少了自动控制人员填写资料的时间，使工作人员有更多时间和精力投入到电站系统的运行之中，并提高了电站的运行效益。
3.3、自动保护
水电站中系统的自动保护是指加强对各工作机组的安全防护，确保机组设备在运行状态中所承受的损伤是可控的。系统设备运行指征在拟建后，所有设备均可完成自动化的检测和控制，一旦检测到干扰工作机组的因素时，系统可自动对其进行记录、观察和综合分析，分析效率和反馈效率得到提升，形成了水电站标准化的操作流程。例如某地区水电站是该县最大的一座水利发电站，年均电力生产高达581.1万度，这得益于该水电站启动了增效扩容改造项目，应用了电气自动化技术，包括新装3台980kW的水轮发电机组，更换主变、厂用变、高压开关柜以及新装自动化操作控制设备等，改变了之前电站装机容量小、台数多、技术落后、效率低、制造质量差、安全生产隐患多的弊端，以实现电站系统的自动保护为着眼点，切实提高了电站生产的安全性，增强了电站人员的业务水平，对促进电站安全生产管理工作的进一步提高起到了积极作用。
4、提高水电站电气自动化技术应用的措施
4.1、提高水轮发电机组自动控制效果
在水电站电气自动化应用过程中，要确保设备开停机的自动化操作目标得以实现，并使得设备各项操作均能依据程序既定的内容自动运行，进而保证水轮机发电站的稳定运行，必须按照有关标准与水电站运行条件，选择最优的、运行效果最佳的机组数量，以确保水轮发电机组的高效运行。同时，还需按照系统自身负荷的变化，对机组的有功功率与无功功率等进行自动调节。一旦机组出现故障，还需确保备用机组能够自动启动，并投入日常运作中。
4.2、提高管理人员的综合素质
据相关调查资料显示，因管理工作落实不到位或设备使用不规范等人为原因所造成的设备运行故障较多，故有必要落实以下几点措施，以达到增强管理人员业务素质的目的，具体包括：（1）加强不同岗位人才间的沟通与交流，实现学习资源共享。（2）加强对新晋管理人员的培训与教育，并利用水电站现有的规章制度对管理人员的日常行为进行约束。（3）开展专家讲座，确保相关人员均能熟练掌握设备操作流程和操作守则，减少其在实际工作中的误操作。（4）以培养一专多能的复合型人才为目标，在水电站日常管理中不断引进新技术、新设备，切实提高管理人员的学习能力和实际操作能力。
4.3、构建电气控制系统
对于水电站电气自动化操作系统，主要采用计算机控制方式进行，通常是通过以太网控制与主机互联的各终端设备，以及开放式体系结构进行，并且还应依据具体的监控对象，确保该系统配置的分散性、开放性与灵活性，然后在设计与之相配套的系统，为调试与运行工作的顺利进行提供便利。此外，在监控系统进行数据收集与相应的处理时，设备的实际运行情况会自动写入计算机硬盘，可确保水电站管理与运行的时效性，报表自身具备的自动生成功能还能够为水电站设备的修理与调整提供有力参考，促进信息资源共享目标的实现，使整体系统的综合效益得以充分发挥。
4.4、水电站电气自动化应用应注意的其他事项
水电站中电气自动化技术的应用要注意以下几方面：（1）正确认识电气自动化的优势，不断引进先进的电气自动化技术，从根本上提高生产效率，节约生产成本，发挥先进技术的作用。（2）要不断促进电气自动化水平升级，针对当前很多中小水电站电气自动化水平较低的情况，水电站要加强与其它领域的交流合作，在资金和技术方面实现优势互补，尽快实现机组的自动化，提高水电站发电质量，实现水电站经济效益的最大化，促进水电站产业升级。（3）改变当前的管理制度。水电站管理人员要结合发电实际情况，优化单位内部资源配置，建立一支专业化队伍；对实际操作技术人员进行培训，提高其电气自动化操作水平，做好机电设备的保护工作；还要做好水电站管理人员考核，对电气自动化做好维护工作。
5、结束语
综上所述，随着我国科学技术的不断进步，为水电站运行设备的更新奠定了坚实的基础，随着人们观念的改变，电气自动化技术在水电站中的应用已呈现出势不可挡的趋势。水电站自动化设备的升级是水电站现代化发展的必然趋势，而现代化网络管理又是水电站自动化设备升级的先决条件，在建立现代化网络管理体系的过程中，一方面要实现每个系统对不同距离的操控要求，另一方面还要完成远距离操控过程中所涵盖的电流、温度、水位、电压、波位、压力、频率、机械转速、转角、转速等数据加以分析记录。现代化网络管理对于水电站的运行来说可谓是功不可没，不仅能够提升水电站自动化的操控水平，还可以完成整个系统中高安全性、可靠性的设备运行。所以说，水电站的电气自动化水平是衡量一座水电站安全运行能力的有效指标，在实践中务必要重视电气自动化技术的作用，并积极探索出更加切实可行的应用路径，使水电站实现可持续发展。
参考文献：
[1]浅析电气自动化在工程中的实际运用[J].李哲.现代交际.2018（12）
[2]浅谈水电站电气自动化应用问题的探讨[J].施华锋，赵栋.科技经济导刊.2017（09）
[3]对水电站电气自动化应用问题的探讨[J].王学军.科技创新与应用.2016（17）
[4]电气自动化技术在水电站中的应用研究措施[J].刘利群.建材与装饰.2016（49）
论文作者:覃涛,何静
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：水电站论文; 电气自动化论文; 机组论文; 技术论文; 设备论文; 系统论文; 工作论文; 《电力设备》2018年第24期论文;