摘要：小型水电自动化设备技术为水电站的安全运行与经济运行在一定程度上起到了重要的作用，但是我国当前水电站自动化设备技术，在提高水电站各种设备工作的可靠性，确保电站的稳定运行与电能质量，以及减少运行人员等多个方面仍然有进一步提升的空间。基于此，针对农村小型水电自动化设备技术进行探讨。
关键词：水利水电工程；自动化设备；自动化技术
前言
我国小型水电站自动化设备已经具备比较扎实的基础，这也是我国小型水电站自动化发展前景更加广阔的必要条件。小型水电站生产的安全性与经济性和电力系统电能的质量，主要是由水电站自身的自动保护装置和远方控制、手动操作来进行保证的。随着水电站电力系统的逐步扩大，电力系统运行的方式和结构也变得非常复杂。因此，水电站综合自动化设备技术的实施是水电站的安全性与可靠性的一项有力保证。
1 农村小型水利水电站自动化设备的发展
我国中小型水电站自动化已经具备一定的基础，这是我国中小型水电站自动化前景广阔的首要条件。我国中小型水电厂自动化以计算机监控技术为平台，经过多年的发展已经日趋成熟，实现了水电厂的综合自动化，即统筹考虑电厂运行、电力调度、水利调度、航运调度、水情测报、灌溉、防洪等彼此之间的关系。因此，我国中小型水电站的自动化正处在一个推广应用快速发展的阶段。
2 农村小型水利水电站自动化控制过程
2.1 自动开机
本系统采用一键开机方式，即当用户按下一体自动化屏上的开机按钮或在上位机上发出开机指令，如果开机条件成立时，自动化控制装置发出开机指令，自动化系统将发信号给水轮机机械液压操作器，打开水轮机导叶开度，开机完成。
2.2 调速、启励、调压、并网
开机后，水轮机机械液压操作器自动调节水轮机导叶行程到空载位置，当频率达到励磁启励水平时水电站自动化装置发出启励信号，励磁系统接收到启励信号后使发电机建压，微机励磁装置受自动化装置控制，从而调节励磁大小使发电机电压和网电电压相近。当频差合格、压差合格、相差合格，水电站低压机组自动化装置发出合闸指令，断路器合闸，机组与电网准同期并网。
2.3 自动运行
同期并网后，系统自动根据整定功率自动调节水轮机导叶行程和励磁，使水轮发电机组快速平稳达到整定的有功功率和功率因数下运行。运行过程中，用户可以根据需要改变整定功率，改变整定值后，系统自动调节到整定值。
2.4 自动关机
当用户按下关机按钮或在上位机上发关机指令，自动化装置开始降低功率，当功率下降到一定数值后发分闸指令，断路器分闸，发关机指令给水轮机机械液压操作器，接力器自动关到全关位置，转速逐渐下降至零。
3 自动化在农村小型水利水电工程中的应用
3.1 控制水轮发电机组的运行
电气自动化技术能够实现对电力工程发电系统的智能化管理，控制内容有关机、停机和转调等。实现智能化管理的最大优势在于少人或者无人管理，通过计算机事先制定的程序，对其进行自动控制，节省了大量的人力和财力。在具体工作中，自动化系统可以结合具体工作情况，对多余发电机组工作状态进行科学调整，例如将不需要的机组关闭，或者结合发电需求，将新机组开启。如果日常运行过程中，水利工程出现故障，或者发生了大型事故，这时的电气自动化系统将会自动对机组进行接管，迅速将紧急备用的机组打开。为了确保发电机组的安全性，电气自动化系统还能智能判断开启哪一机组。
3.2 监测水轮发电机组关键设备的运行状态
电气自动化中的自动检测系统，能够对发电机组的定子进行自动检测，与此同时，还可以有效保证系统电路运行安全性。对发电机运行温度进行实时监控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，还可以通过电气系统来对机组变速系统进行有效监督。一旦发电机组或者某一处出现故障，这时的电器自动化系统就会及时检测到相关问题，针对这一问题，智能采取相关措施解决，与此同时，会将相关问题及时报送给检测人员，明确发生故障的位置。这时检测人员则对其进行及时维修，有效降低了检测和维修耗时，防止故障带来较大经济损失。
3.3 智能化控制设备
电气自动化系统能够对四周的重要设备和设施进行自动监测，如周围的各种水泵、油泵、空压机等设备。如果这些设备出现问题，自动化系统会迅速调控，促使其备用设备进入到工作状态中，保障供电正常进行。此外，电气自动化系统可以对一些重要的电气设备作出检测、监测，如变压器、母线或者输电线等。电气自动化系统可以对水工建筑物的运行情况进行实时监控，还可以对发电机组进行实时检测，可以对拦污闸的畅通问题进行有效监督，如果出现阻塞情况，可以提醒维修人员对其进行通阻。能够对水位的高低情况作出智能化控制，促使其保持在合理的位置上。当下，对发电机的自动化应用还存在着一定的不足之处，例如一些元件缺乏灵敏度和稳定性等。这些问题在一定程度上对水利工程自动控制安全带来影响。这些影响因素的存在，导致相关人员一定要对设备进行科学选型以及自动化设计
4农村小型水电站自动化改造技术与案例分析
4.1 工程概况
万安水电站位于某省万安县城境内赣江中游惶恐滩头，为跨流域开发的水电站，装机容量为2×2 000 kW，设计年发电量1 026×104 KW•h，年利用小时数2 565 h。电站水库来水面积为66．2 km2，总库容635×104 m3，调节库容298．9×104 m3。电站主体建筑物有：拦河坝、隧洞、压力钢管、厂房、升压站。发电主厂房内安装2×2 000 kW的卧式机组。水轮机型号为HLI）46一WJ一67，额定出力为2 000 kW，设计水头103．5 m，流量2．688 in3/s，额定转速1 000 r/min，配套的水轮发电机为SFW2000—6/1430，额定容量2 500 kVA，额定电压为6 300 V，额定电流为229．1 A，调速器为YDT一600型，油压装置为HYZ一0．3型，并设置了一台手动双梁桥式起重机。升压站位于厂房左侧山坡，距厂房40 m，站内布置s7—5000kVA/38．5/6．3 kV主变压器1台，S7—100kVA.35/0．4kV厂用变1台（另S7—100kVA/6．3/0．4kV厂用变1台备用），DWI一35/630型多油断路器，GW5—35GD.600型隔离开关等设备。
4.2 自动化改造技术
电站室内外高压变配电系统大都是上世纪80年代末90年代早期产品，为淘汰或高能耗产品，经过多年的运行，已达到电气设备使用年限，受资金限制，此次仅对户内高低压配电设备及户外多油断路器等均予以更换。高压开关柜更换少油断路器为VSl—10真空断路器，对部分损坏互感器进行更换；户外断路器改为ZW8—40．5型真空断路器。
为了提高水电站自动化设备技术水平，采用微机监控保护系统。这种监控保护系统是由工业控制和计算机共同构成的。其作用是对水电站运行的操作、信息管理和监视以及优化控制，来对全厂的事件和事故进行记录、报警、画面显示和报表打印，以及进行开关站与公用辅助设备的远方操作控制。现地控制保护层由PLC及进口优质工控机组成的数字式保护测控单元、装置等智能微机装置组成。现在单元采用集中组屏布置，完成对各自对象的数据采集、继电保护和自动控制的功能。直流系统：选用微机控制的高频开关电源，电池采用铅酸免维护蓄电池，电池容量80 Ah，微机控制器可通过通信接口与计算机监控系统通信、实现远方控制。
5 结语
针对小型水电站建设工期短、见效快以及水电站远离城市等特点，从控制投资规模、提高供电质量和供电可靠性上，应当积极推广使用通过网络，把监控、调速、励磁与水电站的其他控制系统融为一体化设计，并且采用组屏或者就地分散式来构成水电站综合自动化系统。
参考文献：
[1]朱卫华.设备管理在小型水利水电施工行业的应用研究[J].中国设备工程，2017（18）.
[2]郑德生.小型水利水电工程施工现场临时用电存在的问题及对策[J].四川水利，2017，38（04）.
[3]喻湘.当前我国农村小型水利工程管理研究[D].中共湖北省委党校，2016.
论文作者:刘荣波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/13
标签：水电站论文; 机组论文; 自动化系统论文; 自动化设备论文; 装置论文; 断路器论文; 水轮机论文; 《基层建设》2018年第19期论文;