景宁畲族自治县大洋水电开发有限公司 浙江丽水 323000
摘要：国家总体蓬勃发展背后离不开电力能源。现阶段，电力能源主要有五种发电方式，即火力发电、核能发电、太阳能发电、水力发电和风力发电。水力发电在运营成本、可持续发展、造成的污染等方面均占据一定优势，但目前我国水力发电领域仍存在一定问题。基于此，深入分析、阐述小型水力发电站存在的问题，并提出应对措施。
关键词：小水电站；设备更新改造；应用
前言
在我国水力发电领域，小型水电站是其主要组成部分，在河流理论蕴藏量较低的分支河流、小型河流发电工作中发挥重要作用，在我国水力发电总体发电量中占据较大比重。
1水电站存在的问题
1.1电站中配套设备较差
先期建设的水电站机电设备标准各异，站内主机、励磁、调速、保护、监控等关键设备通信一般采用低速串口方式，各设备通信协议不统一，互操作性差。随后建设的水电站采用了现场总线技术，但大量的现场总线导致基础信息交换效率低下，兼容性差，互操作性仍较差，阻碍了全站信息共享和网络化。随着网络通信的发展，近十几年建设的电站站级通信采用了以太网，但由于通信规约不统一，站内须配设专门的规约转换器以衔接不同规约的设备以及远方调度，导致数据、信息的采集与传输迟滞、低效。
1.2二次设备结构性能较差
常规水电站二次装置大多为电磁型或小规模集成电路，缺乏自检和自诊断能力，且结构复杂、可靠性差。另外，系统需要定期的试验和维修，且仍然存在故障或异常运行不能及时发现的现象，而试验和维修又可能由于工作人员过失引起新的故障。
1.3设备异构问题突出
常规水电站自动化系统设备异构问题突出，设备间相对独立，协调和互动化困难。站内基础自动化层各类信息数据向高级应用层传输及不同高级应用层应用之间的横向共享均存在一定障碍。需大量人力干预与衔接，增加了人工强度和出错概率。
1.4远动功能不完善
传统自动化系统中，水电站能提供给远方调度控制中心的信息量少、精度差，且站内自动控制和调节手段不全，难以满足电网实时监测和控制的要求。
1.5高级应用功能的综合分析和智能决策水平低
水电站中存在AGC／AVC控制、安全运行管理、设备在线诊断和监测、事故分析和处理专家策略等多种高级应用功能，它们在常规水电站中以计算机监控系统为核心并协调其他二次装置实现控制、调度、管理。这些高级应用功能常受制于微机监控系统的局限性和不同系统之间信息共享和互动化方面的障碍，其分析、诊断、决策智能化水平不很理想。
1.6常规水电站依赖性较强
由于传统一次设备及基础信息层主要依靠电缆进行硬接点和模拟信号的采集、传输、交换，一方面系统信息量小、可靠性低；另一方面系统易遭受电磁干扰和一次设备传输过电压的影响而引发二次设备运行异常、继电保护误动等隐患；另外由于电缆多，互感器负载重、二次设备冗余配置多，导致接线复杂、检修困难、投资大。
2小型水电站技术改造要点
笔者将小型水电站技术改造要点分为五点。第一，提高小型水电站单机容量。小型水电站实际运行中，单机容量大小对发电量的影响最为显著。因此，笔者建议将使用时间较长的水轮机全部更换，提高水轮机设备性能的配置要求，以提高小型水电站发电量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，在资江水系中，由于受到经济因素影响，部分小型水电站无法更换水轮机，笔者建议升级现阶段运行的水轮机设备，最大程度提升性能。第二，实地考察小型水电站水系，根据水系年流量、水流速等各项数据参数，针对性选取水轮机等核心设备，以此提高小型水电站运行效率。黄河水系等地区受到上述诸多因素影响，笔者建议专业人员以区域划分，各区域内水轮机、发电机等设备，根据各水电站周边水系实际数据进行集中调动。第三，增大小型发电站水域流量，以提高工作水头。此措施建议具体分为两方面：一方面，加高小型发电站堤坝或设置翻板闸，以增大水流量；另一方面，加强水头损失管控能力，以达到增大水头目的，升级、优化了小型发电站拦污和清污的功能。第四，小型水电站减容措施。此措施主要针对实际水流量低于设计预期水流量的小型水电站。针对此问题，可以根据实际水流量等数据参数制订设计方案，将水电站容量降低至合理范围。第五，小型水电站增容措施。此措施主要针对实际水流量高于设计预期水流量的小型水电站。针对此问题，可以根据实际水流量等数据参数制订设计方案，将水电站容量提升至合理区间。
3小型水电站自动化系统改造的分析
3.1计算机监控系统
监控系统是小型水电站自动化系统的核心，计算机监控系统可以根据水电站的实际情况，对辅助功能进行优化及改造，可以使计算机监控系统在实际应用的过程中发挥更好的控制功能。但是需要根据实际情况对水电站的计算机监控系统进行选择，一般情况下新建的水电站主要是以全自动化的计算机监控系统为主，但是在对相对老旧水电站进行改造的过程中，通常需要使计算机和常规控制设备相结合，进而实现水电站的计算机监控功能。计算机监控系统主要包括遥测、遥控、通信以及遥调4个功能，常用于语音、可视化以及视像等设备。
3.2消防监控系统
消防监控系统主要是对水电站进行火情监测，常设置在水电站的主厂房、副厂房以及主变区等重要部位。消防监控系统通常采用火情探测器，当有火情出现时，探测器就会发出一种信号，该信号经过一定的处理，进而产生相应的报警信号，并将处理的信息通过串行通信接口与水电站的计算机监视系统进行通信，确定火灾的具体位置及火灾处理措施，这种异步通信的方式对于火情的及时发现和解决有一定的积极作用。总之，水电站消防监控系统不仅具有一定的监控作用，同时在一定程度上实现了对水电站的通风以及灭火系统的控制。
3.3基础自动化元件及自动装置
自动装置能够独立指挥水电站的相应设备进行自动控制以及自动调节，自动装置是独立于计算机监控系统的装置，就水电站综合自动化系统而言，要想从根本上提高经济效益，就要保证水电站自动控制装置具有快速性、安全性、稳定性以及可靠性，并要与计算机监控系统进行合理配套。基础自动化主要是对水电站主设备和辅助设备的运行情况进行监视，对水电站机组以及辅助设备的自动化控制系统有保护功能。
3.4水文自动测报系统
在以往小型水电站运行的过程中，其主要是通过人工定期检查的方式对水位进行预测，但这一过程会消耗大量的人力、物力，并且无法对水电站的情况进行及时地掌握。而自动化系统中的水文自动测报系统可以自动地对水电站进行水利检测，主要是对水电站的各项水利信息进行实时动态监控，象水情、汛情等。并且水文自动测报系统的实时监控功能还可以及时地对水利信息进行收集、处理、预报。在小型水电站自动化系统改造的过程中，需要根据实际情况选择适当的通信方式，目前水电站中常用的是超短波通信、短波通信以及卫星通信方式。
结束语
自动化系统已经普遍应用于小型水电站中，因此需要对自动化系统进行科学合理的设计及优化，以此来对水电站进行现代化、科技化的管理。该文根据小型水电站运行特点提出了相应的自动化系统改造措施，并针对小型水电站的实际运行情况及运行需求，来对自动化系统改造措施进行应用及调整，使自动化系统在实际的应用过程中可以为小型水电站的运行提供保障。
参考文献：
[1]许珍玲.小水电站机组综合自动化系统改造[J].山东工业技术，2016（9）：292.
[2]郭婷.小型水电站自动化系统的设计与实现[J].山东工业技术，2017（24）：194.
作者简介：刘远福（1981-），男，浙江景宁人，工程师，从事水电站电气及自动化技术与运行管理工作。
论文作者:刘远福
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第11期
论文发表时间:2019/5/23
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