（湖北省高关水库管理局 湖北 荆门 431806）
【摘 要】随着我国国民经济的迅速发展，计算机系统得到广泛的普及，自动化技术也引入到水电站中。自动化技技术在水电中的所起到的作用主要是监测和控制，监测水电站是否处于安全运行状态，控制水电站所以机器设备的启动、暂停等。文中笔者介绍了水电自动化技术的一些内涵，并分析了水电站引入自动化技术后所能起到的重要作用，并结合实际案例分析自动化技术的应用。
【关键词】自动化技术；水电站
【中图分类号】TV736 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）12-0170-02
1.水电自动化技术概述
水电站的地理位置一般比较偏僻，远离城镇，其职工生活环境也相对落后。引入自动化技术对水电站进行改造，运用计算机监控系统替代原有的人工操作，提升工作效率的同时也改善了水电站员工的工作生活环境。
近年来，我国国有企业不断改革，国家电力体制也处于不断改革中。2002年国务院在下发的《电力体制改革方案》中,确定“厂网分开、竞价上网”的电改。在这样的背景下，水电站引入自动化技术势在必行，想通过传统的人工操作，很难跟市场竞争，势必会造成两难处境。哪怕是争取到发电上网机会，也会因为传统的人工操作和落后陈旧的设备的原因，使得发电上网的机会得而复失，使自身效益受损。由此，引入自动化技术势在必行，一定要实现水电站的自动化运行。
2.水电自动化技术的重要作用
（1）自动化技术可以有效整合利用资源，降低水电站的运营成本。自动化技术系统由计算机系统与智能配电系统组成，在其运作过程中，计算机可以基于水电站的实际运作状况，联合智能配电系统对水电站的资源进行合理分配，即做到机组的最优调度、设备的最优使用、人力的最优利用。在这样的控制调配下，水电站的运营成本将会得到合理的控制，最终获得更高的经济效益。
（2）为电能质量提供保障。众所周知，影响电能的质量的指标有很多，其中有两个指标尤为重要，那就工频和电压。而在电网系统中也有两个重要的系数会影响到电能的质量，其分别是无功功率和有功功率，有功功率的平衡会影响到电网的工频，无功功率的平衡则会影响电网的电压。举例来说，在电网系统中，正在运行中的发电机组，其电压偏移率超过5.0%，工频偏移程度超过0.2～0.5Hz，则会产生过压的问题，直接影响了发电机组的正常运行。引入自动化技术则不会出现类似情况，计算机监控系统会随时对发电机组进行监控，并对其进行精确调整，确保工频和电压一直处于既定范围之内。计算机监控系统既保证了发电机组的正常运行，也保证了电网的稳定。
（3）引入自动化技术后生产效率会明显提升。未引入自动化技术时，经常会出现人为的生产事故，并且水电站的运营成本随着劳动力成本的增加而增加。人作为工作的主体，在故障排查时会起到积极的作用，对提高发电机组的工作效率不会产生影响，出现人为的生产事故时还会起到反面作用。引入自动化技术后，人员需求量减少，人为的生产事故大大减少使得水电站的运营成本明显降低。计算机监控系统工作时会对一些故障进行分析，并采用相应措施，减轻工作人员劳动强度的同时，还提高了生产效率。
（4）水电站运行更加安全可靠。上面几点也提到过，计算机监控系统会对水电站内的发电机组及主要设备进行监控，并自动将其工作情况汇总成工作日志，以供管理人员查阅。在监控过程中如果发电机组发生突发故障，系统会自动发出警报，提示给管理人员，及时维护。也就避免了故障出现后没有及时被发现，而造成更严重后果。水电站引入自动化技术后，在计算机监控系统中设置好相应参数后，会避免人为错误操作而带来不良生产事件。
（5）避免浪费，提高运行的经济性。在水电站原有的操作过程中，人作为工作的主体，它受到各方面的影响，可能会造成各种资源的浪费。引入自动化技术后，利用自动化控制系统可以最大限度的杜绝浪费情况。
综上，水电站在引入自动化技术后，在计算机控制系统的监控下，水电站可以最大限度的利用资源，对电能进行合理的调度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自动化控制系统，在安全运行的基础上，合理选择开机数量，使发电机组运行达到最大效率。在避免浪费的同时，还提高了经济效益。在自动化技术的合理调度下，水电站可以充分利用水资源，对于梯级水电站是非常重要的。水电站的存在不仅仅是起到发电的作用，它还有其他非常重要的作用，比如，灌溉、防洪等。多功能也就面临着多要求，在这背景下仅仅依靠原有的人工操作是很难做到的。目前很多水电站都说具有调节能力，运用自动化技术不仅需要对来水做出预判，还需要在计算机监控系统的监控下，综合水位和流量，并通过发电机组的参数，按经济运行程序进行自动控制，大大提高运行的经济性。
3.水电工程中自动化技术的应用
3.1 某技术改造水电站概况
某中型水电站于上世纪90年代建成，其总装机容量为3×250kW，建于当地水库。该水电站在2013年进行技术改造，并引入自动化技术。技术改造后装3台GD007-WZ-60型水轮机，额定水头14.5m，额定流量2.13m3/s，额定转速1000r/min，额定出力272kW，设计效率88.5%；配SFW250-6/590发电机，额定出力250kW，转速1000r/min。总装机容量为3×250kW，配YWT型调速器，并引入相应自动化控制技术。
3.2 自动化控制系统的总体布局
水电站技术改造后引入的自动化控制系统，从下往上分别有以下几层组成，分别为：现地级控制层、电站级控制层和水库中心监控层。其中中心监控层配置于水库枢纽，负责对水库枢纽进行监控。各控制层配置如下：
（1）现地级控制层。
现地控制系统的主要组成部分就是现地控制单元LCU（Local Control Unit），在早期曾采用过与电网调度远程终端RTU（Remote Terminal Unit）同样的名称，考虑到LCU的含义更确切，自1991年“现地控制单元学术会议“之后，基本上统一称之为LCU。负责收集生产过程中的信息，并执行对生产过程的控制，独立实现数据采集和处理、事故检测报警、控制调节、设备的继电保护等功能。其控制对象主要包括水轮发电机组、油、水、气系统等辅机设备及发电机测温、继电保护、输配电等。
（2）电站级控制层。
一般水电站自动化控制系统采用分布式体系结构，其中电站级控制层最为重要。电站级控制层一般位于水电站控制室，主要由数据服务器，工作站，打印机， UPS电源等组成。电站级控制层设备与现地控制单元（LCU）间采用TCP/IP网络协议。操作站为两台互为热冗余工作站级计算机组成，完成对全厂的安全监控、事故处理及人机联系等功能，其软件系统提供网络WEB发布模块接口。
（3）水电站的中心监控层。
这一层位于整个水电站调度中心，主要包括数据库服务器、WEB服务器、其它相关监控主机、监测控制软件和视频主机等。实现对水库枢纽各系统主要参数和设备运行状态的监控。本电站自动化系统属水库枢纽自动化系统的一个子系统，本电站的电站级控制层负责与水库中心监控层通讯交换数据、指令。
技术改造后，该水电站采用了微机继电保护装置。该装置是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。是用于测量、控制、保护、通讯为一体化的一种经济型保护。微机型继电保护装置通过前面板的MMI或者自动化系统的ECP软件进行配置整定，输入相关参数。保护装置通过这些参数进行保护功能和测量功能的计算，一旦发生故障需要进行保护时，继电保护装置能自动动作进行保护，并将相关故障信号通过ModbusPlus通讯接口以及常规I/O接口送电站计算机监控系统，并在电站级控制层的工作站报警、显示详细的事故或故障信号，并通过自动化系统进行控制，调整全厂的运行状态，完成故障对应的全厂保护动作，并形成故障录波等操作记录。主要继电设备保护包括：①10kV线路保护；②发电机保护；③主变压器保护；④厂用变压器保护。
参考文献
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[3]张健，王霖.电气自动化在水利水电工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2015(10)．
论文作者:曾军华
论文发表刊物:《建筑知识》2017年12期
论文发表时间:2017/7/13
标签：水电站论文; 技术论文; 机组论文; 现地论文; 电站论文; 监控系统论文; 水库论文; 《建筑知识》2017年12期论文;