水电站自动化技术及其应用的研究

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1、水电站自动化技术及其应用的研究【摘要】文章从我国水资源概况入手，详细阐述水电站自动化的作用、内容，进一步探讨水电站自动化技术的发展方向，水电站综合监控系统的构成、特点和功能及其在水资源开发利用过程中，水利枢纽工程建设中的应用。【关键词】可编程序控制器（PLC）；智能I/O;综合监控系统；SOE点；自动发电控制AGC;自动电压控制AVC我国具有得天独厚的水能资源，理论上全国蕴藏总量量为亿kW，技术可开发量为亿kW,年发电量19200亿，占世界总量的％，居世界首位。据统计，2000年我国水电装机容量为7500万kW，开发率仅为％。与其它发达国家相比我国水能资源开发利用水平还很低，水

2、电站自动化程度还很落后。如何逐渐加大开发力度，利用好丰富的水能资源对于我国的现代化建设和可持续发展战略的实施，具有十分重大的意义。（一）水电站自动化概述1.水电站自动化的作用水电站自动化就是要使水电站生产过程的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。水电站自动化程度是水电站现代化水平的重要标志，同时，自动化技术又是水电站安全经济运行必不可少的技术手段。水电站自动化的作用主要表现在以下几个方面：(1)提高工作的可靠性：水电站实现自动化后，一方面可通过各种自动装置快速、准确、及时地进行检测、记录和报警，既可防止不正常工作状态发展成事故，

3、又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性。另一方面，通过各种自动装置来完成水电站的各项操作和控制(如开停机操作和并列)，不仅可以大大减少运行人员误操作的可能，从而也减少了发生事故的机会；而且还可大大加快操作或控制的过程，尤其在发生事故的紧急情况下，保证系统的安全运行和对用户的正常供电，具有非常重大的意义。(2)提高运行的经济性：水电站实现自动化后，可根据系统分配给电站的负荷和电站的具体条件，合理地进行调度，保持高水头运行，同时合理选择开机台数，使机组在高效率区运行，以获得较好的经济效益。如何实现各电站合理最优调度，避免不必要的弃水，充分利用好水力资源，对于梯

4、级电站来说尤为重要。此外，水电站通常是水力资源综合利用的一部分，要兼顾电力系统、航运、灌溉、防洪等多项要求，经济运行条件复杂，单凭人工控制很难实现，实现自动化以后，将有助于电站经济运行任务的实现。特别是对于具有调节能力的水电站，应用电子计算机不但可对水库来水进行预报计算，还可综合水位、流量、系统负荷和各机组参数等参量，按经济运行程序进行自动控制，大大提高运行的经济性。(3)保证电能质量：我们知道，电压和频率作为衡量电能质量好坏两项基本指标。电压正常偏移不超过额定值的±5%，频率正常偏移不超过额定值的士〜HZ。电压或频率的的稳定主要取决于电力系统中无功功率和有功功率的平衡。因此要

5、维持系统电压和频率在规定范围内，就必须迅速而又准确地调节有关发电机组发出的有功和无功功率特别是在发生事故的情况下，快速的调节或控制对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，而这个过程，单纯靠手动操作，无论在速度方面还是在精度方面都是难于实现的，只能借助于自动装置来完成。可见，提高水电站的自动化水平，是保证电力系统电能质量的重要措施之一。(4)提高劳动生产率、改善劳动条件：水电站大多地处偏僻山区，远离城镇，职工长期生活在较差的环境之中水电站实现自动化后，很多工作都是由各种自动装置按一定的程序自动完成，用计算机监控系统来代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动，大大改善运行人员的工作和

6、生活环境，减轻了劳动强度，提高了运行管理水平。同时还可减少运行人员，实现无人值班(或少人值守)，提高劳动生产率，降低运行费用和电能成本。1.水电站自动化的内容水电站自动化的内容，与水电站的规模及其在电力系统中的地位和重要性、水电站的型式和运行方式、电气主接线和主要机电设备的型式和布置方式等有关。总的来说，水电站自动化包括以下几个方面：(1)完成对水轮发电机组运行方式的自动控制：一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化，使得上述各项操作按设定的程序自动完成；另一方面，自动维持水轮发电机组的经济运行，根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现

7、负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动调节机组的有功和无功功率等。此外，在工作机组发生事故或电力系统频率降低时，可自动起动并投入备用机组；系统频率过高时则可自动切除部分机组。(2)完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视：如对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组润滑和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。出现不正常工作状态或发生事故时，迅速而自动地采取相应的保护措施，如发出信号或紧急停机。(3)完成对辅助设备的自动控制：包括对各种