1、淺談電氣自動(dòng)化在水利樞紐工程中的應(yīng)用一、引言隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)迅猛進(jìn)展，電氣自動(dòng)化在水電站中也得到了廣泛應(yīng)用，這又主要體現(xiàn)在水電站的自動(dòng)化方面。水電站的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化的關(guān)鍵部分，是利用計(jì)算對(duì)整個(gè)水電生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控的“耳目”“手腳”，它擔(dān)負(fù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)組和幫助設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)出擬定的報(bào)警信號(hào)、執(zhí)行自動(dòng)操作任務(wù)。水電站自動(dòng)化的程度取決于電站的規(guī)模，電站的型式及主要機(jī)電設(shè)備的性能。水電站自動(dòng)化就是要使水電站生產(chǎn)過(guò)程的操作、掌握和監(jiān)視，能夠在無(wú)人(或少人)直接參加的狀況下，按預(yù)定的方案或程序自動(dòng)地進(jìn)行。水電站自動(dòng)化程度是水電站現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)又是水電站平安經(jīng)濟(jì)

2、運(yùn)行必不行少的技術(shù)手段。水電站自動(dòng)化具有提高工作的牢靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、保證電能質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等作用。二、水電站自動(dòng)化的內(nèi)容水電站自動(dòng)化的內(nèi)容，與水電站的規(guī)模及其在電力系統(tǒng)中的地位和重要性、水電站的型式和運(yùn)行方式、電氣主接線和主要機(jī)電設(shè)備的型式和布置方式等有關(guān)?？偟膩?lái)說(shuō)，水電站自動(dòng)化包括完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方式的自動(dòng)掌握、完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及其幫助設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視、完成對(duì)幫助設(shè)備的自動(dòng)掌握、完成對(duì)主要電氣設(shè)備的掌握、完成對(duì)水工建筑物運(yùn)行工況的掌握和監(jiān)視幾個(gè)方面。(一)完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方式的自動(dòng)掌握一方面，實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)和并列、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等的自動(dòng)化，使得

3、上述各項(xiàng)操作按設(shè)定的程序自動(dòng)完成;另一方面，自動(dòng)維持水輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，依據(jù)系統(tǒng)要求和電站的詳細(xì)條件自動(dòng)選擇最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)，在機(jī)組間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)安排，依據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整機(jī)組的有功和無(wú)功功率等。此外，在工作機(jī)組發(fā)生事故或電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，可自動(dòng)起動(dòng)并投入備用機(jī)組;系統(tǒng)頻率過(guò)高時(shí)，則可自動(dòng)切除部分機(jī)組。(二)完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及其幫助設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視如對(duì)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路各電量的監(jiān)視，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組和鐵芯以及各部軸承溫度的監(jiān)視，對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)工作的監(jiān)視，對(duì)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)工作的監(jiān)視等。消失不正常工作狀態(tài)或發(fā)生事故時(shí)?？焖俣詣?dòng)地實(shí)行相應(yīng)的愛(ài)護(hù)措施，如發(fā)出信號(hào)或緊急停機(jī)。(三)

4、完成對(duì)幫助設(shè)備的自動(dòng)掌握包括對(duì)各種油泵、水泵和空壓機(jī)等的掌握，并發(fā)生事故時(shí)自動(dòng)地投入備用的幫助設(shè)備。(四)完成對(duì)主要電氣設(shè)備(如變壓器、母線及輸電線路等)的掌握、監(jiān)視和愛(ài)護(hù)。(五)完成對(duì)水工建筑物運(yùn)行工況的掌握和監(jiān)視如閘門工作狀態(tài)的掌握和監(jiān)視，攔污柵是否堵塞的監(jiān)視，上下游水位的測(cè)量監(jiān)視，引水壓力管的愛(ài)護(hù)(指引水式電站)等。三、設(shè)備選型及自動(dòng)化設(shè)計(jì)隨著水電站自動(dòng)化水平的提高，水輪發(fā)電機(jī)組所需自動(dòng)化元件愈來(lái)愈多，其作用就愈重要。但由于目前主機(jī)配套的自動(dòng)化元件的性能不夠穩(wěn)定、靈敏度差、精度低等因素以及自動(dòng)化設(shè)計(jì)上的不足使水電站的自動(dòng)掌握的平安受到不同程度的影響，這就需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型和自動(dòng)化設(shè)計(jì)。(

5、一)PLC在軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)被廣泛使用于中低水頭電站。由于它的水輪機(jī)葉片隨水不同可與導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)動(dòng)作而使用水輪機(jī)的動(dòng)行水頭范圍增大。這樣可為電廠制造更多經(jīng)濟(jì)效益。水輪發(fā)電機(jī)組制造廠家為其制造的水輪機(jī)供應(yīng)了一組不同水頭下導(dǎo)葉開(kāi)度與漿葉轉(zhuǎn)角的協(xié)聯(lián)曲線，調(diào)整器制造廠按此曲線設(shè)置了調(diào)速器內(nèi)導(dǎo)葉與漿葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系。但是由于實(shí)際電站運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)水頭的變化及上下游水位的變化，與廠家供應(yīng)參數(shù)相差甚運(yùn)，故按協(xié)聯(lián)曲線運(yùn)行時(shí)機(jī)組運(yùn)行性能差不能達(dá)到最佳狀態(tài)。因此對(duì)于此類機(jī)組的調(diào)整器須采納可轉(zhuǎn)變程序的PLC可編程掌握器的調(diào)速器。在機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中和今后的運(yùn)行中可先針對(duì)不同水頭及上、下游水位及手動(dòng)

6、協(xié)聯(lián)導(dǎo)葉、漿葉，取得最佳協(xié)聯(lián)曲線而后修改原協(xié)聯(lián)曲線輸入PLC而使機(jī)組處實(shí)際最佳狀態(tài)。(二)PLC在調(diào)整水庫(kù)式電站調(diào)速器中的應(yīng)用水庫(kù)式電站的運(yùn)行水頭變化范圍大：此類電站的調(diào)速器和起動(dòng)開(kāi)度一般按水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭設(shè)計(jì)，但當(dāng)電站水頭降低，水輪機(jī)處于低水頭下運(yùn)行時(shí)，電液調(diào)整器往往不能使機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(自動(dòng)狀態(tài))為使調(diào)整器的起動(dòng)開(kāi)度增大，往往需更換芯片或在開(kāi)度指示儀中串接電阻而使調(diào)整器輸出值與開(kāi)度指示產(chǎn)生差值開(kāi)機(jī)組。當(dāng)電站水頭更小于設(shè)計(jì)水頭時(shí)，為使機(jī)組開(kāi)機(jī)不致過(guò)速，而又必需換回芯片或撤除串 接電阻，若采納PLC可編程掌握器，則可依據(jù)電站水頭凹凸，修改其程序來(lái)轉(zhuǎn)變起動(dòng)開(kāi)度即可。四、結(jié)語(yǔ)隨著電力電子技術(shù)、微電

7、子技術(shù)迅猛進(jìn)展，原有的電力傳動(dòng)(電子拖動(dòng))掌握的概念已經(jīng)不能充分概抓現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化系流中擔(dān)當(dāng)?shù)谝痪€任務(wù)的全部掌握設(shè)備。綜上所述，水電站采納綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后不僅提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和工作的牢靠性、保證電能質(zhì)量;而且提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件和削減運(yùn)行人員，從而提高電站運(yùn)行的效益，例如利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控水庫(kù)來(lái)水和中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)在內(nèi)的優(yōu)化運(yùn)行，曲線繪制及科學(xué)調(diào)度，多發(fā)峰電等，每年可增加發(fā)電量2%左右;同時(shí)采納計(jì)算機(jī)監(jiān)控電站各種參量及運(yùn)行工況后，準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺(jué)并排解事故隱患，事故后能準(zhǔn)時(shí)處理事故，避開(kāi)事故擴(kuò)大，盡快恢復(fù)供電使系統(tǒng)事故率下降，處理事故時(shí)間削減，如此每年增加發(fā)電量1%左右;另外采納計(jì)算機(jī)監(jiān)控在削減人員的同時(shí)也削減了相應(yīng)的生活辦公設(shè)備和工資支出，因而能產(chǎn)生巨