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水電站電氣自動化應(yīng)用的意義論文
1水電站電氣自動化的主要內(nèi)容
1.1對水電站主要電氣設(shè)備的監(jiān)視、控制、保護(hù)
輸電線路、變壓器、母線是水電站的主要電氣設(shè)備，水電站自動化的重要內(nèi)容之一就是保護(hù)、控制、監(jiān)視這些設(shè)備，并以它們的運(yùn)行數(shù)據(jù)為依據(jù)對輸電線路是否暢通、母線是否異常、變壓器工作是否正常進(jìn)行判斷。對于潛在的安全事故，電氣自動化系統(tǒng)能夠通過及時的設(shè)備故障排除有效避免運(yùn)行故障，進(jìn)而為供電安全工保證。自動保護(hù)的情況包括對發(fā)電機(jī)組不會立即產(chǎn)生危害的非正常情況；在發(fā)電機(jī)組過速并且調(diào)速器失靈等情況時太靠斷路器并關(guān)閉進(jìn)水閘門。
1.2自動監(jiān)測和控制電站水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況
機(jī)組監(jiān)控設(shè)備是實現(xiàn)水電站發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況控制和的主要設(shè)備，控制室計算機(jī)從監(jiān)控設(shè)備及時接受機(jī)組的監(jiān)控數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序計算機(jī)對發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，并發(fā)出處理相應(yīng)問題的命令。
1.3監(jiān)視和自動檢測水電站輔助設(shè)備運(yùn)行情況
實現(xiàn)水電站自動化技術(shù)的基礎(chǔ)之一是檢測水電站運(yùn)行設(shè)備各項參數(shù)，其中控制設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、控制節(jié)點是水電站輔助設(shè)備運(yùn)行狀況自動檢測和監(jiān)視的基礎(chǔ)，計算機(jī)接受輔助設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，最終對輔助設(shè)備工作狀態(tài)和輔助設(shè)備的電流進(jìn)行判斷。
2水電站電氣自動化應(yīng)用的重要意義
2.1提升水電站運(yùn)行的可靠性
發(fā)電站運(yùn)行的根本任務(wù)是發(fā)電，在有效應(yīng)用電氣自動化技術(shù)和設(shè)備的條件下，水電站對各個系統(tǒng)的檢測工作可以通過自動控制系統(tǒng)精確、快速、及時的實現(xiàn)。同時各個系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)還能夠被自動控制系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄，對于異常數(shù)據(jù)該裝置可進(jìn)行自動報警，進(jìn)而保證水電站運(yùn)行故障的迅速排除。所以水電站電氣自動化應(yīng)用不僅能夠形成對發(fā)電機(jī)組故障的有效預(yù)防，還可以防止水電站因發(fā)電機(jī)組故障而產(chǎn)生了運(yùn)行事故，實現(xiàn)了水電站發(fā)電機(jī)組運(yùn)行可靠性的有效提升。與此同時，在自動裝置控制、操作水電站發(fā)電機(jī)組和輔助設(shè)備的情況下誤操作能夠大幅降低，改變了過去由于工作人員誤操作產(chǎn)生運(yùn)行事故的情況。
2.2保證電能質(zhì)量
衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是電壓和工頻，電網(wǎng)系統(tǒng)中有功功率的平衡會決定了工頻，而電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功功率則會對電壓產(chǎn)生決定性的影響。電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況事實發(fā)生改變，只有在電氣自動裝置的控制和作用下發(fā)電機(jī)組工作狀態(tài)才能實現(xiàn)及時、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，進(jìn)而在規(guī)定的范圍內(nèi)維持發(fā)電機(jī)組所發(fā)電能的電壓和工頻。
2.3提高水電站運(yùn)行是的經(jīng)濟(jì)性
只有水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行處于最佳狀態(tài)時，水電站才能提升運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)水電站具有多個機(jī)組時，要提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性還要依據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)分配給水電站負(fù)荷大小和水電站的具體情況確定機(jī)組最佳運(yùn)行狀態(tài)，通過最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)量的確定實現(xiàn)發(fā)電效率的最大限度提升。對水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成影響的因素較多，綜合性的利用水力資源是水電站運(yùn)行的特點，在人為控制的情況下水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求很難得到滿足。只有應(yīng)用電氣自動化的條件下，才能夠通過水電站自動控制裝置的充分利用提升水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
2.4提高水電站勞動生產(chǎn)率
通過電氣自動化的應(yīng)用，水電站日常運(yùn)行中的工作量大幅降低，只需要較少的工作人員就能實現(xiàn)水電站的正常運(yùn)行，同時工作人員的勞動強(qiáng)度也得到降低，勞動環(huán)境得到有效改善。這種條件下的水電站運(yùn)行、管理水平也獲得了大幅提升。與此同時，少量工作人員通過電腦對自動化設(shè)備進(jìn)行控制和操作，不需要過多人員的參與，這樣水電站的電能生產(chǎn)成本和運(yùn)行成本就得到降低，最終實現(xiàn)水電站勞動生產(chǎn)率的提升。
3水電站電氣自動化監(jiān)控模式選擇
3.1調(diào)節(jié)水庫式電站調(diào)速器中PLC應(yīng)用
通常來說，水庫式電站具有較大變化的水頭，其調(diào)速器和啟動開度的設(shè)計以水輪機(jī)為依據(jù)。但在發(fā)生水電站水頭降低或者水輪處于低水頭運(yùn)行的條件下，氣動開度需要通過更換新片或者開度指示儀中串接電阻實現(xiàn)。如果電站出現(xiàn)水頭遠(yuǎn)小于設(shè)計水頭時，就應(yīng)當(dāng)將芯片換回或者將串接電阻撤除。當(dāng)在運(yùn)用PLC可編程控制器的情況下，就能夠以水頭的高低進(jìn)行相應(yīng)程序的修改，通過起動開度和合理改變?yōu)槠浣】颠\(yùn)行提供保障。
3.2遠(yuǎn)程控制模式
當(dāng)前我國水電站的電氣自動化運(yùn)用中較為普遍的是遠(yuǎn)程控制方式，遠(yuǎn)程監(jiān)控通過多個CPU共同實現(xiàn)，這樣一個地方發(fā)生故障而影響整個控制系統(tǒng)的弊端就能夠得到有效避免，同時遠(yuǎn)程監(jiān)控具有控制更加合理、精確的優(yōu)勢，這不僅實現(xiàn)了降低成本的目的，還能夠大量減少電纜材料的應(yīng)用。由于遠(yuǎn)程監(jiān)控模式運(yùn)用的是CAN總線設(shè)計，這使得通訊速度受到一定影響，而水電站的通訊量很大程度上取決于水電站的規(guī)模。當(dāng)前，我國的水電站規(guī)模普遍較大，因為集中監(jiān)控模式具有限制通訊量的問題，所以在大型水電站的電氣自動化應(yīng)用中價值不大。
3.3現(xiàn)場總線控制模式
以太網(wǎng)、局域網(wǎng)、現(xiàn)場總線等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)場總線監(jiān)控模式實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線控制模式具有針對性強(qiáng)的特點，它在充分滿足水電站運(yùn)行需求的同時，在進(jìn)行間隔設(shè)計的基礎(chǔ)上使擬量變送器、隔離設(shè)備等字段設(shè)備數(shù)量大幅降低，并通過直接連接通信線減少了電纜的使用數(shù)量，在成本和通訊量上優(yōu)勢明顯。該系統(tǒng)中各個裝置具有相對獨立的功能，這樣系統(tǒng)的可靠性大幅提升，裝置間不會因為彼此發(fā)生故障而受到影響。當(dāng)前在水電站電氣自動化的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了電廠總線監(jiān)控模式。
3.4軸流漿式水輪機(jī)調(diào)速器中PLC的應(yīng)用
軸流漿式水輪機(jī)的葉片會隨著水不同能和導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)動作，這樣大幅增加了水輪機(jī)動行水頭范圍，進(jìn)而使水電站的經(jīng)濟(jì)效益大幅增加，所以當(dāng)前廣泛運(yùn)用于水電站中。但是由于水電站運(yùn)行過程中水輪機(jī)水頭變化和上下游水位變?yōu)榻?jīng)常和該設(shè)備的固定參數(shù)存在一定差距，所以發(fā)電機(jī)組經(jīng)常處于非最佳狀態(tài)運(yùn)行。因此，必須選擇能夠便程序的PLC作為發(fā)電機(jī)組的調(diào)整期，能夠變成控制器是PLC變速器的重要特點，可針對發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中不同水頭、上下游水位、手動協(xié)聯(lián)獎葉、手動協(xié)聯(lián)導(dǎo)葉，在PLC輸入獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線，進(jìn)而對原來的協(xié)聯(lián)曲線進(jìn)行修改，這樣發(fā)電機(jī)組就能夠處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
4結(jié)束語
本文分析了水電站電氣自動化應(yīng)用問題，以求為提升我國水電站運(yùn)行水平貢獻(xiàn)綿薄之力。但本文還存在一定局限，希望電力行業(yè)人員能夠加強(qiáng)重視，不斷提升水電站電氣自動化水平，最終提升水電站運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。
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