浅谈高水头水电站电气自动化工程管理的应用

杨凯鹏

【摘要】根据我国水电站多为高水头、引水式的小容量水电站的特点，结合实际工作情况，通过对高水头水电站自动化运行管理系统进行优化，达到控制投资、增加实效的目的。本文就主要对水电站自动化运行管理相关问题进行了简要分析。

【关键词】高水头水电站；电气自动化 工程管理

一、高水头水电站水轮发电机组的选型措施要点

由于水电站的选址及设计必须根据开发河段的水力资源和开发利用的情况的不同进行选择，根据水电站的工作水头和引用流量范围的不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就会有不同类型和型式的水轮机来适应各种水电站建设的需要。

二、高水头小型水轮机组设计优化措施

针对运行中的高水头小型水轮机组的运行维护困难这样的情况，设计院与设备制造厂家进行了方案研讨，做出以下优化措施建议：推力轴承采用尼龙轴瓦，改进导轴承底瓦冷却装置降低轴承温度，同时润滑油改为自供内循环，取消油泵供油外循环冷却系统。简化供油供水系统，减轻运行人员的维修工作量及事故发生率。

随着计算机技术的快速发展，现代水电站自动化系统发展水平越来越高，微机监控技术与自动化仪器儀表在电力行业得到快速发展，促进了综合自动化系统在全国范围内的推广和广泛应用，先进设备在电力行业的应用，使得电站的运行更安全、更高效，技术和经济效益得到提高，加强水电站综合自动化系统的运行管理及维护，具有很强的必要性，是电站安全经济运行的前提和保障。

三、小型水电站综合自动化配置的必要性

水电站电气自动化可以有效提高电站运行效率，减少人力投资，并使水电站按照设定的程序准确运行。其自动化水平直接体现了电站的现代化程度，并且水电站的自动化能降低职工工作强度，提高输出电力的质量等。

水电站是现代电能生产的主要枢纽之一，通过电气设备将自然界水源用于电能生产，保障了地区能源供应系统的稳定运转。伴随着国内电能资源需求量大幅度增长，以电能生产多元化为趋势的电力作业模式正在推广，这促进了国内电气系统的自动化改造。

小型水电站自动化是科技发展的必然结果，小型水电站的自动化实施不能照搬大中型水电站的模式，过高的成本是小型水电站无法承受的，也容易造成资源上的浪费，同时也会影响水电站效率。为了更好地保证小型水电站运行的效率和稳定性，综合自动化的实施是非常必要的。一是有利于提高小型水电站的供电可靠性和供电质量；二是无人值守和少人值守节省了水电站的人力资源，使人力资源的配置更优化；三是符合水电站长期发展的要求和一次性的投资，支持了电站的长远发展，而且综合自动化的可扩展性确保了自动化本身的不断更新和升级，避免了大额度的二次投资，实现了一次投资，一劳永逸。

四、水电站电气自动化的内容

同时当水电厂工作机组发生事故或者系统运行频率降低时，可自行启动并投入备用机组，当发电系统的运行频率过高则自动停止部分机组的运行。

1、监控主要辅助设备运行状态

水电站的设备包括较多的辅助器件，这些器件的正常运行是保证机组正常工作的基础。

2、计算机监控系统概况

在小水电站综合自动化的应用中，采用的监控模式一般是计算机监控与常规监控相辅相成的模式。计算机监控系统结构可基本分为集中式和分布式。集中式结构的监控任务全部由一台计算机承担，可靠性较差。而分布式可分为全分布式和分层分布式。将系统的数据库信息分布到节点上，降低节点故障对系统的影响，提高可靠性和可扩充性的全分布式，由于投资大，系统复杂而不能成为小水电站的最佳选择。将与全系统性质无关的功能放在底层实现，缩短控制过程的时间，减少传输的信息量，为控制中心减负的分层分布式，在系统某部分出现故障时而不影响整体的正常工作，具有较高的可靠性、灵活性，综合而看，分层分布式可成为小水电站计算机监控系统的最佳选择。

3、消防监控系统

水电站内安装了先进的电气设备，高科技生产方式在水电站内得到普及应用，提高了水电机组的自动化控制水平。

4、自动装置系统

水电站掌握的控制技术先进，有助于电气系统多功能的自动化转换，使机组内控系统调度达到了最优化水平。

五、水电站自动化运行管理经验

1、形成“建管结合、无缝交接”的建设管理理念

“建管结合、无缝交接”是最终用户将要求向价值链的上游主动扩展并良性互动的过程。在工程建设过程中，接管方和建设方形成紧密工作伙伴关系，参与工程设计、招标与执行、设备监造与监理、现场调试、竣工验收等；将各项生产准备、自动化运行管理与工程建设紧密结合，直至工程完全交付使用。通过此理念，技术人员参与了建设全过程，减少了设备制造和安装质量等带来的不稳定因素。

2、建立和实施标准化管理体系，加强风险控制与预防

在总结投产发电后管理经验的基础上，科学辨识危险源和编制管理方案，逐步完善了以管理规范、设备规程与作业指导书为重点的管理标准和作业标准，并通过持续改进，实现了对电力生产和枢纽自动化运行的风险控制。通过建立和实施标准化管理体系，强化过程控制并完善评价机制，提高过程控制能力，增强风险控制与预防能力，为精益生产管理的实施创造良好的条件。

3、实行水文调度集中管理，发挥梯级电站综合效益

实现系统资源和信息资源共享，充分发挥梯级电站的综合效益。具体体现在以下方面：

（1）建立水情预报和采集系统，实时跟踪所辖电厂及上游电厂的机组发电情况、出库流量、坝上水位、坝下水位等，预测来水情况，实时调节流域水库的水量平衡，充分利用全流域的水资源，实现发电效益的最大化。

（2）根据机组特性，科学调整机组开机台数，合理分配机组出力，降低发电耗水率，提高机组效率，优化机组自动化运行工况，提高电站经济自动化运行指标。

4、集中控制，创一流管理模式

随着水电厂综合自动化系统的不断提高，电厂的运行管理模式逐步由“机电合一”到“无人值班（少人值守）”再到“远程集控” 。

5、成熟有效的培训体系

通过成熟有效、规范有序的培训体系，水电站自动化运行管理人员成长迅速，为新建电站培养和输出了大批的人才。

（1）建立适合本单位的专业培训计划，对新员工的实际操作、动手能力和专业技能进行有效的训练。

（2）编写系统的标准培训课件，由经验丰富专业技术人员编写标准课件，系统地对新员工开展培训。

结束语

水电站是电能生产的主要作业模式之一，借助水资源实现了电能生产的多样式发展，这对于促进电力产业结构升级具有实质性的意义。由于国内水电站控制技术条件有限，现有水电站生产方案依旧达不到先进的生产水平，设定自动化系统作业辅助才能提升资源的利用率。因此，高水头水电站电气系统控制必须朝着自动化方向发展，才能改变传统电气设备的功能缺陷。

总之，高水头水电站与其他小型水电站一样，其自动化运行管理系统不仅可以提高各设备的运行效益和发电的经济性，保障电能质量。随着我国对能源结构的调整，在未来，水资源将会得到更高的重视，相应的自动化运行管理系统也会得到更加广泛的应用。

参考文献

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