水力电站自动化系统常见的问题与策略

罗刘军

[摘 要]随着社会与经济的发展，水力发电作为一种可再生的清洁能源必将日益得到重视和开发。因其重要性所致，水力发电过程自动化学科必将进一步获得发展，其主要特征将呈现：集水力发电、控制理论、智能科学、自动化技术、信息科学与技术于一体的跨学科的学科分支。其内容可归结为：以控制理论、可靠性理论、智能科学为理论基础：以计算机技术、网络技术、信息技术为主要手段；以实现水力发电过程控制、维护、管理综合自动化。达到优质、可靠、高效的目标。

[关键词]水力发电站 自动化系统 常见问题 策略

中图分类号：F927 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0008-01

水电站是庞大而复杂的项目，因为系统复杂，运营商需要自动化，可以减少大量的管理人员，可以大大降低电力企业的人力资源成本。同时，水电站的维修、保养工作是很复杂的，但却是非常重要的，通过自动化可以对这些活动进行集中管理，有助于提高效率；自动化的另一个优势，可以大大减少人为造成的误差，从而提高设备完好率，保证供电的电能质量，确保安全运行，提高经济效益。

一、水力发电站自动化的意义

1.1 提高电能质量，降低发电成本

水力发电站运营提高自动化水平，能够改善电能质量，降低发电成本，提高市场竞争力。随着国家电力体制改革的发展和农村经济的发展，村办企业、乡镇企业的规模越来越大，提出了电网的电能质量和安全稳定运行更高的要求。从应用的角度来看，电力自动化系统具有突出的优越性。

1.2 提高水电站的运行可靠性

水电站设备故障，事故的操作是突然的，如果操作者发现不及时或处理不当或误操作将引起设备损坏或发生事故，造成极大的危害。自动控制系统控制、监测、保护设备可以通过自动装置来完成；出现故障时，能够及时停止运行，及时采取关阀保护措施，避免设备损坏，扩大水电站事故，保证水电站的安全性和可靠性的设备操作，也能保证电网的稳定性操作。

1.3 减轻人员的劳动强度和减少运行人员

设备的控制调节操作，水力发电站自动化可以实现自动化操作，而不是工作人员记录数据、报表打印，大大减少操作人员的工作量，可以减轻劳动强度。由于操作人员减少，发电厂的生活设施和其他基础设施可以相应减少、简化，减少非生产性的开支，而且降低运营成本和水电站发电成本。

1.4 提高水电站发出的电能质量和电网运行的稳定性

近年来，随着工业的发展和山区农村农业电气化，人民生活水平的提高和家用电器不断增多，对发电站供电质量和电网运行的稳定性也提出了更高的要求。如水电独立运行担任调频任务的水电站、机组，频率和电压偏差的要求较高，如果采用手动调节，不仅劳动强度大，而且调整质量差，不能保证频率和电压恒定，所以只能靠自动控制设备来完成任务；针对电网基本负荷，水电站的单位必须根据水的条件或水电站调度指令的不同时间，根据有功功率给定的（或功率因数）操作，依靠人工控制，往往有滞后现象，水力发电站自动控制可以解决这个问题。

二、电站自动化常见的问题

根据各站自动化设备自投运以来的运行情况，综合起来出现的故障大致有以下几类：

2.1 基础设备部分故障

经过改造后的电站，有时不能进行微机操作自动开机，故障原因其实是出在基础一次设备、二次设备部分或者是基础元件部分，由于没有正确反映设备运行状况，设备节点信号未给到自动控制屏，导致开机条件不满足或开机过程受阻，此类故障一般出现在刚投运时，由于对新设备操作原理不熟悉或对故障判断不清楚所致。对于新站建设，一般此类问题较少，对经过自动化改造的老站，一定要根据试验规程定期作设备预防性试验，及早发现运行设备所存在的问题，防患于未然，保证设备安全运行，这是综合自动化系统发挥其作用的基本前提。

2.2 自动化设备元件部分故障

新设备投运不久（一般在半年内），一部分设备暴露出其故障状态，这是很正常的，及时发现并在厂家规定保质期内进行更换，以后此类故障会渐渐减少。

2.3 微机监控部分故障

工控机虽然都能在艰苦环境下长期工作，但也要细心维护，常见故障有：监控系统软件故障、操作系统故障、工控机硬件故障等，经过不断调试，一般监控系统软件故障会逐渐减少发生几率，操作系统故障一般是软件部分引起，由于Windows操作系统本身存在的一些缺陷或操作不当或是机内灰尘较多，就会出现操作系统发生莫名故障，一般经过重新启动（冷启动/热启动）即可继续使用，若出现故障频繁则要及时处理，进行系统重装和机内清洁，工控机硬件故障一般出现几率很小，但是要注意硬盘数据的备份以防不测。

2.4 PLC部分故障

PLC是系统的大脑部分，PLC故障分软件故障和硬件故障两种情

况，对于PLC软件（程序）方面出现故障，一般厂家设计软件时都考虑了软件进入“死区”时的复位程序，即出现软件运行进入“死区”时进行冷启动和热启动可使程序重新正常运行，所以只要在出现此类故障时进行热启动或冷启动（断电重启）就可以恢复正常运行；对于PLC硬件故障出现几率更小，如果出现只能找出故障部分模块，对出现故障部分PLC模块更换。

2.5 自动化系统网络间通讯故障

自动化系统一般都组网通讯，有的还与调度进行通讯，通讯部分是自动化系统的“交通要道”，要及时排除故障。出现自动化系统网络故障要借助通讯管理软件进行故障查找和分析，分清楚是软件导致还是硬件部分导致的，软件部分导致的要进行软件恢复，硬件部分故障要查找出故障点，及时恢复通讯。

三、解决问题的策略

（1）对新设备的管理，要实现少人值班或无人值班，必须根据自身情况建立一套行之有效的运行管理制度，以此来规约调度部门、技术部门与运行部门之间的责任关系，建立对于新设备的正常巡视、维护、倒闸操作、事故处理等问题相适应的运行管理机制。

（2）运行方面，对于电站的综合自动化系统，它使得电站设备的操作难度减小了，可靠性提高了，劳动强度减小了，安全性更高了，但技术含量的提高也使得对新设备的管理提出了新的要求，维护人员和电站运行人员应当全面学习新设备的系统结构、运行原理、操作要领、设备注意事项以及一些设备运行状态判断方法。要做到以下几点：

①对常规自动化仪表、专用装置，如温度巡检仪、转速信号装置，尤其是自动准同期装置，要掌握其操作，要了解其基本原理，出故障时要准确判断出故障部分及故障原因；

②对于PLC的开入量、开出量指示，PLC的状态指示，网络通讯的运行指示要知晓其含义，及时发现故障；

③对常规自动化仪表如传感器、变送器要定期巡视检查，在有条件时（如机组大修时），要进行清洗，必要时进行检测或更换；

④对后台微机监控部分，要熟悉其基本操作，熟悉监控软件的操作与应用，掌握基本的操作系统知识，熟悉UPS的基本工作原理及操作；

⑤对微机监控直流系统，要掌握其操作，铅酸免维护电池虽然是“免维护”，但并非任其自然，必要的清洁、定期进行放电/充电仍然是必要的；

⑥对微机软件部分，要有专人进行维护。对于监控微机的重要部分如数据库部分，要由专人设置密码进行权限管理，数据库是监控软件的核心部分，也是重要的资料来源，对微机中的数据应当定期进行备份，历史数据要存档以备查用，要定期用经常升级的杀毒软件查杀病毒保证数据安全，微机软件故障同样属于设备故障，定期备份有利于迅速恢复微机监控系统的正常运行，历史数据的备份存档对设备的运行状态分析也具有重要意义。水电站现场条件艰苦，工况复杂，对自动化设备的维护要定期进行，全面维护，以保证系统的安全可靠运行；

⑦加强人员培训，提高电站运行人员的综合素质。“以人为本”是企业永恒的主题，加强人员培训，适应新技术的发展，对保证设备的安全运行有着至关重要的作用。

四、结束语

水力发电站是保证电网供电质量的最佳选择，发展前景广阔。笔者希望借此文让广大电力工作者重视水力发电自动化系统存在的问题。树立人与自然协调发展的观念，打好能源攻坚战，做好国家建设的后盾。