中小型水电站水轮发电机组的自动化改造探讨

刘敏

（中国葛洲坝集团机电建设有限公司，云南临沧，675811）

引言

现如今，随着我国经济及科技事业的快速发展，企业数量的不断增多，人们对用电需求也在不断的提高，仅仅只靠大型水电站来进行电力供输已经远远不能满足人们的用电需求，因此，我国各地河流较多的地区逐渐出现了很多中小型水电站，这些水电站对于那些小城市及农村地区来说，是非常重要的供电单位，很大程度的缓解了大型水电站的供电压力。不过，当下我国中小型水电站在建设的过程中仍然存在着一些不足之处，本文就对这些不足之处进行详细的解析，并提出一些自己的建议。

1 目前我国中小型水电站自动化中存在的主要问题

（1）我国大部分的中小型水电站在设计时都是仿照大型水电站的设计方案来完成的，所以在一些结构设计方面并不符合小规模水电站的运行能力。另外，在多数小水电站的设计及建设时现代科学技术还没有发展到现代这样发达的程度，计算机技术的应用并不是十分广泛，所以这些小水电站建设的资金投入量较大，对发电系统进行的程序操作起来也比较复杂，所以对其工作人员的技术能力及专业水平要求都比较高。

（2）这些小水电站由于建设时的技术水平及施工环境限制，站中的生产设备和相关构件的自动化性能都不是很高，因此造成了其自动化生产能力较弱的问题。加之，大多数中小型水电站运行中所使用的生产技术和机械设备都比较落后，有很多工作环节都需要使用人工操作手段来完成，所以造成中小型水电站运行效率不高的现象，而站内设施结构分布有比较复杂，操作起来非常麻烦，这就使得在电力生产和管理过程中对相关工作人员的能力技术要求非常严格，这些因素都会导致中小型水电站的运行成本增加。

（3）很多中小型水电站的建成时间都比较早，而当时的技术能力和科技水平建设出的水电站条件及生产能力无法实行现在的生产需求。所以无论是设备性能还是生产方式都比较落后，所以在现代化输电生产过程中，这些设备无法直接完成与计算机设备进行连接，这就为其实现自动化生产造成了很大阻碍。然而，若想对其进行自动化改造就需要投入大量的人力、物理和财力，不仅会耗费很长的改造时间，还会严重降低其正常的电力资源生产效率。

2 中小型水电站水轮发电机组的自动化

（1）水轮机转轮的运转效率普遍较低。很多专业人员都知道，转轮的运转效率直接影响着水电站的运行效率及电力能源生产力，如果转轮效率过低，那么将会导致电力生产量大幅下降，无法满足人们的用电需求，而当下很多水电站还在使用着建造时间过长的低效率水轮发电机组，不仅影响人们的用电质量，还会导致水电站的经济效益大幅下降。

（2）中小发电站内的水轮机发电机组大多数都是较为落后的老机器，水轮机与水轮发电机的型号选择不够合理，导致水力能源不能完全转化成电力能源，造成大量的能源浪费。

（3）这些中小型水电站在建设的时候，设计技术与设备安装技术都是较为落后的，一些设备的制造质量不够好，长时间的运行后很容易导致设备出现磨损、老化现象，严重的还会引发安全事故。

3 水轮发电机组的自动化改造

3.1 水轮发电机组的调控系统的自动化改造

用PLC取代水轮发电机组原有控制系统中的继电器，完成主要的控制功能和保护功能。与继电器相比，PLC更加牢靠稳定，不易出错，从而减少了检查修理以及维护的工作成本，并且在出错时，修理的目的明确，过程简单，针对性强。

3.2 PLC下游自动装置的改造

3.2.1 转速信号装置

转速信号装置是一种由原先非自动信号装置转化而来的自动信号装置。它能够实时监测发电机组的运行状况，如转速、转速百分百以及频率等等。还可以准确计算电力输出量，再根据电力输出量来向发电机组信号装置发出运转速度指令。

3.2.2 测温元件和测量装置

可以淘汰掉先前的温度测量工具与其他测量数据的设备，更换上多功能巡测仪，这一设备集多种功能为一体，可以根据实际情况来进行功能自动选择。此外，它还具有警报系统，如果发现设备存在不正常的情况，就会向外界发出警报，并自动开启机组保护功能，以便检修人员对其进行检修。

3.3 软件设计

这里的软件设计即为上文中提到的具有可编程的存储器的PLC控制系统中的软件程序。此软件程序大致可分为开机和停机两大主要步骤。水轮发电机组自动开机过程的程序可分为几个步骤，即开机指令是分步进行的：相邻两个设备的前一个设备受到开机指令并完成了该开机指令后一个设备才会接收到开机指令，而这其中前一设备的开机指令是否完成则是由其输送给 PLC控制系统的信号来表达确认的。PLC控制系统所操作的开机顺序简单清晰，便于识别。

4 结束语

对中小型水电站中的水轮发电机组进行自动化改造能够达成对能源进行节约的目标、大大减少水利生产所需耗费的资金，为我国经济的持续增长和综合国力的提升奠定坚实的基础，推动我国可持续发展目标落实。

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