水电站电气自动化技术应用

周天银

摘 要：水电站属于我国基本供能系统之一，在我国经济和社会发展中有着重要地位。而在信息技术发展支撑下，水电站开始并轨发展自动化电气技术，一方面提升水电站运行效能，另一方面进一步保证作业人员的安全，取得了显著成效。基于此，文章以笔者自身工作经验为基础，以水电站中电气自动化价值为基点，探讨当前环境下水电站电气自动化技术应用，并在此基础上探讨该项技术在水电站中的应用策略，希望能对相关人员在该领域的学习和工作有所启发。

关键词：水电站;电气自动化;技术应用;对策

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）03-024-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.011

从水电站本质属性看，其不仅能满足地区供电，还能为地区其他生产活动奠定一定基础[1]。传统水电站需要多种岗位技能人员的相互支撑，才能保障水电站稳定持续运行，才能拥有良好的效能输出。而在现代电气自动化技术支撑下，水电站变得更加安全可靠、便捷稳定，实现了管理和运营上的精简效能。對此，梳理电气自动化技术在水电站中的应用，具有现实而积极的意义。

1 水电站电气自动化技术应用价值

在电气信息领域发展方向中，电气自动化技术属于核心发展方向之一[2]，尤其是该项技术在同农业、工业等领域并轨发展后，开始进入发展快车道，为社会建设和经济发展提供了新的增长点。水电站主要利用水的重力势能同机械能之间的转化产生电力，最终形成的电能具有清洁性与环保性。而结合这两者所形成的现代智能化自动技术，一方面拓展了电气自动化的应用路径，另一方面为水电站的运维转型发展奠定了良好基础。由此，电子自动化技术应用于水电站具有现实而直观的价值：

降低水电站运维资源成本。电子自动化技术由监控、信息收集、信息反馈、信息预警等系统组合而成，能为水电站运维人员提供更多的技术支撑，让其在及时掌握水电站运行状态的同时，理清水电站各个运行环节的不足，进而采取针对性技术维护措施或制定适应性管理方案，以达到降低水电站运维成本的目的。

提升坝后式混流式水轮发电机运行效能。水轮发电机组主要由励磁、调速、混流式水轮发电机及座环等构成，如图1所示。在此基础上，通过电气自动化技术的深入应用，能在提升水轮机运行效益的同时，提高水电站电能输出。究其原因，电气自动化技术能机械识别水轮机运行状态，并自动调整其运行不足或缺陷。即电气自动化技术主要通过监控和芯片等信息技术，检测水轮机异常情况，对收集的异常数据进行对比分析，然后汇集到计算机中央处理器中，利用逻辑程序识别水轮机运行情况。以识别到“水轮机出率下降”异常问题为例，电气自动化技术会及时向工作人员预警问题序列，并给出常见原因，如喷嘴堵塞、电站尾水位抬高及上游水位下降等。

提升辅助系统运行效率。水电站辅助系统主要包含升压站、调速系统、风油水系统及继电保护系统等[3]，而将电气自动化技术融入这些辅助系统，能在挖掘这些系统潜能的同时，保障其稳定运行，从而实际提升其运行效率。具体而言，通过电气自动技术监控识别系统，能及时检测辅助系统运行状态，如冷却风机故障等。

2 水电站运行中的电气自动化技术应用分析

2.1 自动检测

自动检测技术在水电站运行中起着重要作用，其目的是动态检测水电相关设备是否满足相关技术标准，是否满足精确化运转参数等[4]。其涉及的内容主要有：转速、转角、温度、水位、电流等系统参数;水库设备、变电开关、操作设备、辅助设备及发电机组等。当其检测完成后，会自动将检测结果汇集到主控系统，并生成可视数字或图像，为相关技术人员或管理人员行为活动提供方向和支撑。由此，当融入自动化技术时，水电站相关技术人员应对水电站所涉及内容进行全面分析，并充分分析两者结合参数，然后进行有机连接。同时需注意，由于自动监测技术本身属于精密产品，因此需要定期维护并及时解决其中的问题，以保障其能正常工作和监测安全，提升自动检测效率，助力水电站稳定运行。

2.2 自动控制

对于水电站系统效益而言，自动化控制技术能降低控制和管理成本。具体而言，自动化控制系统可及时控制电站相关设备启停和调相转发电。即当设定好相应参数后，自动控制系统会基于自动检测所提供的数据，就水电站异常故障，中止系统运行并向工作人员预警。同时，若发电机组出现问题，那么自动控制系统会依据相关参数诊断系统异常故障。如机组启动后不能建压，那么系统会分析是否存在起励接触器触点接触、触发电路和晶闸管及机组转速低等故障问题。在此基础上，相关工作人员应就自动控制系统给出的预警，有针对性地仔细检查相关设备问题，并做好预计的维护工作，以保障水电站的运行效益与效率。

2.3 自动操作

对于水电站效能而言，自动控制技术能依据其既定逻辑程序，保障水电站的安全与稳定。以闸门启闭自动控制为例，其能通过监控设备和配套开控制设备，动态控制闸门高度，如紧急停止、停止及上升等。其能通过自动控制系统收集上下游水位，并依据其收集的水位差自动控制闸门高度，具体如图2所示。

2.4 自动保护

在水电站运行过程中，电气自动化保护技术主要通过预定相关程序，主动检测水电站各个系统的运行情况[5]。若在检测过程中发现异常问题影响水电站运行，相关系统就会及时对比分析异常数据，并在判定事故等级的基础上启动保护措施并向工作人员预警。具体而言，若异常问题不会带来太大损害，即不会干扰机组正常运行，如机组冷却、温度超限等。此时，系统会主动向工作人员预警，在此基础上相关人员应动态监视，以合理措施对其进行相应保护。若异常问题紧急且危险，那么保护系统会主动采取保护措施，如关闭进水闸门中机组、配压阀、跳开断路器等，以避免调速器失灵或压力铜管爆破等情况发生。

3 水电站电气自动化技术应用建议

对于水电站中的电气自动化技术应用而言，相关人员应全面梳理两者契合点，关注两者结合参数，以挖掘电气电动化运行效能。

首先，搭建体系化控制系统。即要围绕水电站实际，搭建具有适应性的电气自动化控制系统。具体而言，在结构上要形成开放式体系;在系统配置原则上，要注意灵活性、可操作性、匹配性、合理性、经济性等因素;其终端连接设备上，应搭建主机——以太网模型，以防止互联网对系统的干扰;在运行与调试上，设计对应的匹配系统，提升自动化系统的控制层面。需注意的是，还应配备相应的数据存储中心，为水电站灌溉、发电、防洪等奠定数据基础。

其次，应强化作业人员技能素养。要想提升电气自动化技术运行效能，应不断提升现有水电站工作人员的技能素养。即不仅要求现有技术人员拥有基本技能，还应对电气自动化技术原理及操作技能予以相应掌握，这样便能达到降低安全隐患及提升电气自动化技术效能的目的。同时，为减少因工作人员操作失误、维护不到位等原因导致的设备故障，水电站要加强对技术人员和管理人员的工作技能培训。可以开展互助学习活动，实行轮岗制度，使不同岗位的技术人员都能了解彼此的职能，在员工临时调休的情况下保证其他员工也能完成该岗位的临时任务。对于新入职的员工要进行岗前培训，规范工作纪律。水电站可以不定期组织专家讲座，鼓励站内员工积极参与相关设备操作流程学习，鼓励员工学习新知识和技术。当然，为保持人才素养和基本素质，也应制定相应奖惩制度，以保障人才队伍技能活性。

4 結语

综上所述，在水电站运行中融入电气自动化技术，是水电站自身发展的客观需求，因此需对其予以相应重视。相关人员不仅应基于水电站发电技术调整电气自动化技术，提升两者的适应性，还应梳理电气自动化技术在水电站中的应用范围，调整水电站运维方式，达到两者结合的预计目的。对此，文章就其应用策略进行了详细梳理，具有一定的参考价值。

参考文献

[1] 刘利洲.自动关机装置在小水电站的应用[J].小水电，2020（5）：40-42.

[2] 王世奎，袁明星，次旦平措，等.DG水电站工程甲供物资称重自动识别系统应用[J].水电与新能源，2019，33（12）：37-39，59.

[3] 王广.水电站门式启闭机自动行走定位系统的研究与设计[D].长春：长春工程学院，2020.

[4] 王赵玺，宋春丽，徐涵.水电站火灾自动报警系统在消控中心的AB双平面设计与研究[J].数字通信世界，2019（8）：106-107.

[5] 李匡，郝建，张力.罗闸河一级水电站水情自动测报系统设计与实现[J].水电站机电技术，2019，42（3）：90-93.