小型水电站电气控制及自动化发展应用路径研究

邓巧玲

摘要：随着社会的飞速发展，在科学技术的影响下，我国小型水电站电气自动控制发展技术水平逐渐提升，满足了现代人们生活中的需求，我国小型水电站采取了微控制系统，融合了传统的开发经验以及研究方法，在新时代背景的基础上，改变了传统的小型水电站模式，积极创新，对电气自动控制以及自动化在小型水电站中的应用提出了较大的改变形式。

关键词：小型水电站;电气控制及自动化发展;应用

新时代伴随着科学技术的提升，我国小型水电站中的设计模式发生了传统意义上的改变，在设计时采取了半自动或者全自动化的控制体系，以小型水电站运行过程中的安全为第一因素，运用科技手段，大大地减少了传统模式上人力资源，降低了运行过程中的资金，并在自动控制以及全自动控制的影响下，逐渐实现了“无人值班”，通过对全新小型水电站进行了全面的改革，进而能够实现小型水电站电气控制全部自动化。

1自动化监控系统主要设备以及功能

依照水利枢纽工程的运行特点，自动化监控系统主要采用分层、分布以及集中式的结构，通过这种结构设计，可以实现实时监测，同时，使用兼容性强、应用成熟的测控设备，可以进一步的提高整个系统的运行安全。

1.1可编程序控制器PLC

数据的采集和预处理主要依靠可编程序控制器PLC来完成，同时，PLC还具有控制操作与监视功能。自动化控制系统共設有4套PLC，1-3发电机组、4-6发电机组各设置一套PLC;变压器、供排水系统等公用设备也设有一套PLC。PLC可以与主控级进行通信，通过现场总线的方式来与微机保护装置、智能仪表、直流系统等进行通信，以实现向主控级传送所需过程信息的目的。而当系统有故障或者发生事故时，PLC也能将事故信息及时的传送到主控级。当PLC脱离主机系统时，可对枢纽进行监视与控制;当其与主机恢复联系后，又能自动的服从于上位机系统的管理与控制。

1.2监控计算机

自动化系统设有两台监控计算机，采用一主一从双机设备形式，实现对整个闸站的计算机监控系统的管理、数据的计算与处理、在线或离线计算的功能，以及生成各种图表、曲线，对事故和故障信号进行分析与处理等。两台监控计算机形成冗余热备，当主机出现故障时，从机可以立即接管主机的工作。监控主计算机主要由运行值班人员使用，可以进行图形的显示、数据图表的打印，整个闸站的运行监视与控制、操作控制命令的发布，工作方式的变更及语言报警等。利用监控计算机设备，只需依靠鼠标和键盘即可实现对闸站内所有操作的控制，通过显示器也能对处在运行中的设备进行实时监控，及时收获所需的各种信息，方便开发人员对应用程序做适当的调整。

1.3通信计算机

与其他系统和控制中心的通讯功能主要有通讯计算机负责，以访问主机数据库或者是其他方式来采集水泵和闸站设备的运行状态，随后上传到监控中心，监控中心接受到信号后发布指控指令，从而实现对闸站内所有设备的控制。

1.4综合保护装置

自动化系统配有两台微机保护装置，装置选用中文显示的多功能版，对故障信息进行记录，包括类型、动作值、时间信息和动作故障记录等多项信息，还可实现对远方、就地操作的开关、投退、保护定值的修改以及告警信号的复位。保护压板可用于保护投退，具有通信功能，可以不受自动控制系统的约束，作为独立设备对电气设备提供必要的保护，无论是在正常的电源切换还是出现事故的情况下，都能保证功能的不丢失，为电站安全运行提供可靠的保障。装置和自动系统之间的通信可通过各种类型的通信接口来进行，使用网络将信息实时发送至上级监控系统，并能及时的接受上级监控系统下达的各种控制操作命令。

1.5智能发电控制器

发电机组对水电站正常工作起着关键作用，因此选用6台智能发电控制器，例如PAS661A型智能控制器，该控制器能实现发电机组开关机全自动控制、水轮机调速控制、发电机励磁控制、发电机继电保护、准同期合闸、自动经济发电、数显仪表以及机组状态监视等八大功能。控制器课提供RS485通信接口，有效实现网络数据共享，对发电机组实行远程监控和集中控制，一台发电机组仅需一台控制器即可实现全机组的自动化。保证一键式开关机、快速准同期自动并网以及自动发电功能，同时根据水位来自动控制开关机，有效避免了水资源的浪费，实现水资源的高效和谐利用。

2自动化控制系统在小型水电站中的应用效果

2.1提高工作效率

传统的水电站主要依赖大量的人工操作，工作人员的工作任务重，工作效率低，通过采取自动化监控系统的运行管理模式，按照尽量减少值班人数、对水电站进行集中控制方式的原则进行设计，利用计算机监控系统可以实现对水轮发电机组、重要电气设备、相关辅助设备以及水工建筑物的实时监控，保证其安全平稳运行，如果发生故障也能及时得知，方便值班人员及时下达处理事故命令。相比于传统的管理模式，自动化系统减少运行值班人员达30%，有效实现了人员配置少和工作效率高的目的。

2.2实现经济运行

水电站的运行成本是一笔不小的费用，传统水电站管理模式下，无法对水位进行监控，从而不能以水位为参考，采取比较经济的发电模式，比较容易导致水资源浪费的问题，同时，由于工作量大，需要较多的工作人员来保证任务的完成，这也增加了水电站的运行成本。在自动化监控系统管理模式下，通过计算机自动监控系统可以随时获取水电站的实时数据，发电机组的运行状态可以按照水位采取更为经济的发电模式，实现对水资源的高效和谐利用，不仅提高了机组的运行效率，同时减少了人员成本，进而提高了经济效益，使得水电工程能够实现高效管理、平稳运行。

2.3保证安全可靠

在小型水电站中使用自动化系统，可以提高水电站运行过程中的安全性。通过关键点实施分组和分权限管理，保证只有拥有特殊权限的用户才被允许查看和进行相关操作，相对应的，用户也实施分类别与分权限管理，依照不同类别的用户对应不同的管理能力，并指定部分用户可以监控的画面以及允许修改点的数值。同时系统会考虑用户的操作习惯与操作步骤、通信、硬件软件设计的安全性等，会对每个功能的操作提供全面的安全检查与校核，一旦发生错误操作，系统将自动禁止同时发出报警信号，为水电站的安全运行提供强有力的保障。

3结语

随着小型水电站电气自动化控制技术的全面发展，科学技术的不断完善，以后必定会出现更高超的自动化装置，由于水电站自身条件设置的不同，自动化体系也各不相同，对设备的要求也存在一定的差异，虽然电气自动化控制装置在小型水电站占用的比例不算特别大，但是在资金比例方面占用一定的存在性，因此，在设计小型水电站设置中要安全生产，做到细节处理，避免闲置设备的存在，专业人员应综合考虑社会经济与科技技术与资金方面的因素，创造出安全可靠的小型水电站电气控制自动化使用方案。

参考文献

[1]彭松明. 小型水电站电气控制及自动化发展应用分析[J]. 环球市场，2018（20）：346-347.

[2]王慕翔. 小型水电站电气自动化应用探讨[J]. 城市建设理论研究（电子版），2015（21）：1880-1880.

[3]冯才伴. 小型水电站控制调节原理及其监控系统设计[D]. 广东：华南理工大学，2007.

[4]张珊珊. 农村小型水电站监控系统总体设计及关键控制技术的研究[D]. 黑龙江：东北农业大学，2013.

[5]余小玲，纪祥峰. 电气自动化技术在小型水电站中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版），2014（36）：7659-7660.

[6]张祖垚，孙海波，赵伟. 小型水电站电气自动化应用探讨[J]. 中国水能及电气化，2015（2）：29-31.