水力发电自动化系统存在问题及其控制措施分析

陈少泽

（华电福新能源有限公司池潭水力发电厂，福建 三明 354400）

引言

随着科技的不断发展，人们的生活质量也变得越来越高。但与此同时，在社会的进步之下，人们的需求量也变得越来越高。为了更好地保障人们的生活水平质量，就要进一步地推动科技的发展。自动化系统，从字面上来讲就是对生产的某一些过程进行自动控制。自动化系统起源于西方发达国家，引入我国的时间是比较短的；但同时，它在我国的发展速度确实是非常快的。自动化系统最大的应用就是能实现传统工业模式到现代工业模式的转变。就目前的发展速度来说，自动化系统的前景是极为广阔的，而且它也是时代的必然要求，所以在未来很长一段时间内，它都是一种主流的趋势。随着科技的不断发展，各种与自动化控制有关的设备也被研发出来，它们的功能也更加多元化，操作难度也变得越来越低，非常适合大规模推广。

一、分析自动化系统在水力发电中的作用

（一）提高生产工作准确性

实际应用该系统时，可以对及其设备的参数和数据进行采集和分析，因此可以较好的完成水力发电各项工作，完成的方式便是应用自动化设备，这些自动化设备的应用能够减少人力造成的误差，不仅能提高总体生产效率，也能减少人力的使用。这些自动化设备最大的特点就是准确性较高，当面对一些事故时，它们可以用已经输入的程序及时地做出最准确的反应，以此来保障生产的安全。在水力发电的过程中，往往需要大量的水资源作为载体，有一定的危险性。人们如果遇到了一些意外事故，往往由于紧张而很难做出正确的反应，这就导致了一些生产事故的发生。此外自动化控制系统应用能够很好地解决这个问题，更好的保证生产工作的准确性和高效性，从这个方面分析，其应用是必然的。

（二）提高运行系统的经济性

在应用的过程中，发电厂可以根据本厂的实际情况，对水资源进行合理的调配，水力发电厂通常应用水资源之间的势能进行发电，认为控制水资源的高度可能会使水资源发挥不出最大的作用。在这个情况下，我们就可以用自动化控制技术对水资源和电力资源进行调度。调度的最终目的就是在满足基础生产并且保障生产安全的大前提下，最大限度地减少生产中不必要的损失。如果能把损失率降到最低，那么生产成本也会随之降低，从而取得更多的经济效益。

（三）提高生产效率

水力发电厂内部结构是比较复杂的，通常会应用到较多的大型机器，这些大型机器在使用的时候会存在较大的噪音问题，为了避免对周围产生影响，水力发电厂通常都是坐落在偏远的地区。因为涉及的要点较多，所以水力发电厂的复杂性强度也比较高。在这种情况之下，如果能运用自动化系统，就可以较好地解决这些问题。自动化系统的高效运用，可以真正地实现计算机代替人对生产进行控制，这样就不需要使用大量的人力了。从这个角度来说，它的运用真正地解放了劳动力，把人力资源从烦琐复杂的工作中解放出来，而且也能够进一步地提高了生产效率，是非常契合工业发展观的。此外自动化控制系统的应用也能有效的改善水力发电厂周围的环境，使其生产环境不再恶劣，周围的生态系统也会得到相应的保护，践行了科学发展观的理念。

二、分析水力发电自动化系统建设存在的问题

（一）由于系统的控制和维护以及管理相对比较落后

在水力发电站自动系统中，控制模块是最先被开发出来的，但是多数的水力发电站自动化系统中，其管理工作主要集中在财务管理和物资管理方面上，将其经济管理放到了首要位置上，仅仅只有一小部分的研究和控制技术存在密切联系。在此之外根据维修模块工作而言，其自动化程度依然远远落后于控制模块和管理目标，整体的维修自动化水平相对比较低，多数的维护模块仅仅只是提供了维护的计划，并且在水力发电自动化系统中，实际的维修工作依然需要人工进行实现操作。

（二）由于系统控制和维护和管理间缺少相应的联系

在一些重大决策的过程中，各个部门是各司其职的，信息共享的程度相对比较低，不管是水力发电自动化系统在实际进行维护和控制以及管理的过程中，任何模块要想正常和稳定的运行都是离不开其他模块的相互支持和信息共享，因此在实际进行工作的过程中，必须要提高其相互之间的联系，使其能够更好地保障各个方面的工作得到顺利开展，也能够促进水力发电站自动化控制系统更加高效稳定的发挥出自身作用。

（三）由于对当地人文环境带来影响

对于水力发电工程而言，在实际进行建设的过程中将会不可避免的对当地的水域环境带来影响，比如水域底部的冲淤发生了一定程度的变化，水生态环境也会受到不同程度的破坏，水电站的建设工作并不能够满足环境友好型社会建设发展的必然要求。此外一些大型的水力发电工程在实际蓄水过程中，将会有可能淹没一部分居民区，从而为当地的居民生活和工业发展带来不同程度的负面影响，进而对社会经济建设发展带来一定的阻碍，因此在实际进行建设的过程中，必须要引起足够的重视。

三、控制措施

（一）合理的应用计算机监控系统

大家都知道，计算机系统是自动化系统的核心所在，在计算机系统中，应用比较多的便是监控系统，监控系统可以对水力发电厂的各个环节进行有效的监测进而对其使用的技术和取得的数据进行合理的控制，这样对于水力发电厂的整体效率进行提高是存在较为重要的帮助。在现行监控系统的运用中，所运用到的具体设备比较多。一般根据实际情况的不同，采用的系统也往往会有所差距。大多数水电厂采用的是语音报警系统。语音报警系统的应用较为广泛，取得的效果也是比较好的，它通过语音报警的方式来提醒工作人员，在很大程度上减少了一些事故的发生。另外，网络通信子系统的应用也比较多。不过它的应用一般是与办公信息网络子系统进行配合的，这两者的配合才能更好地发挥出监控的实际作用。但是在多数的监控系统之中，都是应用到了GPS 时钟系统，这个系统是十分关键和重要的，能够有效地判断时间，能够查出事故问题的任何一个节点，但是需要引起注意的是，这个系统一般都是通过人和计算机交互页面运行的，因此可以给人们一个十分直观的感受，这些监控系统的应用，是真正的解放人力，实现了“无人值班”的梦想。

（二）合理的应用水轮机调速系统

在一般的水电厂中，除了计算机监控系统的应用之外，对与水轮机调速系统的应用也是相对比较广泛的，这种系统的应用和计算机监控系统应用是存在完全不同的，是存在相对较强的针对性，其中最为主要的作用便是可以检测发电调速的系统以及自动校准同期系统的稳定性。这种系统的结构比较复杂，涉及的专业性比较强。它在对发电调速系统进行控制的时候，可以有效地达到空载扰动的状态。在大多数情况下，它也可以有效地对所有系统进行相关内容的测试，这些相关内容不但包括了空载摆动，也包括了水轮机的开关规律。当测试完成后，这个系统对测得的所有数据进行整合，并通过计算机的运算获得一份科学准确的实验报告。在实际进行应用的过程中，能够结合实验报告具体的应用和对问题进行分析，但是需要引起注意的则是，实验报告只是起到借鉴的意义，在实际应用中还要根据实际情况为主。

（三）合理的应用发电机励磁系统

对于发电机励磁系统而言，是水电厂中运行较多的一个系统，其最大的功能能够为同步发电机提供出稳定的电流，通常组成分为两种：一是调节器；二是功率单元件。在实际进行工作中，主要是通过功率单元的控制，从而达到发电机负荷相应波长处于稳定的数值。它可以通过对发电机不同的控制来保证电压两端的稳定性。与此同时，在发动机之间的连接中经常会发生无功功率的现象。发电机励磁系统可以针对这一现象进行合理地功率分配，以确保发电机的工作处于一个稳定的状态。针对发动机的具体工作，根据不同的特征，可以把它们的稳定性分为两个部分。第一个部分是静态稳定性，第二个部分是动态稳定性。此外如果发电机实际运行中存在故障，那么励磁系统也会及时的检测出这些故障问题，故障检测出来之后可以自动进行灭磁，因此整个发电机系统便不会在工作，也就避免了一些不必要的损失，预防了更大危害的出现。同时这个系统也要根据发电机实际功率进行实际动态导向，具体来说，主要可以对最大的励磁和最小的励磁进行实时地监督，使得它们的数据处于一个稳定的状态，有效地避免了一些隐患的发生。

结语：总而言之，随着科技的不断发展，在水力发电中，一定要积极地引入自动化系统，只有这样，才能更好地促进水力发电行业的进一步发展。电力作为促进经济发展的重要资源之一，在新世纪下，对于国民经济的增长起着重要的意义。为了更好地促进电力行业的进一步发展，我们就要引进以计算机为基础的自动化系统，最大限度地提高发电的效率，并根据科学的方法控制所需要的成本，给人们谋取更大福利的同时，减少一些不必要的浪费。最重要的是，它提高了生产的总体效率，也解放了大量的劳动生产力。我们坚信，它的高效引入和应用，一定会使得水力发电有一个更好的发展，同时它也是电力行业发展的重要推动力之一，在未来很长一段时间之内都不会有所改变。