自动化技术在水电站的作用和效益

1、自动化技术在水电站的作用和效益摘要:本文简要介绍了我国水能蕴藏量及水电资源的优势和利用 状况,指出与发达国家相比在自动化程度、安全性能、事故发生率和 电能质量等方面的差距，分四个方面阐述了自动化技术在水电站中的 作用，及实际运用中的效果。关键词：水电站自动化可靠性 经济性 电能质量 生产率效益随着社会经济的发展和能源的匮乏，以及人们环保意识的加强，水 电作为清洁、环保的绿色能源顺应了形势的要求。我国水能蕴藏量 6.9亿千瓦，居世界首位。目前全国1/3以上地区电力资源由水电站提 供，这几年我国水电建设发展非常快，装机容量已达2.3亿千瓦，年发电 量59200亿kWh,但与发达国家相比，在自动化程

2、度、安全性能、事故 发生率和电能质量上，都存在着不少差距。特别是早期兴建的水电站 ， 受技术水平和社会条件限制，基本没自动化功能，大都是手动常规控制 的人工操作模式，中小型水电站自动化更是几乎为零。1自动化技术在水电站的作用水电站运用自动化技术，不仅可以通过预先设定的计划或程序对 各种设备信息进行采集、处理和管理，还能全面的对电站生产过程进 行操作、控制和监视，保障在无人（或少人）情况下安全稳定运行。是提 高电站安全、经济运行和管理水平的技术手段，也是衡量水电站现代化水平高低的重要标志，作用主要体现在以下四个方面。(1) 全面提升操作和控制工作的可靠性。水电站应用自动化技术，一方面，可以对水轮

3、发电机组的运行方式 进行自动化控制，实现开机、停机、并列、发电与调相切换等操作自 动化。同时，通过各种自动装置快速、准确、及时地进行观察、监测、 记录和报警，对上述各项操作按设定的程序自动控制，防止不正常工作 状态发展成事故，并自动迅速对发生事故的设备米取保护措施使其免 遭更严重的损坏，保证发供电的可靠性。另一方面，通过各种自动装置 采集、分析处理各类数据，迅速、准确、有效对发电机、水轮机、励 磁及调速装置、机组附属设备的电气量、非电气量、脉冲量、开关量 和主要设备运行工况做出正确诊断、讯速处理 ，减少误操作的可能，减 少发生事故的机会，大大加快操作或控制的过程。特别是在发生事故 的紧急情况下

4、，能迅速自动做出检测并启动安全保护，快速控制事故的 延误和扩大，从而全面提升操作和控制工作的可靠性。(2) 大大增强了运行中的协调性和经济性。水电站应用自动化后，可根据系统要求以及分配给电站的负荷和 电站的具体条件，按高水头运行的原则，合理选择开机台数，在机组间 实现负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动合理的调节机组的有功 和无功功率等。此外，当工作机组发生事故或电力系统频率降低时，自 动开启并投入备用机组；当系统频率过高，自动调整或解除运行机组保持高效运行，以获得更好的经济效益。此外，水电站通常是水力资源综 合利用，许多还兼顾防洪、灌溉、航运等多项要求，经济运行条件复杂， 只凭人工控制分配、

5、调度工作过程繁琐，而自动化技术能够有效弥补 这方面缺陷，提高电站经济运行任务的目标。对具有调节能力的电站，自动化技术不但可对水库来水进行预报、计算，还可综合水位、流量、 系统负荷和机组参数等参量，按照经济运行原则自动控制，自动维持发 电机组的最佳运行态势，大大提高运行的经济性。提高电能质量，保障电能输出质量和电网的稳定性。电压和频率是衡量电能质量好坏的二个最基本指标，根据电能质量供电电压允许偏差和 电能质量电力系统频率允许偏差的规 定，电力电压正常偏差不得超过额定值的 ±5%、频率正常偏差不得超 过额定值的±0.2±).5 Hz,电压或频率的稳定主要取决于发供电中

6、无 功功率和有功功率供给的平衡度，而自动化技术能自动控制发电机频 率和电压，迅速而又准确地调节发电机组输出的无功功率和有功功率，保证发供电的电压和频率在规定范围内。 特别是在发生事故的情况下， 快速的调节和控制，对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，这个过程, 单纯靠人工手动直接操作步骤多、操作繁琐、时间长，自动化装置的特点是快、精、准，显然不论是速度方面还是在精度方面人工手动都 是难于实现的。所以，在电站中运用自动化技术，是提高电能质量，保障 电能输出质量和电网运行稳定性的一个重要措施。(4)优化劳动生产率、改善劳动环境，为减员增效创造条件。水电站一般地处偏僻山区、荒郊野外，工作环境和工作条件

7、都比 较差。实行自动化后，当出现异常或发生事故时，能迅速而自动地米取 相应的保护措施，如:发出警报信号或紧急停机。此外，像对发电机定子 和转子回路各电量的监视；对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温 度的监视;对机组润滑和冷却系统工作的监视；对机组调速系统等辅助 设备运行工况的监视等许多工作，都可由各种自动装置按一定的程序 自动完成。自动化代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动，大大减少运行人员工作量和劳动强度，同时可相应减少运行人员的数 量，改变水电站人多、效率低的落后局面，向无人（少人）值守方式过渡, 优化劳动生产率，降低生产成本，为减员增效创造条件。2实际中的作用和效果从长远来发展来看

8、，自动化技术取代传统的人工操作控制为主的 手动模式，是水电站现代化管理发展的大势所趋，自动化技术优化水电 站运行模式有着无可比拟的优势。如：浙江省庆元兰溪桥水电站，在报 废重建中采用专家建议的计算机监控系统，该系统按无人值班、少人 值守”的原则设计，具有遥控、遥调、遥测、遥信、遥视五遥”功能；集监测、控制、保护、视频监视、电度量电费统计及管理于一体，采用分层分布式结构，模块化设计，以工业级计算机为上位机，由可编程 序逻辑控制器PLC为基础的机组公用现地控制单元为下位机、微机 保护装置、智能参数测量装置和视频采集装置等组成。通过二年的运行，采用自动化技术后大大提高了水资源的利用率 ，年平均发电量增加了 6%，电能质量也有明显提升，减少了运行人员20%，减少了相应的生 活办公支出近10%，经济效益明显。3结语实际证明自动化技术在水电站作用和效果十分巨大，而我国早期兴建的水电站大都已到报废重建年限，其中又以中、小型水电站居多， 在这些中、小型电站报废重建中推广运用自动化技术，不仅可以明显提升水电站的经济效益，还可最大限度地优化提高我国水电资源利用 率，具有极其重