水電站電氣自動化論文

1、水電站中電氣自動化的應用場合

1.1水輪發電機組的自動控制

應用過程:機組監控設備將監測數據傳送至控制室計算機,計算機啓動預先設定的運行程序並判斷機組運行狀況,然後再依照相關邏輯規則發出控制(或調整)指令。應用內容:⑴實現機組開、關,調相轉發電,發電轉調相等項目的智能化控制。⑵實時計算最佳運行機組數並自動控制,在機組間智能分配負荷(包括自主調節有功和無功),從而維繫水輪發電機的低成本運行。⑶當機組出現意外或者外部系統發生事故而導致頻率降低,預設程序通過啓動備用機組來維持系統穩定;反之,汛期來臨頻率過高時,預設程序會關閉一些機組。

1.2主要輔助設備運行狀態的監控

在水電站中,圍繞發電機組有一些主要的輔助設備,這些設備的運行工況同樣影響着電站的穩定生產。電氣自動化在這裏有了廣泛的應用。應用過程:通過“監測設備——控制設備——控制節點”的方式,將輔助設備運行數據發送至計算機,計算機通過數據庫和預設規則比對,判斷輔助設備的健康狀態並相應控制設備的電氣參數。應用內容:⑴檢測定子和轉子迴路是否正常;⑵檢測定子繞組的鐵芯溫度是否正常;⑶檢查機組潤滑度及變速系統、製冷系統等是否正常;⑷以上無論哪部分出現問題,電氣自動化系統都會迅速啓動應急程序和保護措施,同時將故障信息上傳警報。

1.3主要電氣設備的監控和保護

水力發電的輸出離不開變壓器、母線、開關櫃、輸電線路等主要電氣設備。對這些設備的監控和保護成了水電站電氣自動化應用的必然內容。應用過程:通過PT、CT等設備採集到的電氣量,判斷設備是否有故障,並視故障情況作出反應。應用表現:⑴對不立即危害發電機組的異常情況(如機組冷卻水源中斷、機組溫度超限、油槽油麪異常、推力軸承或者導軸承溫度升高等),只發警告以引起運行人員的注意;⑵對於超過保護整定限值的故障情況(如機組過速且調速器失靈、導水葉剪斷、銅管爆破等),電氣自動化系統不但跳開斷路器和,還同時關閉機組進水閘門。

1.4機組外輔助設備的監控

完整的水電站擁有數量衆多的水泵、空壓機、油泵等機組外電氣設備,以及浩大的水工建築物。電氣自動化在這一塊的應用爲:⑴控制水泵等設備的運行狀態,故障時及時投入備用設備;⑵檢測大壩閘門是否可正常啓動,檢測攔污柵是否堵塞,當水位過高過低時引發自動報警。

2、PLC技術應用展開

PLC即可編程控制器。在水電站電氣自動化中,可應用PLC來控制幾乎所有設備的生產過程。⑴在軸流槳式水輪機調速器中的應用。軸流漿式水輪機廠家一般會提供所謂“協聯曲線”(即描述不同水頭下漿葉轉角與導葉開度的關係的曲線),以指導電站生產。但實際運行時,上下游水位及水輪機水頭處於不斷變化之中,某些情況下會遠離廠家參數,因此按協聯曲線運行不一定能達到最佳狀態。採用PLC技術後,可先針對不同上、下游水位及水頭情況,手動協聯漿葉和導葉,在獲得最佳協聯曲線後修改原廠家曲線並輸人至PLC控制器,從而使機組能時時處在最佳狀態。⑵在水庫式電站調速器中的`應用。水庫式電站的運行水頭波動範圍較大,其調速器與啓動開度一般按水輪機設計水頭確定。但當水頭降低或水頭遠高於設計標準時,爲保證機組額定轉速,往往需要更換調速器控制芯片,改變開度指示儀電阻(串接或移除),工作量較大。在採用PLC技術後,則可依據水頭高低設計出相應程序,依照程序來自動改變啓動開度。

3、電氣自動化瓶頸

雖然電氣自動化給水電站自動運行帶來了方便,但其自身發展存在一定瓶頸,主要體現在:因電氣自動化的基礎是實現對設備的全面監測,因此整個自動化系統的監控模塊非常之多,這樣就導致通信網絡較爲複雜且通信速度、通信質量面臨挑戰。隨着新技術(如光纖通信技術)的推進,相信電氣自動化瓶頸能夠得到解決。

4、結語

水電站實施電氣自動化,一方面可提高工作效率、減少人力投入,另一方面也能保證上網電能的質量,是新時期水電發展的必然趨勢。雖然電氣自動化在應用中存在一定的技術瓶頸,但隨着智能電網技術、信息化技術的日新月異,所有問題將得到有效解決。