水电站自动控制系统的设计及改进思路研究

水电站自动控制系统的设计及改进思路研究

在科学技术的不断发展过程中，人们对电力系统的可靠性以及自动化程度的要求越来越严格，对此文章主要对水电站自动控制系统进行了改造，希望可以提升整个水电站的安全性、稳定性，进而增强其整体的经济价值与效益。

标签：水电站；自动控制系统；设计及改进；思路研究

水电站自动控制的主要目的就是要保障水电站水轮发电机组的可靠性、稳定性、运行的安全性，保障整个水电站区域电网以及电网运行的稳定性以及安全性，真正的实现水电站的“无人值班、关门运行”的效果。

1、水位监测系统

在发电系统中，不仅仅需要电气数据，也需要传感器，这样才可以实现对其他相关数据进行的有效测量。但是在多数的水电站中并没有远程的水位监测系统，没有实现与导叶开度的联控，同时在电网允许的状况之下，其整体的来水量要小于发电用水量的时候，发电机组单位水量的发电量就会显著下降；其来水量高于发电的用水量的时候，整个发电机组则没有实现全负荷的运行，导致其多余的水量被浪费掉，直接的降低了用户的整体经济效益。

而水位监测系统在实践中主要就是通过具有高度的可靠性以及高分辨率的智能化的仪表开展作业，可以实现持续的、无间断的对前池液位的实际变化数值的采集，在通过通讯以及远传信号将其传送到自动化控制的系统中使其完成量化以及智能化的计算，这样就可以为导叶的开度以及机组的运行数量提供较为重要的数据信息支撑。

2、水轮机转速测量系统

在传统的水电站自动控制系统中并没有水轮机转速测量的控制系统，直接导致其转速并不是稳定的状态，同时因为励磁系统为恒磁场运行模式，导致整个供电站的服务质量相对较低。水轮轮转速无法及时有效的检测，如果在一些失磁以及电网负荷出现剧变的状况之下，就会导致较为严重的安全隐患问题。

现阶段我国对于电力系统的正常频率标准进行了规定，而水轮机转速与发电的频率有着直接的关系。稳定、可靠的转速测量可以为电网提供较为稳定的支持。转速在整个发电系统中有着重要的作用，在整个发电系统的启动、停机以及运行过程中有着积极的作用与影响。在启动的过程中，合适的转速就会可以稳定电压，保障电网的稳定性。在运行过程中，可以直接的反应其实际的负荷变化状况，进而有效的避免出现飞车问题。而在停机的过程中，转速测量数值可以为手动制动动飞轮提供相关数据支撑，加强对导叶控制机构的管理，进而做到自动关闭导叶，提升整体操作的安全性。

3、励磁调节系统

在传统的控制中并没有自动的励磁调节系统，无法基于电网与机组的实际状况的变化而产生变化，无法保障其整体的功率比，进而导致供电功率因数无法满足实际的电网需求，导致其供电质量的降低，考核标准无法达标。

励磁系统是整个发电机机组中较为关键的调节设备，其主要技术就是选择合适的励磁装置。将原有的恒磁场励磁力方式变为磁场自动励磁。只要通过一键启动的方式就可以实现励磁控制的全自动，可以真正的实现无人值守。

4、导叶开度控制系统

导叶的开度控制系统在实践中可以与水位监测、智能采集、励磁等相关系统可以实现共同的联动，可以在出现水头、负载、机组运行状态等变化中对其进行及时的调整，进而保障整个机组的安全性、稳定性以及高效性。在实践中基于经济性的基础原则，可以通过三相异步交流电动机作为主要的执行机构，而三相电就是利用电源切换开关的方式对电网电源的状况进行判断，然后在利用在变速箱之上安装的角度对导叶角度进行系统的反馈。同时在实践中也可以通过远程的方式实现对整个导叶開关的手动动作，进而对导叶开度进行实时的监督。

5、智能监测及自动化系统

传统的控制系统主要就是通过机械式的现场仪表开展工作，缺乏远传以及控制性特征，无法真正的做到实时监控、对相关关键部位进行自动的调节。自动化的水平相对较低，劳动强度较大，其投入相对较高。同时一些设备相对较为老化，机组安全运行的水平较低，在非正常状态之下对机组以及电网设备进行有效的保护。

自动化控制系统在实践中对其进行部分改造，合理的选择控制器、控制模块以及开关电源等，监控部分在改造之后可以实现实时的监控，对于数据系统采集的数据显示在人机操作界面之上，可以实现对数据信息的归档，进而进行历史数据信息的查询以及实时趋势等相关功能。一些设备在实践中可以实现远程操作，可以对于一些较为重要的机组参数进行低限报警。

人机界面的主界面在实践中主要就是对机组中各个采集点的数据进行监视以及显示，通过远程的方式对数据信息进行观察，进而实现远程操作现场的设备动作。其自动状态就是通将设备动作通过PLC程序的逻辑进行自动的完成；手动的状态，就是可以单独的对相关设备进行操作。

历史趋势查询界面可以对特定时间段中的机组参数进行自动的归档记录，可以为用户提供良好的数据支撑、报警画面可以实现对现场数据的报警归档处理，让相关用户可以在第一时间了解实际状况，进而及时处理，这样才可以在根本上保障其整体的安全性。

在改造之后的智能化仪表参数，可以实时采集各个信息参数，在机组状态转变的状况之下，自动化控制系统的各项动作、保护以及操作指令，进而在根本上降低人们的劳动强度。

结束语：

对水电站自动控制系统进行设计与改进，可以在根本上实现自动化的控制与管理，可以有效的降低设备的故障几率，体恒整个机组运行的安全系数，增强其整体的经济价值与效益。

参考文献：

[1]郑建强. 试析某水电站自动控制系统的完善[J]. 技术与市场，2016，23（05）：166+168.

[2]黄雪花. 水电站自动控制系统的改造设计[J]. 中国新技术新产品，2015，（17）：8-9.

[3]陈豪杰. 浅谈阿萨汉水电站自动控制系统的改进[J]. 水电厂自动化，2013，34（02）：57-60.