浅议水力发电站综合自动化

浅议水力发电站综合自动化

何志军1，2，廖力清2

作者简介：何志军（1979-），男，主要研究方向：电力自动化。摘要：水力发电站综合自动化是电力系统自动化的一个重要方面，为保证供电的电能质量，保证系统运行的安全可靠，提高经济效益等方面有十分重要的作用。本文主要从大坝监护、水库调度和电站运行自动化等方面来说明水力发电站综合自动化。

关键词：水力发电；自动化；大坝监护；水库调度

水力发电站是一个庞大而复杂的工程，由于系统复杂，需要的运行人员非常多，实行自动化后，可以减少很多运行管理人员，可以大大减少电力企业的人力资源成本；水力发电站维护、检修工作非常繁琐，但是却非常重要，通过自动化可以对这些活动进行集中管理，有利于效率的提高；自动化的另外一个优点可大大减少由于人造成的失误，从而提高设备完好率。从而保证供电的电能质量，保证系统运行的安全可靠，提高经济效益。

1水力发电站综合自动化

1.1大坝计算机自动监控系统

大坝计算机监控系统由启闭机现地控制、集中控制和工业电视系统组成。控制的对象有：闸门现地单机控制、多个闸门集中控制与分组启闭，可与电站计算机中心（或水情中心等）通讯联网。主要作用在于数据采集、计算分析、越限报警和提供维护方案等。

大坝设备的自动控制方式主要有：远程控制，将控制室内的自动监视控制装置设定在远程控制档，通过设在大坝控制室内的远程监视控制装置，可在控制所内对大坝闸门进行远程操作；自动控制，大坝控制室内的自动监视控制装置设定在自动控制档，则可根据测定的水位等数值，通过演算和判断，确定出是否打开或关闭闸门、闸门的开启高度值等，然后自动向闸门操作盘发出操作指令。

①闸门现地控制单元。安装在闸门启闭机室，由开度传感器、智能闸门测控仪表、控制电器、逻辑保护电路、操作按钮状态指示灯、电流电压显示表等组成，成套于一台机械，通过端子与闸位传感器、荷重传感器、机械限位、闭销保护、启闭机、三相交流电源进线等连接构成。

远程控制：接收并执行远程遥控命令，精确提升、降落闸门到指定位置。

自动控制：预置闸门行程设定值，可精确提升、降落闸门到指定位置。

②闸门集中控制系统。其对保证闸门的安全可靠运行，确保下游地区人民生命财产的安全，提高闸门运行管理水平，改善运行维护人员的工作条件和闹动强度，实现“无人值班、少人值守”的目标。本系统也是实现枢纽整体计算机自动化管理的基础之一。闸门控制系统的功能由系统的主控制级和现地控制单元级来实现。本系统设计采用开放分布式闸门集中控制系统。

③工业电视系统。水利电站环境条件不是很好，因此安装工业电视监视设备，可以把工作人员从恶劣的工作环境中解脱出来，改善职工的工作条件，实现远距离监视。其作用很多：第一，提高工作效率。采用工业电视监视，可以实现一人多点监视，改善劳动条件和减轻劳动强度，提高生产自动化水平。第二，保证安全生产。工业电视监视系统可以对生产过程中的关键部位实行连续监视和随时监视，能及时发现设备出现的问题，对设备进行及时的调整和消缺，减少事故的发生。第三，改善工作条件。在工厂里，有些工作岗位粉尘大、噪声高、阴暗潮湿，影响值班人员的身体健康。采用工业电视监视，可以实现值班人员远离环境差的地方，实现远距离监视。

1.2水库水文信息的自动监控系统

由收集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成。分成遥测站、信息传输通道和中心控制站三部分。主要用于防汛和水利调度。在小流域范围内只需几分钟时间即能完成数据收集和处理，及时提供重点河段、水库的雨情水情。

①遥测站。自动收集雨量、水位和其他水文参数的实时数据。遥测站的仪器设备有雨量计、水位计、编码器、数传机、电台和电源设备等。一般在无人操作，有人管理情况下进行。雨量计常用翻斗式，每毫米雨量翻转一次，发出信号驱动记录和编码器。水位计多数采用浮子式，用机械机构直接传动记录笔和编码器。编码器是把雨量和水位（即浮子位移模拟量）转换成数字电量的器件。可以编排出各种码制的脉冲信号,雨量编码只有增量,而水位变化是连续、可逆的，必须采用双电刷判别电路、步进机构或循环码盘等特殊方法。当接到遥测站或中心站的发报指令后，全套设备启动，从编码器中取出数据，并按一定逻辑程序将站号、雨量和水位依次发送出去。

②信息传输通道。简称信道，是连接遥测站与中心站之间的电波传输线。无线电通道通常采用超短波频段，功率一般在1～10瓦之间，当有阻挡物或者距离超过50公里时，一般会设中继站，把接收到的信号增大功率后，再用另一频率发射出去。测站一般是定向天线，中继站一般用高增益的全向天线，从而达到各个方向通信的需要。电源采用碱性蓄电池供电。无线电通道的优点是非常适合于远距离传输，而且设备费用较低，其缺点是容易受干扰，误码概率比有线通道高一些。卫星无线电通道，用卫星作为中继站，一般采用微波波段，从而观测站位置不受地形限制，通信距离更远，覆盖面积更大。

③中心控制站。它的功能是集中遥测系统内各遥测站的水文数据，从而进行计算并且整理,及时作出洪水预报,而且可控制闸门启闭，实现水利有效调度。根据部门以及流域面积的需要可以配置很多级控制中心。中心站主要设备有电子计算机和通信电台等。一般采用中小微机，并配置显示器、宽行打印机和磁盘驱动器等外围设备。根据系统的发送制式确定控制方式，自报式优点有测站功耗低微，设备简单可靠,费用低廉,数据有效率高等，高山偏僻地区非常实用。西方国家美国和加拿大等主要使用这种制式。应答式的特点是控制灵活、功能较多，接收中心可以定时自动巡测，也可随时指令巡测或选测，而且可以通话，使用方便。日本和意大利等国主要采用这种制式。中国这两种制式都用，或在系统中兼容。

1.3水电站内计算机自动监控系统

水电站内计算机自动监控系统主要包括全厂机电运行设备的安全监测、发电机组的自动控制、优化运行和经济负荷分配、稳定监视和控制等。

①发电站的自动控制。发电站监控方式的构成依电站建设时期不同而不完全一样。其主要方式有：远程监控装置-→控制盘→机器(执行机构)。电站内的远程监控装置与控制所内的远程监控装置功能类似，从控制所发来的控制命令由它传送给控制盘，发电站的各种信号、数据也通过它传送给控制所。

发电站主要设备的控制既可在控制所内远程控制，又可在发电站内直接控制，两种方式可通过控制操作台和发电站控制盘上的切换开关进行切换，辅助设备如空气压缩机、排水泵、油泵的控制均设计为发电站内自动运行。

②水电站厂内经济运行。水电站实行厂内经济运行就是在给定系统负荷条件下，水电站在某一水头下运行，对水电站各机组的动力特性曲线、最优工作机组台数和组合、机组的合理启停以及在各运行机组间有功负荷的最优分配方案进行分析和研究，得到水电站厂内最优运行方式，用以指导水电站的实际运行，并执行自动发电控制AGC和自动电压控制AVC，以获得水电站运行的最大效益。

2结语

水力发电站综合自动化可以有效节约企业的用工成本、优化用工环境、提高效率、维护机器设备，从而保证供电的电能质量，保证系统运行的安全可靠，提高经济效益。要有效的实现水力发电站综合自动化，不仅需要技术上的支持，在管理、人力资源等方面也需要密切的配合。

参考文献：

[1]叶会卿.水力发电过程拉制理论应用与发展[M].武汉:华中理工大学出版社,2002.

[2]丁力.电力生产概论[M].重庆:重庆大学出版社出版发行,2004.