浅谈小型水电站自动化系统改造

浅谈小型水电站自动化系统改造

在科技不断发展的背景下，自动化系统在小型水电站中也得到了良好的推广，对小型水电站进行自动化系统改造，可以有效提升水电站运行的标准化、规范化水平，并节省了水电站中的人力资源。

标签：水电站；自动化系統；系统改造

1 水电站特点

随着中国经济的发展，人们越来越高度重视水力发电，因为水利发电既无环境污染，又对洪水的防治也有一定作用。水电站在运行的时候不消耗任何燃料，所以不会产生粉尘、废渣等有害物体，因此对环境无任何污染。水力发电受径流影响较大，而径流在年际间或年内经常出现变化较大的现象，尽管多数水电站能借助水库的调节能力减小这种现象的影响程度，但是无法完全平衡径流的变化。水电站在丰水期发电量大，但是在枯水期由于缺乏水力而达不到相应的发电量，正是这种自然条件的制约，形成了水电站发电量变化大的特点。

2 水电站控制目的

2.1 提高水电站设备运行的安全性和可靠性

水电站设备在运行的时候可能会出现不正常或事故的现象，如果运行人员在处理事故的时候误操作，会使事故产生其他危害。如果在水电站运行中加入自动控制装置，则可有效避免事故的发生。当设备运行不正常的时候，自动控制系统就会发出警报，以引起设备运行人员的注意：当水电站设备发生故障的时候，自动控制系统能及时停机，避免事故扩大化，为水电站设备运行的安全性和可靠性提供保障。

2.2 减少劳动人员，降低水电站运行成本

水电站自动控系统几乎取代了设备操作人员对水电站设备的调节控制，使得设备运行人员对设备操作的工作量大大减少，真正让水电站从有人值班变为少人值班或无人值班，实现自动控制系统的作用。由于操作人员的减少，水电站的很多基础设施都会相应减少，在操作人员减少的同时，水电站的发电成本和运行费用也有所降低。

3 小型水电站自动化系统改造的分析

3.1 计算机监控系统

计算机监控系统由两层组成：电站控制层和LCU层，通过光缆和以太网交换机组成的以太网进行有机连接。电站的控制层由监控主机、操作员工作站以及

不间断电源、GPS卫星时钟等组成，电站控制层主要负责协调和管理各项LCU工作，收集相关信息，并进行相应的处理和存储。自动监控系统可通过计算机进行必要的修改、设置、控制、远方操作。LCU层（现地控制单元）是系统中的核心基础，由多套机组现地控制单元（按机组数量配置）、一套升压站现地控制单元以及一套公用控制单元组成。水电站自动化控制系统主要功能是：（1）对机组的运行数据进行采集、分析、处理，对机组的运行状态进行安全监控以及调试，并对水电站运行中的各种事件进行实时记录；（2）对设备进行自主诊断和故障修复，当机组出现非系统问题时，系统将会指导操作人员对故障进行排除、检修；（3）监控设备运行状态、对设备进行定期维护管理等功能。

3.2 基础自动化元件及自动装置

自动装置能够独立指挥水电站的相应设备进行自动控制以及自动调节，自动装置是独立于计算机监控系统的装置，就水电站综合自动化系统而言，要想从根本上提高经济效益，就要保证水电站自动控制装置具有快速性、安全性、稳定性以及可靠性，并要与计算机监控系统进行合理配套。基础自动化主要是对水电站主设备和辅助设备的运行情况进行监视，对水电站机组以及辅助设备的自动化控制系统有保护功能。

3.3 保护系统

自动化系统中的保护系统主要是对小型水电站的发电机等设备进行保护，防止由于发电设备故障而产生安全事故问题。为了完善保护系统的功能，需要对其进行升级改造。目前在小型水电站中可以应用EDCS-8130系列保护监控系统来对水电站中的发电设备进行保护，其可以使系统的间隔层及站控层对水电站中的各项现场设备进行有效地控制，并与自动化系统进行关联，及时地将水电站现场设备的信息进行反馈及处理，并且EDCS-8100系列保护监控系统还具有良好的抗电磁、抗干扰性能，因此具有较强的适用性。将P8000保护监控系统应用于自动化系统中，可以达到远程监控的效果，使保护系统可以精准的对水电站的运行状态进行监控，这样在水电站出现故障问题时，保护系统可以及时地进行预警及处理，避免水电站设备受到损坏。

3.4 直流电源系统

直流电源系统按N+1模式配置充电模块，根据电站用电需求选取电池容量，内含降压硅链、绝缘监测仪、电池巡检仪、电源逆变器、直流监控模块等设备，组成一套完整的电源系统，为所有的保护装置、断路器的操作回路等重要负荷提供直流电源；通过逆变器为后台监控系统、PLC模块等设备供电，电源系统的稳定性直接决定了自动化化系统的稳定性。

3.5 水文自动测报系统

在以往小型水电站运行的过程中，其主要是通过人工定期检查的方式对水位进行预测，但这一过程会消耗大量的人力、物力，并且无法对水电站的情况进行

及时地掌握。而自动化系统中的水文自动测报系统可以自动地对水电站进行水利检测，主要是对水电站的各项水利信息进行实时监控水文自动测报系统也可以水利信息采集，处理，预测及时处理。在小型水电站自动化系统改造的过程中，需要根据实际情况选择适当的通信方式，目前水电站中常用的是光纤通信、以太网通讯、4G无线网络的通信方式。

4 结语

随着设备自动化系统水平的提高，电站完全可以按照少人值守无人值班模式进行运行管理，通过对以往落后设备的改造彻底解决安全生产的各种隐患，提高电站安全运行水平和综合能效水平，促进水电站科技进步。电站改造中，可以采取许多技术措施提高小型水电站能效和扩大发电能力；实际应用过程中，应根据水电站的规模和水文条件，以及不同产品的特点，制定技术方案，以实现提高单机容量、水电站效率、水资源利用率的目的。

参考文献

[1]郭婷.小型水电站自动化系统的设计与实现[J].山东工业技术，2017（24）：194.

[2]余伟杰.天台县龙溪水电站增效扩容改造的研究[J].水利建设与管理，2018（5）.