摘要：水电站的高效稳定运行可确保按照预期目标生产电能，为区域经济发展与居民生活提供电力保障。电力能源已经被划入战略资源之中，水电站的电能生产意义重大，在国内电能需求快速增长的形势下，水电站需全面推进运行方式自动化改革，做好电气系统的设计，借助电气设备将水的势能进行转化，最终获取电能。本文以水电站电气系统为研究对象，简要介绍这种技术，针对电气自动化系统设计提出建议，并且对实践应用进行探讨，仅供国内水电站参考。
关键词：水电站；电气系统；自动化设计；实践应用
引言
水电站是电力能源生产的主要途径，通过水轮机等相关的设备，将水的势能转化为机械能，然后继续由发电机转化，最终生产出电能。有效控制电力供应系统，为区域经济发展提供能源保障，也可保证生活用电的稳定供应。新时代水电站生产作业要全力推进改革，将电气自动化系统引入到生产模式中去，提高水电站智能化与自动化运行程度。这不仅有利于改善水电站生产环境，通过自动监控提高安全系数，还可使运行更加高效，在单位时间内生产电能更多，水电站的整体效益将提升，顺应科学技术发展趋势，推动水电站持续发展。
一、水电站电气自动化系统中需要运用的技术
1、监控技术
水电站电气自动化系统中包含监控技术，以其实现对电能生产各个部分以及所有设备的实时监控，这样既能及时发现电力生产作业时电气故障，组织专业人员化解危机，避免出现生产事故，也能水电站运行风险，使其保持稳定生产作业状态，以提高水电站的整体效益。水电站以前的作业模式要投入大量人力进行监控，而且不能实时跟进，监控的成效与自动化系统有些较大差距。自动化的监控优势明显，在运用这项技术之前，需要进行考察，全面掌握水电站运行模式，以及生产作业的监控需求，然后科学设计监控系统，并且让其有效融入到电气自动化系统，从而更好发挥功能，保证水电站运行达到安全标准。水电站监控系统应用先进技术比较多，比如传感技术、计算机信息技术等，所有技术配合下取得良好的监控效果。
2、远程操控技术
水电站生产环境复杂，人员在操作设备中有安全风险，远程控制技术能够解决这个问题。工作人员不用和设备接触，可远距离操作，只需在远程控制系统下达指令，设备接收到指令后会做出准确的反应，更为可靠，指令执行从理论上来说不会出现问题。远程控制技术在水电站运用，生产作业自动化程度变得越来越高，操作失误得到控制，设备运行更为高效与安全，作业员的生命所面对的安全威胁也就随之降低。这里需认识到，远程控制技术的运用需借助于计算机系统来实现，依靠平台发出指令，然后进行远距离操控[1]。
3、通信技术
水电站生产作业战线长，各种电气设备安装地点比较分散，具有范围广以及空间大的特点，所以必须重视信息传输。电气自动化系统囊括通信技术，基于设备相隔很远的问题，提高通信质量很有必要，应依据水电站实际状况，与电气设备之间相互传递信息需求合理应用通信技术，传输变得更为流畅与及时，水电站各个环节就能在第一时间接收到通知与指令，然后做出反馈，其整体运行效率将提升。水电站通信系统采用的是无线技术，运用的是局域网，以此种方式促进站内信息的流通，并且进行控制。传输速率高，控制信号与指令信号可实时传输，为安全高效电能生产打好基础。
二、水电站电气系统自动化设计思路与方法
1、控制模式
水电站电气系统采取远程控制，优势众多，比如投入少、安全性高、易于操作、稳定性好等。不过需注意，远程控制模式只适合用在部分系统上，还有就是小系统。这是因为水电站总线的通信能力是一定的，电气系统假如占用太多，全站的通信速度将被拖慢，电气远程控制将无法达到预期成效。
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2、总线监控模式
水电站电气系统中引入计算机网络技术是大势所趋，已经在运行中获得应用的有以太网、现场总线等，这些共同推动了电气系统自动化发展，有助于加快网络控制技术在电气系统应用。做好现场总线的设计，可确保电气自动化系统设计的科学性，同时依据各种监控功能，有针对性进行自动化设计。
3、集中监控
这项设计工作中采用集中监控模式，优点比较多，操作简单快捷，而且有利于简化设计，使用不会繁琐，水电站工作人员容易上手。这种设计也有不足，等于把系统所有功能放在一起，处理的压力剧增，电缆数据信息一下子变多，容易使系统失去稳定性，而且建设成本将增加。
三、水电站电气自动化系统有效运用
1、计算机监控
水电站电气系统构成比较复杂，包含很多组成部分，但是有一个最重要的部分，那就是计算机控制系统，其和站内常用的一般监控方式相互结合，在实际操作中根据监控的需求以及区域特点，选择合适的监控模式，提高监控系统运行的实际成效。这种监控系统在实际运行中有两种模式，一种形式是以计算机作为主要部分，控制设备发挥着辅助作用，另外一种正好相反。借助于计算机系统进行远程控制，一个好处是站内信息流通更为快捷，各个作业部门都可及时了解相关信息，另外一个优点则为推进以计算机网络为中心的作业模式，省时省力，失误少，安全性高。随着计算机监控系统在水电站应用的技术越来越成熟，其作用将更大，可帮助水电站提高总体效益。
2、励磁、调速、辅助系统独立控制
水电站控制系统是一个整体，但借助自动化系统，又可将水电站控制系统分解为几个独立的控制系统。如励磁系统独立控制发电机机端电压和机组无功功率；调速器系统独立控制发电机频率转速和有功功率；技术供水独立控制发电机冷却水系统；油压系统独立控制油泵的启停；气系统独立控制汽机的启停……。每个控制系统相对独立，但同时接受监控系统的命令，反馈传输信息，实现闭环控制。
3、工业电视系统监视
水电站电气自动化系统实践应用中，各个环节要求更高，尤其是技术层面上，在这种情况下想要达到设备运行的需求，就必须依照实际，制定出可执行性强的调度及控制方案，用来保障整个系统的持续安全工作。站内采用电视监控系统具有两个功能，一个是辅助工作人员做好管理，另外还可起到监视的作用。工业电视监视系统运行过程中，能够及时把监视设备的所有信息呈现出来，包括当前运行状况、设备基本信息等，为技术人员提供参考依据[2]，在此期间如果发现问题，然后有针对处理。
4、消防火警系统监控
技术与设备更新是水电站提高运行效率，保证电能生产效益的主要手段，近年来水电站在这方面发展比较快，引入了一些最新电气设备，不断完善电气系统，以便推动水电站高效安全运行。现在的水电站中，主厂房与副厂房均设有先进的探测器，主要的电气设备上也有安装，从而实现对厂房区域内实行不间断监控，实时掌握重要设备运行情况，全方位的监控为消防安全奠定基础。探测器处于实时监控状态，当对厂房和设备检测中发现不对劲的地方，将向系统传递信号，以总线为传输路径，把危险信号顺利传到集中报警控制器，自动报警同时，其对于接收到的信号做出快速反应，整合基础上进行有效分析处理，最后显示出火灾的位置，而且是以数码的方式呈现[3]，更为直观，进而及时通知消防人员灭火，减少火灾带来损失。
四、结束语
综上所述，电气系统自动化程度高，而且具有科学性，不但可以帮助水电站提高生产效率，还能让运行变得更为安全，所以做好系统自动化设计，不断进行完善，是水电站一项重要任务。
参考文献
[1]于国齐.浅析水电站电气系统自动化设计和应用[J].科学与信息化,2017,000(018):85-86.
[2]戴棒棒.浅析电气自动化系统在水电站中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(24).
[3]陈高明.浅析水电站综合自动化监控系统设计与应用[J].自动化应用,2018(08):112-114.
论文作者:李其源
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：水电站论文; 电气论文; 系统论文; 作业论文; 技术论文; 自动化系统论文; 电能论文; 《电力设备》2020年第1期论文;