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水電站電氣自動化論文
1、水電站中電氣自動化的應(yīng)用場合
1.1水輪發(fā)電機(jī)組的自動控制
應(yīng)用過程:機(jī)組監(jiān)控設(shè)備將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至控制室計算機(jī),計算機(jī)啟動預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行程序并判斷機(jī)組運(yùn)行狀況,然后再依照相關(guān)邏輯規(guī)則發(fā)出控制(或調(diào)整)指令。應(yīng)用內(nèi)容:⑴實(shí)現(xiàn)機(jī)組開、關(guān),調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電,發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相等項目的智能化控制。⑵實(shí)時計算最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)并自動控制,在機(jī)組間智能分配負(fù)荷(包括自主調(diào)節(jié)有功和無功),從而維系水輪發(fā)電機(jī)的低成本運(yùn)行。⑶當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)意外或者外部系統(tǒng)發(fā)生事故而導(dǎo)致頻率降低,預(yù)設(shè)程序通過啟動備用機(jī)組來維持系統(tǒng)穩(wěn)定;反之,汛期來臨頻率過高時,預(yù)設(shè)程序會關(guān)閉一些機(jī)組。
1.2主要輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控
在水電站中,圍繞發(fā)電機(jī)組有一些主要的輔助設(shè)備,這些設(shè)備的運(yùn)行工況同樣影響著電站的穩(wěn)定生產(chǎn)。電氣自動化在這里有了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用過程:通過“監(jiān)測設(shè)備——控制設(shè)備——控制節(jié)點(diǎn)”的方式,將輔助設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī),計算機(jī)通過數(shù)據(jù)庫和預(yù)設(shè)規(guī)則比對,判斷輔助設(shè)備的健康狀態(tài)并相應(yīng)控制設(shè)備的電氣參數(shù)。應(yīng)用內(nèi)容:⑴檢測定子和轉(zhuǎn)子回路是否正常;⑵檢測定子繞組的鐵芯溫度是否正常;⑶檢查機(jī)組潤滑度及變速系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等是否正常;⑷以上無論哪部分出現(xiàn)問題,電氣自動化系統(tǒng)都會迅速啟動應(yīng)急程序和保護(hù)措施,同時將故障信息上傳警報。
1.3主要電氣設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)
水力發(fā)電的輸出離不開變壓器、母線、開關(guān)柜、輸電線路等主要電氣設(shè)備。對這些設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)成了水電站電氣自動化應(yīng)用的必然內(nèi)容。應(yīng)用過程:通過PT、CT等設(shè)備采集到的電氣量,判斷設(shè)備是否有故障,并視故障情況作出反應(yīng)。應(yīng)用表現(xiàn):⑴對不立即危害發(fā)電機(jī)組的異常情況(如機(jī)組冷卻水源中斷、機(jī)組溫度超限、油槽油面異常、推力軸承或者導(dǎo)軸承溫度升高等),只發(fā)警告以引起運(yùn)行人員的注意;⑵對于超過保護(hù)整定限值的故障情況(如機(jī)組過速且調(diào)速器失靈、導(dǎo)水葉剪斷、銅管爆破等),電氣自動化系統(tǒng)不但跳開斷路器和,還同時關(guān)閉機(jī)組進(jìn)水閘門。
1.4機(jī)組外輔助設(shè)備的監(jiān)控
完整的水電站擁有數(shù)量眾多的水泵、空壓機(jī)、油泵等機(jī)組外電氣設(shè)備,以及浩大的水工建筑物。電氣自動化在這一塊的應(yīng)用為:⑴控制水泵等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),故障時及時投入備用設(shè)備;⑵檢測大壩閘門是否可正常啟動,檢測攔污柵是否堵塞,當(dāng)水位過高過低時引發(fā)自動報警。
2、PLC技術(shù)應(yīng)用展開
PLC即可編程控制器。在水電站電氣自動化中,可應(yīng)用PLC來控制幾乎所有設(shè)備的生產(chǎn)過程。⑴在軸流槳式水輪機(jī)調(diào)速器中的應(yīng)用。軸流漿式水輪機(jī)廠家一般會提供所謂“協(xié)聯(lián)曲線”(即描述不同水頭下漿葉轉(zhuǎn)角與導(dǎo)葉開度的關(guān)系的曲線),以指導(dǎo)電站生產(chǎn)。但實(shí)際運(yùn)行時,上下游水位及水輪機(jī)水頭處于不斷變化之中,某些情況下會遠(yuǎn)離廠家參數(shù),因此按協(xié)聯(lián)曲線運(yùn)行不一定能達(dá)到最佳狀態(tài)。采用PLC技術(shù)后,可先針對不同上、下游水位及水頭情況,手動協(xié)聯(lián)漿葉和導(dǎo)葉,在獲得最佳協(xié)聯(lián)曲線后修改原廠家曲線并輸人至PLC控制器,從而使機(jī)組能時時處在最佳狀態(tài)。⑵在水庫式電站調(diào)速器中的應(yīng)用。水庫式電站的運(yùn)行水頭波動范圍較大,其調(diào)速器與啟動開度一般按水輪機(jī)設(shè)計水頭確定。但當(dāng)水頭降低或水頭遠(yuǎn)高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時,為保證機(jī)組額定轉(zhuǎn)速,往往需要更換調(diào)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。在采用PLC技術(shù)后,則可依據(jù)水頭高低設(shè)計出相應(yīng)程序,依照程序來自動改變啟動開度。
3、電氣自動化瓶頸
雖然電氣自動化給水電站自動運(yùn)行帶來了方便,但其自身發(fā)展存在一定瓶頸,主要體現(xiàn)在:因電氣自動化的基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全面監(jiān)測,因此整個自動化系統(tǒng)的監(jiān)控模塊非常之多,這樣就導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜且通信速度、通信質(zhì)量面臨挑戰(zhàn)。隨著新技術(shù)(如光纖通信技術(shù))的推進(jìn),相信電氣自動化瓶頸能夠得到解決。
4、結(jié)語
水電站實(shí)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(wǎng)電能的質(zhì)量,是新時期水電發(fā)展的必然趨勢。雖然電氣自動化在應(yīng)用中存在一定的技術(shù)瓶頸,但隨著智能電網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)的日新月異,所有問題將得到有效解決。
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