分析水電廠(chǎng)輔機(jī)設(shè)備控制技術(shù)

魏早勝

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，電氣自動(dòng)化設(shè)備也在逐漸得以普及和推廣，電氣自動(dòng)化設(shè)備逐漸在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的各個(gè)領(lǐng)域中加以廣泛應(yīng)用和實(shí)施， 水電的可再生性以及其在開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)之中的各種優(yōu)勢(shì)使其在能源建設(shè)方面極具優(yōu)勢(shì)?；诖?，本文論述了水電廠(chǎng)控制以及輔機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)析。

關(guān)鍵詞：水電廠(chǎng) 自動(dòng)化控制 輔機(jī)技術(shù)

水力發(fā)電不僅改變了單一的電能生產(chǎn)模式，也能科學(xué)地分配自然界水資源，加快了社會(huì)供電體制的日趨完善。我國(guó)長(zhǎng)期注重火力發(fā)電模式的推廣應(yīng)用，這類(lèi)發(fā)電系統(tǒng)不僅消耗了大量的燃料資源，且電能供輸作業(yè)的成本耗資高，影響電力行業(yè)的正常收益。興建水電廠(chǎng)可充分利用水資源的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)水電廠(chǎng)機(jī)組及輔助設(shè)施轉(zhuǎn)換為電能使用。小型水電廠(chǎng)是最早建成的水發(fā)電模式，無(wú)論是已建或在建的水電廠(chǎng)，都應(yīng)推廣智能化控制方式。

1、小型水電廠(chǎng)的特點(diǎn)

1.1投資少

之所以選擇小型水電廠(chǎng)為初期改造工程，主要由于小規(guī)模水力發(fā)電的成本小，前期投資不會(huì)消耗太多的資金。現(xiàn)有行業(yè)條件下，大型水電廠(chǎng)投入資金幾千萬(wàn)或上億，而小型水電廠(chǎng)只需幾百萬(wàn)的資金投入，大大減小了地方財(cái)政的支出額度。另一方面，投資少也意味著工程的低風(fēng)險(xiǎn)，即便工程建造失敗也不會(huì)造成太大的經(jīng)濟(jì)損失。適用于小范圍的電能生產(chǎn)方式，不會(huì)對(duì)政府投資造成太大的影響。

1.2易控制

從結(jié)構(gòu)組成來(lái)說(shuō)，構(gòu)成小型水電廠(chǎng)的設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)單，多數(shù)是以水輪機(jī)組為核心裝置建成的發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)連接設(shè)備簡(jiǎn)單，方便了值班人員的作業(yè)控制，為水電廠(chǎng)管理提供了諸多方便。以機(jī)電設(shè)備為例，其在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需投入太多的人力，只需按照水力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)便能完成對(duì)應(yīng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著小型水電廠(chǎng)的普及應(yīng)用，水利部門(mén)、供電部門(mén)開(kāi)始探究系統(tǒng)性的控制方案，解決了水電廠(chǎng)日常調(diào)度的相關(guān)問(wèn)題。

2、水電廠(chǎng)控制技術(shù)

2.1智能控制技術(shù)在水電廠(chǎng)的應(yīng)用

水電行業(yè)發(fā)展伊始，水電開(kāi)發(fā)者就一直在探索水電廠(chǎng)的控制技術(shù)，以此來(lái)對(duì)水電廠(chǎng)主要設(shè)備實(shí)施全面、快捷的管理。20世紀(jì)30年代，蘇聯(lián)的工作人員就開(kāi)始了關(guān)于水電廠(chǎng)控制技術(shù)的研究，希望建立一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。從20世紀(jì)發(fā)展到今天，水電廠(chǎng)控制技術(shù)發(fā)生了天翻地覆的變化，但總體是朝著自動(dòng)化、智能化、便捷化的方向發(fā)展。

2.1.1控制技術(shù)。近年來(lái)，數(shù)字軟件開(kāi)始融入水電廠(chǎng)控制系統(tǒng)，為復(fù)雜數(shù)據(jù)信息處理提供自動(dòng)化功能，降低了人工處理數(shù)據(jù)的難度。水電廠(chǎng)作業(yè)中，智能控制根據(jù)發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)編碼，自動(dòng)生成安全性的控制指令，輸入微控制器內(nèi)部以指導(dǎo)設(shè)備的運(yùn)行。另外，智能控制器具備安全模擬功能，降低了發(fā)電流程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

2.1.2通信技術(shù)。水工建筑與機(jī)電系統(tǒng)是水電廠(chǎng)的主要組成部分，如何控制好兩者之間的協(xié)調(diào)控制，這是水電廠(chǎng)改造階段要重點(diǎn)考慮的。借助無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)建立現(xiàn)代化的傳輸平臺(tái)，對(duì)水工建筑與機(jī)電設(shè)備調(diào)度給予宏觀(guān)性的指導(dǎo)，帶動(dòng)了水電廠(chǎng)控制模式的優(yōu)化改進(jìn)。例如，小水電指揮中心可建立發(fā)電控制網(wǎng)絡(luò)，由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制機(jī)組運(yùn)行。

2.1.3信號(hào)技術(shù)

鑒于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理功能的優(yōu)越性，智能控制對(duì)數(shù)字處理具備了多樣化功能，可在短時(shí)間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)的處理。例如，針對(duì)不同的計(jì)算機(jī)用戶(hù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定了個(gè)人專(zhuān)用、企業(yè)專(zhuān)用等兩套方案，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)區(qū)域，使用戶(hù)有更多的空間調(diào)度信號(hào)指令，對(duì)受控狀態(tài)下的設(shè)備進(jìn)行多元化控制。

2.1.4服務(wù)技術(shù)

智能控制不僅僅是用于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理，更關(guān)鍵在于對(duì)礦用機(jī)械設(shè)備信號(hào)實(shí)時(shí)智能化操作，降低人工審核、檢查數(shù)據(jù)的操作難度。建立智能控制可分析程序的執(zhí)行流程，選定最佳方案對(duì)數(shù)字語(yǔ)言自動(dòng)調(diào)度。例如，計(jì)算機(jī)可利用二維碼掃描等方式，人工智能化判斷水電機(jī)組信號(hào)的安全性與準(zhǔn)確性。

2.2自動(dòng)化控制的應(yīng)用

2.2.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)為分層分布開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，采用冗余的環(huán)形光纖以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為3級(jí)，即遠(yuǎn)方、控制室、現(xiàn)地，可以進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。越接近設(shè)備，系統(tǒng)的控制權(quán)限越高?？刂茩?quán)順序?yàn)椋含F(xiàn)地―控制室―遠(yuǎn)方。遠(yuǎn)方控制經(jīng)相關(guān)授權(quán)方可進(jìn)行操作?？刂葡到y(tǒng)中設(shè)置帶密碼的授權(quán)、核對(duì)程序。

2.2.2監(jiān)控模式。早期的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)不完善，監(jiān)控系統(tǒng)不可靠、不穩(wěn)定，所以水電廠(chǎng)的監(jiān)控通常以常規(guī)監(jiān)控為主，以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為輔。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)監(jiān)控的可靠性與安全性大幅度提高，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式逐漸被淘汰。全計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式對(duì)于技術(shù)、設(shè)備的要求比較高，相對(duì)來(lái)說(shuō)投資比較大；而以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，輔以常規(guī)監(jiān)控的模式，則投資比較少，對(duì)系統(tǒng)要求比較低，與小型水電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備簡(jiǎn)單、在整個(gè)電力系統(tǒng)中地位與作用相對(duì)較弱、退出運(yùn)行影響不大等特點(diǎn)相吻合。所以說(shuō)，小型水電廠(chǎng)應(yīng)該采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、以常規(guī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式。

2.2.3監(jiān)控系統(tǒng)的功能。配置系統(tǒng)各級(jí)之間采用具有冗余功能的環(huán)形光纖以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選用進(jìn)口知名品牌，具備網(wǎng)管功能，采用導(dǎo)軌卡槽安裝方式?？刂剖彝ㄟ^(guò)光纖與遠(yuǎn)方傳送遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)和遙視數(shù)據(jù)，同時(shí)可以通過(guò)Internet采用TCP/IP規(guī)約與上級(jí)管理部門(mén)調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像傳輸。遠(yuǎn)方控制設(shè)在管理所辦公樓內(nèi)，距泵站控制室約250m，通過(guò)千兆光纖與泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)信息采集與調(diào)度指令的下發(fā)，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與此同時(shí)，泵站、清污機(jī)閘等的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)要上傳給遠(yuǎn)方控制?？刂剖以O(shè)于泵站控制樓二樓，通過(guò)管理所局域網(wǎng)將泵站實(shí)時(shí)運(yùn)行信息與數(shù)據(jù)（如運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、水位曲線(xiàn)、流量等）上傳至上級(jí)管理部門(mén)，通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)地建立通信，通過(guò)工作站的監(jiān)測(cè)監(jiān)控界面顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)，同時(shí)下發(fā)控制命令，監(jiān)督現(xiàn)地監(jiān)控單元對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控命令的執(zhí)行?，F(xiàn)地控制是系統(tǒng)最后一級(jí)也是最優(yōu)先的一級(jí)，它向下接收各類(lèi)傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入/輸出信息，采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)；向上接收上級(jí)控制主機(jī)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控命令，并上傳現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息，實(shí)施對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯控制。

3、結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)正在進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的加速調(diào)整，在未來(lái)若干年內(nèi)，國(guó)內(nèi)水電行業(yè)將保持較快的發(fā)展速度，承擔(dān)的能源供應(yīng)任務(wù)也會(huì)愈加沉重。因此，必須對(duì)各種規(guī)模的水電廠(chǎng)實(shí)施智能化控制，根據(jù)自身的情況不斷完善系統(tǒng)優(yōu)化，這對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)水電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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