水电站论文（最新期刊范文8篇）之第七篇
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高,水利工程建设取得了显着成效,水电站自动化技术也得到了进一步发展与应用。本文将对水电站自动化相关技术进行分析,探究自动化技术在水电站中具体应用,以表现其在水电站建设及发展中的实际意义。
关键词：水电站,自动化技术,PLC,自动控制系统
我国水电站建设数量在逐年增加，自动化技术应用越来越广泛，在水电站建设中发挥的作用日趋显着。机组检测与辅助设备状态监测都是通过水电站自动化技术完成的，从而为相关工作的开展创造良好条件。为了进一步将水电站运行效率及工作安全性提高，分析自动化技术及其实际应用非常有必要。
1 水电站自动化主要技术分析
1.1 自动检测技术
水电站自动化技术的应用，对技术本身提出了更高要求及标准，也是水电站自动化技术取得更显着实际应用效果的重要前提。自动检测技术是自动化技术中的一项重要组成，对水电站运行过程中，各项参数是否有效、相关设备运行有无异常等进行全面检测，在较短的时间内得到相关数据，可以全天候监测水电站中全部设备，呈现出更为全面的设备运行状态。可以有效检测温湿度、电流、转速、功率以及水量等重要参数，并且对突发的异常可以敏锐察觉到，做出设备的保护状态，将水电站整体运行安全性增强了。
1.2 自动操作技术
在水电站中应用自动化设备，可以全天候操作开关、报警、通讯等系统。相关自动化设备要对第一个机组具有的取水口、溢洪以及闸门等进行相关操作。水电站中的排水系统、压缩空气电能系统及供电系统均可以实现自动化操作。可通过机器自动化操作发电设备、开停机及其相关机械设备，并且按照提前设定好的程序运转。当前，水电站中应用数字式并列装置，将自动并列装置运行效率及性能大大提高了，有效实现了水电站中发电机自动并列操作。其中装置核心是微处理器（CPU），通过将电网与待并发电机的电压、频率等通过接口电路输送到主机而实现自动化并列操作，用变送器将交流电转换为直流电，再由A/D接口进入主机。直接采样交流电压信号，并得到其有效值[1]
1.3 自动控制技术
水电站中，都是通过脉冲控制很多机组的启动、终止、运转等，这样一来，装置就能够按照设置的内部程序自主运转。如果机组装置出现运转困难、异常等情况，采用自动控制技术可以对其有效调整，切断有关设备，发出报警，工作人们就可以及时对其检修[2]。有效减少了人力物力，并且有效降低了设备故障概率。
1.4 自动保护技术
水电站中应用自动保护技术，主要是在机组运行时通过预先设定好的各项设备参数，实现自动检测与控制，有外界因素对工作机组运转产生影响，系统会及时将影响因素记录下来，并进行分析，依据严重度发出报警或将防护装置启动。
2 水电站自动化技术的应用
2.1 综合自动化系统的应用
2.1.1 基础监控设备
为使自动化监控目标顺利实现，可以在控制室调度与管控水电站相关设备，用以监测水位的摄像头需要设置好，可以直接对各项信息进行传送，通过水电站内部自动化元件，在将这些信息全部准确、及时地输送到中央控制室内以后，对信息进行转换，使其成为相应视频影像。比如，在水电站中，想对渠道内的水量进行监测，可以使用超声波物位仪观测，因为在设计上是全封闭式的，与水不会有直接接触，从而使传感器使用的安全性大大提高。工作人员要对水位情况充分掌握，以保证水电站内部多个观测点监测数据是准确无误的，为将水电站自动化监控质量提高，还需要安装摄像头，在各水电站前池与进水闸位置。
2.1.2 计算机监控网络系统
可以有效连接起来水电站内部调度中心与移动互联网，通过网络平台，调度人员可以对业务开展情况更系统地掌握，使系统先进性与及时性增强。依据当前水电站综合自动化系统的运行状态及效果，适当优化站内通信网络。
2.1.3 系统网络
站控层与地控层是综合自动化控制系统的重要组成，并且全部依据IEEE802.3标准有效连接计算机设备，有效控制网络中各节点数据传输速率，一般会控制在1 000 Mb/s左右[3]。在系统网络中，各项硬件设备通常不会出现异常情况，因为应用的是双网冗余结构，这样一来将系统可靠性大大增强了。
2.2 自动化控制系统的应用
水电站的PC端、水电站的分布式控制系统、计算机可编程程序控制器是自动化控制系统的三个重要组成部分。水电站PC端，通过信息化继电保护装置与智能测控装置，并使用不同种类输出、输入接口，达到显着控制状态；分布控制系统使用无线网络智能装置、控制站与主控机功能，在这些功能相互协调下，可以进行分层、分布式的监控。计算机可编程控制器，具有按照规模与功能分类的功能，通过划分出的不同层次进行控制，从而更具备数字化的操作模式特征。
水电站自动化控制系统功能较为具体，不仅能够将自动化管理工作完成，还能自主控制水电站运行，进一步完善通信系统。比如，在水电站自动化管理工作中使用，信息的保存与各项设定参数的记录都会自动生成报表，为各项工作的落实创造良好条件。水电站自主控制，通过依据水电站运行实际状态、上级调度安排、设备管理方案等，对机组负荷状态主动调节，使用自动电压控制AVC、断电器操作技术等，将管理效率大大增强；通信系统因为自动化管理模式的应用，可以顺利开展水情测报，共享水电站信息与资源。
2.3 PLC在涡轮螺旋桨调速中应用
作为一种编程控制器，PLC主要通过对机械内部信息进行存储，从而对设备实施各项操作指令，比如，逻辑运算、顺序运算、算数运算等指令，通过操作指令可以更好地对速度调控，更有时效地传输数据，进而在调控水电站中的轴流转桨式水轮时效率更高，将涡轮螺旋桨的运行速度提高。当前，因为涡轮螺旋桨不同厂家生产，差异也较为明显，在转速上需要不断改进，并要结合实际情况对其运转速度进行调节，这样才能保证水电站涡轮螺旋桨运转速度符合实际生产需求，达到一种持续、稳定的运行状态。
2.4 PLC在水库式电站调速器中的应用
因为水电站在发电过程中，水头有着较大的变化幅度，经常出现汽轮积液压调节器在水下运行时不稳定的情况，对水电站的发电维持良好状态非常不利。由此，采用PLC进行调节，在水库式变电站调速器中安装PLC系统装置，合理设置水头高等，可以依据运行状况随时修改水库式电站调速器，从而更好地控制好水电站运行速度，供电也会因此变得稳定。在电站调速器中应用PLC编辑程序存储器。当水下汽轮机液压器失效时，要想机组重新启动运行就必须将串联的电阻增加并更换芯片，然后再对输出差进行调节。如果这些措施仍无法解决以上问题，就可以使用PLC编辑程序存储器，可以提高拖动机组的运行速度。
2.5 PLC微机调速器在水电站中的应用
2.5.1 测频原理
为将机组运行的稳定性提高，PLC微机调速器在水电站自动化技术中应用日趋广泛。其有着特定的测频原理，经过隔离变压器（T），发电机端电压TV频率信号（A10.A11）被隔离与滤波处理，处理成方波信号（A8.com）将正弦波信号，并且输送到PLC的输入端Xo，该信号可以对PLC计数器控制。频率方波信号另一路通过集成度较高的频率或者电压，，将原先的频率信号转变为电压信号，电气柜中转速表可以利用该信号开展指示工作。
2.5.2 自工况下空载与负载运行
机组频率信号与电网频率信号，可进入到PLC，通过计算将机组频率值与电网频率值得出，当机组频率比电网频率低时，会增大控制导叶接力器的开度，将水轮发电机组的流量增加，其转速会随之提升，使机组频率可以实时对电网频率自动化跟踪。负载运行时，电网中已经有水轮发电机组并入，此时有相同的电网与机组频率，工控调节原理基本与空载运行时相同。
2.6 在控制油、气、水方面的应用
水电站采用自动化技术，不仅能够将工作效率提高，更能有效节约资源与能源。比如，应用油气水控制系统，可以有效监控油气资源、水资源的利用，保证整个自动化系统运行顺畅。在使用油气水系统控制时，为保障自动化技术有着高精准度，就要赋予每个自动化设备对应参数，一旦油气水系统有问题出现，自动化系统会在短时间内将故障位置找到，实施相应的控制系统保护措施。
结束语
因我国各地区水电站建设规模、运行情况存在差异，自动化技术水平及应用实际效果也不同。但无论如何，自动化技术都不同程度地提升了水电站工作效率，整体收益增加，生产更为稳定、安全。在未来，水电站自动化技术仍需继续改进、优化，以更好地适应水电站的发展，满足更多运行需求，使各项系统配合度更高，带来更大的经济与社会效益。
参考文献
[1]陈永兴.水电站自动化技术及其应用[J].智能城市,2019,5(9):180-181.
[2]陈怡帆.浅谈水电站电气工程自动化技术及其应用[J].数字通信世界,2018(1):133,61.
[3]伍春荣,欧阳海.电气自动化技术在水电站中的应用分析[J].自动化应用,2018(3):120-121.
