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【摘 要】水电站自动化是水电行业创新的重要载体，电气自动化程度是水电站现代化水平的重要标志之一。本文着眼于电气自动化这一创新技术，通过水电站电气自动化的主要功能及意义，重点探讨了水电站电气自动化系统设计应用，以期促进水电站电气自动化水平的提升。
【关键词】水电站 电气自动化 主要功能 意义 系统设计
水电站是我国经济发展的重要动力，但因其运行工作较为复杂，运行故障频发，不利于水电站工作的顺利开展。随着科技的不断创新和发展，电气自动化技术在水电站的应用得以普及，此技术的应用将大大促进了水电站的自动化生产和管理工作，其为水电站发展提供了一定的助益。水电站的电气自动化水平受诸多因素的影响，其技术水平高低直接影响水电站运行的安全性和经济性。现就电气自动化在水电站中的应用做粗浅介绍。
一、水电站电气自动化的主要功能及意义
水电站自动化是运用机械、电气及电子设备，对水电站主要设备进行自动操作和控制，确保水电站生产过程的操作、控制和监视逐步实现少人值班，最终达到无人值班，按预定计划或程序自动进行的目标。水电站规模大小、运行方式、水电站型式、主要设备及电气主接线等都是水电站自动化水平的重要影响因素。水电站中应用电气自动化后，可实现以下功能：自动控制水轮发电机组的运行方式、自动控制辅助设备及主要电气设备、监控水轮发电机组及各辅助设备的运行情况、监视和控制水工建筑物在运行过程中的工况[1]。
水电站引入电气自动化具有重要的现实意义：自动化控制装置可实现对水电站中所有系统的精准、快速、动态检测，同时可利用这些装置完成各项操作和控制，有利于避免人为原因的故障，大大提高了水电站发电及供电的可靠性。且电气自动化的自动装置对发电机组进行及时、准确调节，有利于确保电能的工频与电压维持在规定的范围之内，保证水轮发电机组的运行时刻处于最佳状态，从而提高水电站运行的经济性和电能质量。另外，在水电站实行电气自动化以后，可减少操作人员的工作量，改善其工作环境和强度，提高水电站的管理水平及生产效率。随着国民经济的不断发展，工农业生产及居民用电量的不断增加，积极进行水电站的自动化改造，不断提升水电站的电气自动化程度迫在眉睫。
二、水电站电气自动化系统设计
为提高水电站的自动化程度，水电站应优化选择自动化元件及自动装置，建立计算机监控系统、工业电视监控系统、消防监控系统、水文自动测报系统等子系统。
（一）基础自动化元件及自动装置
随着水电站自动化水平的提高，水轮发电机组所需自动化元件逐渐增多，设备选型和自动化设计尤为关键。基础自动化元件一般以国产为主，进口为辅的原则进行配置、选型[2]。自动装置是独立于计算机监控系统外，对相应设备进行自动控制和调节的装置或回路的逻辑组合。PLC技术（可编程的逻辑控制器）是目前水电站应用较为普遍的一项技术，其在水电站中的应用主要包括以下两个方面：自主调节轴流浆式水轮机式调速器和自主调节水库式水电站中的调速器。PLC程序运用于轴流桨式水轮机调速器，可借助于其可编程的功能，针对上下游水位、不同水头及手动协联浆叶、导叶，对调速器进行合理实时调整，使协联动作曲线始终处于合理的状态，以确保机组的运行性能。将PLC装置应用于水库式电站调速器中，可借助其可编程的功能属性，以水电站中水头的高低变化状况为依据，通过程序控制进行自动调整，以保证起动开度始终在合理的范围内，其大大避免了当电站水头更小于设计水头时，为避免机组开机过速，换芯片或撤除串接电阻的处理方式。
（二）计算机监控系统
计算机监控系统是电气自动化系统的核心和基础，是水电站综合自动化系统最基础的设施。该系统有利于实现整个水电站的水文测报、工况监视、负荷的合理分支及在输电线路运行全过程的自动监控。目前，水电站电气自动化监控模式主要包括集中监控模式、远程监控模式和现场总线监控模式，应针对水电站的具体情况选择计算机监控的模式，使其逐步具备遥测、遥控、遥信、遥调（即“四遥”）的功能。现场总线监控模式主要依靠现场总线、局域网等对整个系统进行监控，其针对性较强，每个装置功能相对独立，系统可靠性高，一般新建电站适合选择这种模式。
（三）工业电视监视系统
现代化的监控需要先进的系统设备即工业电视系统作为运行基础，其能较为全面、及时和准确反映被监控对象的实际信息，能帮助工作人员作出科学合理的决策。水电站的监控人员借助于工业电视监控系统，可加强对设备的控制操作，从而提自动化水平，减少事故发生率。而且其独立于计算机监控系统，有利于电站分期实施。
（四）消防监控系统
在水电站中易于发生火灾的场所应建立全方位的消防监控系统，24h不间断的火情监测。当探测器监测到火情时，系统可以自动传输火警警报，并确定火灾发生位置及平面布置图，并提示出相应的处理措施，自动或手动对火灾处的防火排烟设备、灭火设备进行控制，实施灭火等。所有的火情信息经信息处理后送至计算机监控系统，其有利于提高水电站的安全可靠性，全面有效的控制和消除火灾。
（五）水文自动测报系统
水文自动测报系统是应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的水文气象要素及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。其主要应发挥水情信息的自动采集、处理、监视、分析等作用，并通过计算机快速准确的作出洪水预报，其对于水电站的防洪、排沙、发电、调峰、调频、灌溉等意义重大，有利于提高水电站的经济效益，也使流域梯级整体调度成为现实。
总之，电气自动化技术的应用为水电站安全平稳经济的运行提供了必要的技术保证，有利于水电站经济效益和社会效益的同步提升。为提高水电站的电能生产效率和质量，我们应结合水电站工作状况的实际，加强对老式水电站中的常规控制和以人工操作为主的控制模式的自动化改造，积极推动自动化技术的运用，针对新建水电站应采取一步到位的方式设计实施电气自动化系统，以有效促进水电站效益的稳步提升。
参考文献：
[1]胡云.電气自动化技术在水电站中的应用研究[J].科技创新与应用.2013年第34期
[2]丁承君.水电站自动化技术及其应用研究[J].城市建设理论研究（电子版）.2013年7期
【关键词】水电站 电气自动化 主要功能 意义 系统设计
水电站是我国经济发展的重要动力，但因其运行工作较为复杂，运行故障频发，不利于水电站工作的顺利开展。随着科技的不断创新和发展，电气自动化技术在水电站的应用得以普及，此技术的应用将大大促进了水电站的自动化生产和管理工作，其为水电站发展提供了一定的助益。水电站的电气自动化水平受诸多因素的影响，其技术水平高低直接影响水电站运行的安全性和经济性。现就电气自动化在水电站中的应用做粗浅介绍。
一、水电站电气自动化的主要功能及意义
水电站自动化是运用机械、电气及电子设备，对水电站主要设备进行自动操作和控制，确保水电站生产过程的操作、控制和监视逐步实现少人值班，最终达到无人值班，按预定计划或程序自动进行的目标。水电站规模大小、运行方式、水电站型式、主要设备及电气主接线等都是水电站自动化水平的重要影响因素。水电站中应用电气自动化后，可实现以下功能：自动控制水轮发电机组的运行方式、自动控制辅助设备及主要电气设备、监控水轮发电机组及各辅助设备的运行情况、监视和控制水工建筑物在运行过程中的工况[1]。
水电站引入电气自动化具有重要的现实意义：自动化控制装置可实现对水电站中所有系统的精准、快速、动态检测，同时可利用这些装置完成各项操作和控制，有利于避免人为原因的故障，大大提高了水电站发电及供电的可靠性。且电气自动化的自动装置对发电机组进行及时、准确调节，有利于确保电能的工频与电压维持在规定的范围之内，保证水轮发电机组的运行时刻处于最佳状态，从而提高水电站运行的经济性和电能质量。另外，在水电站实行电气自动化以后，可减少操作人员的工作量，改善其工作环境和强度，提高水电站的管理水平及生产效率。随着国民经济的不断发展，工农业生产及居民用电量的不断增加，积极进行水电站的自动化改造，不断提升水电站的电气自动化程度迫在眉睫。
二、水电站电气自动化系统设计
为提高水电站的自动化程度，水电站应优化选择自动化元件及自动装置，建立计算机监控系统、工业电视监控系统、消防监控系统、水文自动测报系统等子系统。
（一）基础自动化元件及自动装置
随着水电站自动化水平的提高，水轮发电机组所需自动化元件逐渐增多，设备选型和自动化设计尤为关键。基础自动化元件一般以国产为主，进口为辅的原则进行配置、选型[2]。自动装置是独立于计算机监控系统外，对相应设备进行自动控制和调节的装置或回路的逻辑组合。PLC技术（可编程的逻辑控制器）是目前水电站应用较为普遍的一项技术，其在水电站中的应用主要包括以下两个方面：自主调节轴流浆式水轮机式调速器和自主调节水库式水电站中的调速器。PLC程序运用于轴流桨式水轮机调速器，可借助于其可编程的功能，针对上下游水位、不同水头及手动协联浆叶、导叶，对调速器进行合理实时调整，使协联动作曲线始终处于合理的状态，以确保机组的运行性能。将PLC装置应用于水库式电站调速器中，可借助其可编程的功能属性，以水电站中水头的高低变化状况为依据，通过程序控制进行自动调整，以保证起动开度始终在合理的范围内，其大大避免了当电站水头更小于设计水头时，为避免机组开机过速，换芯片或撤除串接电阻的处理方式。
（二）计算机监控系统
计算机监控系统是电气自动化系统的核心和基础，是水电站综合自动化系统最基础的设施。该系统有利于实现整个水电站的水文测报、工况监视、负荷的合理分支及在输电线路运行全过程的自动监控。目前，水电站电气自动化监控模式主要包括集中监控模式、远程监控模式和现场总线监控模式，应针对水电站的具体情况选择计算机监控的模式，使其逐步具备遥测、遥控、遥信、遥调（即“四遥”）的功能。现场总线监控模式主要依靠现场总线、局域网等对整个系统进行监控，其针对性较强，每个装置功能相对独立，系统可靠性高，一般新建电站适合选择这种模式。
（三）工业电视监视系统
现代化的监控需要先进的系统设备即工业电视系统作为运行基础，其能较为全面、及时和准确反映被监控对象的实际信息，能帮助工作人员作出科学合理的决策。水电站的监控人员借助于工业电视监控系统，可加强对设备的控制操作，从而提自动化水平，减少事故发生率。而且其独立于计算机监控系统，有利于电站分期实施。
（四）消防监控系统
在水电站中易于发生火灾的场所应建立全方位的消防监控系统，24h不间断的火情监测。当探测器监测到火情时，系统可以自动传输火警警报，并确定火灾发生位置及平面布置图，并提示出相应的处理措施，自动或手动对火灾处的防火排烟设备、灭火设备进行控制，实施灭火等。所有的火情信息经信息处理后送至计算机监控系统，其有利于提高水电站的安全可靠性，全面有效的控制和消除火灾。
（五）水文自动测报系统
水文自动测报系统是应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的水文气象要素及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。其主要应发挥水情信息的自动采集、处理、监视、分析等作用，并通过计算机快速准确的作出洪水预报，其对于水电站的防洪、排沙、发电、调峰、调频、灌溉等意义重大，有利于提高水电站的经济效益，也使流域梯级整体调度成为现实。
总之，电气自动化技术的应用为水电站安全平稳经济的运行提供了必要的技术保证，有利于水电站经济效益和社会效益的同步提升。为提高水电站的电能生产效率和质量，我们应结合水电站工作状况的实际，加强对老式水电站中的常规控制和以人工操作为主的控制模式的自动化改造，积极推动自动化技术的运用，针对新建水电站应采取一步到位的方式设计实施电气自动化系统，以有效促进水电站效益的稳步提升。
参考文献：
[1]胡云.電气自动化技术在水电站中的应用研究[J].科技创新与应用.2013年第34期
[2]丁承君.水电站自动化技术及其应用研究[J].城市建设理论研究（电子版）.2013年7期