自动化控制在水电站中的应用
水电站自动化技术及其应用研究
水电站自动化技术及其应用研究摘要：随着我国经济的发展，电气自动化技术在各行各业都得到了广泛的应用。
在水电站工程中，自动化技术也起着非常重要的作用。
自动化技术的应用，可以提升水电站安全运行的能力，有助于电力企业经济效益和社会效益的实现。
关键词：水电站；自动化；应用；措施中图分类号：f407.6 文献标识码：a 文章编号：在水电站工程中，自动化技术的所起的作用越来越大，是水电站的安全运行及实现经济效益的重要保证。
水电站现代化水平的重要标志在于水电站的自动化程度，水电站的自动化程度又决定着水电站在现代化进程中达到的高度，同时其技术水平的高低又是整个水电站经济、安全运行的重要影响因素。
水电站自动化不仅可与使工作的可靠性得以保证，同时也让设备运行更加安全经济，劳动条件进一步改善，生产效率不断提高。
1、水电站电气自动化内容水电站规模大小是水电站电气自动化的首要考虑因素，其在整个电力系统中占有的地位的重要性，运行方式和水电站型式，主要设备以及电气主接线等都是影响水电站自动化的重要内容，只有将这些涉及到的内容综合起来，才可以对电气自动化的控制点进行科学合理的确定。
归纳起来，水电站自动化主要包括自动控制水轮发电机组的正常运行方式、监控水轮发电机组以及其附属设备在运行过程中的工况、并且自动控制辅助设备以及主要电气设备、监视和控制水工建筑物在运行过程中的工况。
1.1自动控制水轮发电机组的运行方式要实现其最基本的操作程序，首先要从机组的开关到发发电的转化过程，都可以按照既定程序进行自动化运行。
同时，由于整个电气系统和水电站自身情况都有规定的运行要求，因此，为了保证各个机组能够安全高效的运作，通过对参数进行调整，达到资源与经济的优化配置，必须对机组的工作和服和运行太熟进行合理的确定和掌握。
此外，工作机组中必不可少的是设备备用措施。
如果工作机组出现问题或者电力系统频率较高或低下等突发事件，可以自动启用备用机组，保持工作机组的正常运行。
计算机在水利发电的应用
计算机在水利发电的应用
计算机在水利发电的应用主要体现在以下几个方面：
1. 水电站的自动化控制：计算机可以用于水电站的自动化控制系统中，实现对水尺、流量、压力、温度等参数的监测和控制，通过自动控制设备的启停、调整以及监测设备的数据采集和传输，实现对水电站运行的自动控制和监管。
2. 水电站的远程监控：计算机与通讯设备结合使用，可以实现对水电站运行状态的远程监控。
通过互联网等通信手段，将水电站的实时数据传输到远程监控中心，实现对水电站运行状态的实时监控、故障预警和远程操作。
3. 水电站的模拟仿真：计算机可以建立水电站的模拟仿真系统，通过模拟水电站的运行过程，可以提前预测和优化水电站的运行效果，优化水能利用率、减少能量损失，提高水电站的发电效率。
4. 水力发电机组的控制和调度：计算机可以用于水力发电机组的实时控制和调度。
通过对水电站的发电机组进行控制，实现对发电机的启动、停车、调速、调负荷、换网等操作，以最佳的方式调度发电机组的运行状态，保证水电站的稳定运行和最大发电效益。
5. 水资源管理和调度：计算机可以用于水资源管理和调度系统，通过对水库水位、水质、流量等参数的实时监测和分析，结合水电站的发电需求和水资源的供需关系，实现对水资源的合理调度和利用，保证水电站的持续发电和水资源的有效利用。
总之，计算机在水利发电中的应用，可以提高水电站的运行效率、降低能量损失、提高发电效益，同时也方便了对水电站的监控和管理工作。
水电站“无人值守”电气自动化系统介绍和特点
水电站“无人值守”电气自动化系统介绍和特点
水电站“无人值守”电气自动化系统介绍
通过水位遥测控系统精确的测量前池水位传送到水轮发电机组自动化控制器（自动化屏），根据前池高水位信号自动化控制器自动开启水轮发电机组，而后自动调整水轮机开度，直至同期合闸，与此同时励磁控制器自动跟随大网电压及调整功率因数使之与大网同期，并网后自动化控制器自动加载负荷。
正常运行时自动化控制系统根据前池水位高低自动调整发电机出力（如突然下雨，前池水位上升，自动化控制器能自动把开度调大；当雨停，前池水位下降，为了保持前池水位，自动化控制器又能自动把开度调小），使之保持在高水位状态下发电。
最大程度的提高发电效益。
当机组运行不够经济或处于低水位状态下自动化控制器自动关机，蓄水等待高水位进行发电。
整个发电过程无需人工任何操作，有效的降低了值班人员的劳动强度及提高了电站的发电效益。
水电站“无人值守”电气自动化系统特点：
1.独具特色的多机组水情自主运行：不依赖人工操作，控制系统能够根据机组额定功率、效率曲线、水情，自主选择启停机组、分配机组功率，使得机组运行合理化、单位水量发电量最大化、机组运行损耗最小化。
2.智能化运行中，最具特点的是自动愈合功能，在多机组运行中，如果一台出现故障，关掉故障机自动化系统电源开关后，剩余机组自动
组成新的运行架构，不影响多机组联动运行效果。
3.手/自动控制系统：控制系统设计为传统配电屏手动操作与全自动化控制两用设计，即自动化控制有问题也不影响电站正常发电，不会浪费水。
4. 带有电脑监控，可以集中观察各台机组的温度、电压、电流、功率、水位等信息，也可以控制机组运行，并记录相应的历史运行参数。
水电站自动化技术现状与发展趋势
水电站自动化技术现状与发展趋势随着水电站建设工程的数量开始逐年增加，有效的促进了各个地区经济和工农业的发展，也为周边的人民群众日常生活和工作提供了非常稳定的电力输送。
然而计算机技术、网络技术、通信技术及其远程控制技术的迅速发展和成熟，使水电站自动化技术也获得了一定的发展。
本文就当前水电站自动化的现状及发展进行简单的分析与阐述。
标签：水电站自动化；现状；发展一、水电站自动化的现状1 提高了水电工作的安全性通常水电站最主要的目的就是希望能够保障区域内的电能安全输送，水电站应用自动化控制技术就能够借助相应的自动化装置来进行迅速有效的监控、预警以及记录等，这样不但能够有效的防止安全事故的发生，同时也能够有效的避免相应的电气设备受到损坏和破坏，这就非常有效的提升了水电站供电的可靠性。
而且通过自动化装置对水电站的控制和操作，不但能够有效的降低由于工作人员操作失误所造成的安全事故，同时还能在紧急事故发生的情况下有效的加快水电站内部操作和控制的全部过程，也有效的保证了电力系统的安全有效运行以及用户方面的正常供电等。
2 提高发电机组运行经济性水轮发电一直工作在满负荷的状态是我们最理想的憧憬，而实际中因为机组故障等诸多原因往往不能满负荷运载。
利用自动控制装置，控制并指令选择最佳的运行组数，结合当前水利条件，使用最少的水生产最多的电能，更好的实现水电站经济任务。
3 保证电能质量电压和频率作为衡量电能质量好坏两项基本指标。
电压正常偏移不超过额定值的±5%，频率正常偏移不超过额定值的±0.2～0.5 HZ。
电压或频率的的稳定主要取决于电力系统中无功功率和有功功率的平衡。
因此要维持系统电压和频率在规定范围内，就必须迅速而又准确地调节有关发电机组发出的有功和无功功率。
特别是在发生事故的情况下，快速的调节或控制对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，而这个过程，单纯靠手动操作，无论在速度方面还是在精度方面都是难于实现的，只能借助于自动装置来完成。
人工智能在智慧水电站中的应用研究
人工智能在智慧水电站中的应用研究智慧水电站是指利用先进的信息技术和人工智能技术来提高水电站设备运行的效率和可靠性，实现自动化和智能化的管理和运营。
随着人工智能技术的迅猛发展，其在智慧水电站中的应用正逐渐扩展和深化。
本文将研究人工智能在智慧水电站中的应用，探讨其在提高水电站设备运行效率、实现智能化管理和优化能源调度等方面的作用。
人工智能在智慧水电站中的首要应用领域之一是设备运行监测与维护。
传统水电站需要大量人工巡检设备和进行设备维护，这不仅耗费人力物力，而且工作效率低下。
而利用人工智能技术，可以实现对水电站设备的实时监测和智能诊断，及时发现设备故障和异常情况，提前采取维修和保养措施，从而避免设备故障导致的停产停电事故和经济损失。
人工智能技术可以通过对设备的大数据分析和学习，提取设备运行的规律和趋势，预测设备的健康状况和寿命，为设备维护和更换提供科学依据和参考，进一步提高设备的利用率和可靠性。
其次，人工智能在智慧水电站中的另一个重要应用是能源调度与优化。
水电站是一个复杂的能源系统，需要合理地调度水资源和发电设备，以最大程度地满足能源需求，并使能源利用效率最优化。
传统的能源调度主要依赖于经验和规则，难以应对复杂的实时运行条件和外部环境因素的变化。
而人工智能技术可以通过对水电站的大数据进行分析和优化建模，预测不同条件下的能源需求与供给关系，实现智能化的能源调度和优化。
例如，利用人工智能技术可以实现水库水质和水位的智能化预测和优化，降低水库泄洪频率和泄洪量，从而减少对生态环境的影响。
同时，人工智能技术还可以根据实时电力市场价格和用户需求，自动进行发电机组的启停和机组负荷调节，以达到经济效益和能源利用效率的最优化。
此外，人工智能在智慧水电站中还可以应用于水库调度与管理。
水库是水电站的重要组成部分，合理地调度水库的水量和水位对于保证水电站的运行安全和效率起着关键作用。
传统的水库调度主要依赖于经验和规则，难以应对复杂的气象条件和水文情况的变化。
PLC在水电站控制系统中的应用
电站 中的应 用 。
运行可靠 、 维护方便 、 提高效率。
２ Ｐ Ｃ在顺序控制 中的应用 Ｌ
水 电厂顺 序控制是指生产设备及 生产过程根 据工艺要求按照逻辑运算 、 顺序操作定时和计数等
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线的逻辑控制电路 ， 具有成本低 、 功耗小 、 体积小 、 重 量轻等优点 。 （ ）Ｌ 及 其有关设备都按易于与工业控制器 ２Ｐ Ｃ
系统联成一个整体 ， 易于扩充功能 ， 其接 口简单 、 线 路工作量小 ， 能运行于恶劣的工业环境 ， 障率低 、 故 可靠性好 、抗 电气干扰 能力 强 ，不需 要加空调和 Ｕ Ｓ维护方便。 Ｐ， （ ）Ｌ ３Ｐ Ｃ采用扫描式工作方式 ，运行速度快 ， 适 应于处理顺序控制。 （ ） 电厂站 的顺 序控制系统流程复杂 ， ４水 用常 规继电器硬接线控制方式往往系统规模庞大 、 维护
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：６２ ５ ８ （０ １０ — ０ ８ ０ １７ — ３ ７ ２ １ ）６ ０ １— ３
０ 前 言
Ｐ Ｃ 其完整的英文名称 为 Ｐｏ ａ ｍ ｂ ｏｉ Ｌ： ｒｇ ｍ ａｌＬｇ ｒ ｅ ｃ Ｃ ｎ ｏ ｅ， ｏｔ ｌｒ即可编程控器。它是一种新型的通用 自 ｒｌ 动控制装置。它将传统的继 电器控制技术 、 计算机
中 、小规模集成电路及其它电气元件的复杂控制系
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西门子S7-300 PLC在普梯水电站综合自动化系统中的应用
理 各 现 地 控 制 层 的 工 作 ， 收 集 有 关 信 息 并 作 相 应 处 理 和 存 储 ， 迅 速 、 准 确 、 有 效 地 完 成 对 本 站 被 控 对 象 的 安 全 运 行 实 时 监 视 及 事 件 报 警 ， 设
备 运 行 的 控 制 与 调 节 ， 以 及 电 站 的 生 产 管 理 。 操 作 员 可 以 在 主 控 制 台 通 过 人 机 接 口 对 数 据 库 和 画 面 进 行 在 线 修 改 ， 进 行 人 工 设 定 、设 置 监 控 状
通过 ＣＰ５ ２ ６ 口卡使 工控 机 与 ￥ －３ ０ １接 ７ ０ ＰＬＣ 相连 。
（ ）丰 富 的扩 展模 块 。除 基 本 的数 字 量 Ｉ ３ ／Ｏ 模
块 、模 拟 量 Ｉ ／Ｏ 模 块 外 ，还 可 以 扩展 安 装 测温 模 块 、
通 讯 扩 展 模 块 、Ｍ Ｏｄｅ 模 块 、定 位 模 块 、以 太 网 ｍ
普 梯 水 电 站 计 算 机 监 控 系 统 采 用 湖 南 紫 光 测 控 公 司 的 Ｄ Ｃ Ａ Ｐ一３５００水 电站 综 合 自动 化 系统 ， ＤＣＡＰ一３ ０ ５ ０水 电站 综合 自动化 系统 按 分层 分 布 开 放 式 无 人 值 班 （ 人 值 守 ） 运 行 方 式 设 计 。 整 个 系 少 统 在 物 理 上 分 为 两 层 ： 电站 控 制 层 和 现 地 控 制 层 。 电 站 控 制 层 设 在 中 央 控 制 室 ， 负 责 协 调 和 管
自动化设备在水电站中的实际应用
（）套操作员站 ： ２２ 作为整个 电站枢纽 的控 制中心。完成整 个电站设备 的控制和监视 ；
ｆ）套数据服务器 ： 于全 厂实 时数 据、 １２ 用 历史数据 的管理 ，
决策支持 ， Ｇ Ｖ 和整个 电厂 的实时运行 监视 与操作等 全 Ａ ＣＡ Ｃ 厂性 的功能 ；
设备 的监控 ， 主要 由ｌ Ｐ ＋Ｃ 柜和２ ／柜组成 。 个Ｉ Ｏ
４ 自 动 化控 制解 决 应 用 中的 问 题
ｆ） 台Ａ 黑 白激光打 印机 ： ７１ ３ 用于打 印记 录应用程序 、 参数 化表 、 实时报警信息 、 时运行状态 、 实 实时事件记 录、 各种报表
及实时显示画面等。
３２ 电站 现 地 级 设 备 组 成 ．
按系统设备布置及 功能 ，系统设备 分主控级及现地级设 备。 系统 的核心——主控级硬 件为Ｈ 公司的６ 位双核计算机 ， Ｐ ４
关键 词 ：自动 化设 备 ； 系统 ； 电站 ； 用 应
ｄｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１０ － ５ ４２ １ ． ． ６ ｏ： ． ９ｊｓ ． ６ ８５ ． ００ ０ １ ９ ．ｓ ０ ０ ９３
电站用 电气综合 自动化系统可进一 步提高 电站 自动化水 平， 特别是 电气运行管理水 平。水 电站 自动化就是要 使水 电站 生产过 程的操作 、 控制 和监视 ， 能够在 无人（ 或少人 ） 直接参与
助设 备的监控 ， 各控制单元 均由１ｉ Ｐ 柜 、个Ｉ 柜 、个 操作 ／Ｃ Ｕ ２ ／ ＇ － Ｏ １
柜组 成 。
１ 套开关站Ｌ Ｕ ： 于１０ Ｖ和３ ｋ 开关站设 备及 主变压 Ｃ ５用 １ｋ ５Ｖ 器 的监控 ， 主要由Ｉ Ｐ 柜和２ ／ 柜组成 。 ￣Ｃ Ｕ 个Ｉ Ｏ
ｌ 公 用 Ｌ Ｕ ： 于 １ ． Ｖ ０ Ｖ 用 电 设 备 及 全 厂 公 用 套 Ｃ ６用 ０５ 和４ ０ 厂 ｋ
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自动化控制在水电站中的应用
摘要：电气自动化技术的稳定性强，通过积极地引入电气自动化技术，能够对水电站的负载数量和运行状态进行深入地分析，并对其进行调控，从而进一步地改善水电站的性能。
通常，水电站建设在边远地区，施工环境恶劣。
引入电气自动化技术，可以减轻工作人员的劳动强度，降低运行成本，从而提高了水电站的生产效率。
本文介绍了电气自动化技术在水电站中的应用，可以为水电站电气自动化的安全、稳定运行提供参考。
关键词：电气自动化技术；水电站；自动控制；运行设备
1.电气自动化技术在水电站中的应用价值
1.1实现设备的自动化控制
水电站在运行过程中，必须对各种设备进行有效的控制。
若采用人工方式，则存在较大的风险，且控制效果不理想。
引入电气自动化技术，采用脉冲控制实现对有关设备的自动控制，从而减少了风险，保证了设备的安全运转。
自动化控制效率高，控制精度高，既可以对水电系统中的各类装置进行有效的控制，又能对有关装置的有关参数进行合理的调节，使之符合水力发电的实际要求，保证有关装置的正常、安全、可靠地运转。
同时，该技术还具备自测试功能，能够在正式投入使用之前，对有关参数进行主动校验，从而保证了设备的正常运转。
在出现事故的时候，能够迅速地执行事先写入的程序，使出现故障的设备停止运转，并且按照系统的指示对其进行诊断，从而为后续的维修工作提供全面、完整和可靠的信息。
1.2提高水电站电能质量
管理者能够对水电站的做功情况进行监测，从而知道水电站的电能质量是否满足要求，从而确定水电站的具体运行状况。
因此，必须保证系统的输出功率满足相应的要求，才能保证系统的输出电压和电流的稳定性。
采用人工方式，很难
保证水电站运行过程中的电流、电压长期稳定，从而影响了水电站的运行精度，
也给水电站的电能质量带来了很大的影响。
通过引进电气自动化技术，可以对水
电站进行自动化控制，在水电站运行过程中，当出现一些突发事件时，自动控制
技术就能对这些事件做出快速反应，从而保证电网的运行安全，在水电站运行期间，必须由技术人员全程监测。
采用电气自动控制技术来监测水电站的运行状况，能使水电站的安全隐患和维修成本降到最低，从而保证水电站的长期稳定运行。
1.3提高水电站的生产效率
水电站多位于山地或边远的地区，由于其特殊的地质条件，使得工程建设中
的材料运输、管理难度较大，且投资较大。
另外，工作人员的居住条件也因其地
理位置遥远而得不到有效保证。
采用电气自动化技术，既能实现远程遥控，又能
降低人力的投入。
另外，利用电气自动控制技术，可以对水电站进行实时监测，
便于工作人员在任何时间、任何地点了解水电站的运行情况。
引入电气自动化技术，并利用数据技术对有关的信息进行了采集，这样就能够便于工作人员对水电
站的负载状况进行分析，并在分析结果的基础上对其进行相应的调度和控制。
水
力的科学运用，既能减少能源消耗，又能满足基本工作需要。
2.电气自动化技术在水电站中的具体应用
2.1数字化监测技术
数字监测技术是指将网络、计算机、多媒体、自动控制等技术相结合，以达
到对特定地区进行监测的目的。
在水电站使用数字化监测技术时，主要是依靠计
算机技术，利用PLC对继电器进行程序控制。
采用数字化监测技术，能够实现对
水电站运行状态的全方位、动态监测与管理。
在水电站中，可以实现监测数据的
共享。
操作人员只需在电脑上输入所要查找的资料，就能迅速、准确地将所查找
的资料呈现出来，从而帮助工作人员更好地进行设备管理。
在使用数字监测技术
之后，水电站的工作效率得到了提升，极大地降低了水电站管理成本，同时也增
强了设备运行的安全性和稳定性，促进了水电站治理朝着精细化、高质量的方向
发展。
2.2PLC自动化技术
在计算机系统的可编程存储器中，水电站运行系统的每台设备都会按照一定
的运行过程、运行频率和计算模式，构造出自己的系统设备的运行参数，并将系
统运行设备的各种参数以图表和图像的形式显示出来。
这就是可编程控制器在水
电站的工作原理.可编程控制器技术在水电工程中占有举足轻重的地位，被广泛
应用于水电工程的各个控制系统中。
水电站水力发电机组的LCU本地控制部分，
利用自己配置的PLC，从安装在各种系统中的自动化部件中的电气信号，比如安
装在油中的压力变送器、压力开关、电动阀、电磁阀、液位开关、液位变送器、
温度测量电阻器等，水和天然气管道。
再通过各种转换模板对这些信号进行转换，实现压力值、液位高度、温度值等模拟量以及各种开关值节点在LCU计算机主机
屏幕上的直观显示，保证每个信号值的来源正确、可追溯，包括接线端子号和电
缆芯线号。
当数据发生异常时，能够在最短的时间内找到问题所在。
LCU的现场
控制具有操作简便，功能强等特点，并可以按照系统的示意图进行图形化。
工作
人员能够从所显示的图像中，判断出水电站系统的运行状况，从而保证了机组的
平稳运行。
2.3自动化控制
在水电站中，脉冲控制是水电站的重要组成部分，对水电站的稳定性起着至
关重要的作用。
经常规检测，确定机组各参数无异常后，可进行机组操作指令。
当出现事故时，应该运用电气自动化技术对设备进行自动控制，快速启动备用系
统的自动运行，关闭主操作系统，并将运行障碍的命令迅速传递给维修人员。
维
修员可依据设备的操作状况，对存在的问题进行排查。
比如，在水电站中引入电
气自动化技术，并建立数字检测系统，就能对水电站的运行展开全方位、多层次
的监测和控制。
如果在运行过程中，温度突然上升或发生故障，检测系统可以自
动报警，并迅速通知维修人员故障信息。
这样，监测人员就可以对水电站的运行
状况进行充分的了解，及时对问题进行分析，并提供反馈，并构建标准化的操作
程序，以减少人为干扰和错误。
员工能够完全参与到水电站的管理中，更有效率
地进行工作，不会浪费大量的时间去填写信息，因此能够得到更大的运营效益。
以某水电站为例，为确保机组的安全运行，将自动控制技术应用于电控阀门中。
在液压系统和调速系统的联合作用下，工作人员能够根据所得到的发电设备的指
标和参数，选择一种科学的方式来对其进行维修和管理。
3.提高水电站电气自动化水平的建议
为进一步提高水电站的电气自动化程度，设计者必须从电站的各个系统、各个操作装置出发，对电站的电气自动化进行全面的规划与优化。
(1)提高机组的自动化程度；发电机组就是水力发电站的电源。
根据实际情况，优化机组的结构。
(2)改进水电站的自控系统。
在对水电站控制系统的布局进行综合分析的基础上，再利用计算机设备和网络系统来收集各种信息数据，就能构成一个综合性的水电站计算机控制系统，从而能够对水电站的运行设备进行实时、动态的监测。
(3)提升水电站电气自动化装备的配装水平。
水电站可依据自身财政预算，考虑所选择的设备是否具有兼容性，并尝试采用成熟可靠的自动控制元件，以提高自动控制的可靠性。
4.结语
综上所述，在水电站中使用电气自动化技术，能够提升自动化程度，实现对各种系统设备的自动控制，确保供电的效率和质量，为各水电站的安全可靠运行和无人值守的管理模式创造了良好的条件。
水电站建设单位应该对电气自动化技术的影响给予足够的重视，加大对电气自动化技术的运用力度，为水电站系统的运行提供与之相适应的自动化设备，从而提升水电站的电气自动化管理水平，推动水电站的稳定和健康发展。
参考文献：
[1]刘雪优.电气自动化在水电站中的应用分析[J].科技创新与应
用,2020(34):161-162.
[2]黄吉.水电站自动化技术及其应用探究[J].低碳世界,2019,9(12):115-116.。