1、檢測和自動化技術在水力發電廠的應用（一）水電站檢測與自動化概述1.水電站檢測與自動化的作用水電站的檢測與自動化就是要使水電站生產過程的操作、控制和監視，能夠在無人（或少人）直接參與的情況下，按預定的計劃或程序自動地進行。水電站自動化程度是水電站現代化水平的重要標志，同時，自動化技術又是水電站安全經濟運行必不可少的技術手段。水電站自動化的作用主要表現在以下幾個方面：（1）提高工作的可靠性：水電站實現檢測與自動化后，一方面可通過各種自動裝置快速、準確、及時地進行檢測、記錄和報警，既可防止不正常工作狀態發展成事故,又可使發生事故的設備免遭更嚴重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過各種自動裝

2、置來完成水電站的各項操作和控制（如開停機操作和并列），不僅可以大大減少運行人員誤操作的可能，從而也減少了發生事故的機會；而且還可大大加快操作或控制的過程，尤其在發生事故的緊急情況下，保證系統的安全運行和對用戶的正常供電，具有非常重大的意義。（2）提高運行的經濟性：水電站實現自動化后，可根據系統分配給電站的負荷和電站的具體條件，合理地進行調度，保持高水頭運行，同時合理選擇開機臺數，使機組在高效率區運行，以獲得較好的經濟效益。如何實現各電站合理最優調度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對于梯級電站來說尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統、航運、灌溉、防洪等多項

3、要求，經濟運行條件復雜，單憑人工控制很難實現，實現自動化以后，將有助于電站經濟運行任務的實現。特別是對于具有調節能力的水電站，應用電子計算機不但可對水庫來水進行預報計算，還可綜合水位、流量、系統負荷和各機組參數等參量，按經濟運行程序進行自動控制，大大提高運行的經濟性。（3）保證電能質量：我們知道，電壓和頻率作為衡量電能質量好壞兩項基本指標。電壓正常偏移不超過額定值的±5%，頻率正常偏移不超過額定值的±0.20.5 HZ。電壓或頻率的的穩定主要取決于電力系統中無功功率和有功功率的平衡。因此要維持系統電壓和頻率在規定范圍內，就必須迅速而又準確地調節有關發電機組發出的有功和無功功

4、率。特別是在發生事故的情況下，快速的調節或控制對迅速恢復電能質量具有決定性的意義，而這個過程，單純靠手動操作，無論在速度方面還是在精度方面都是難于實現的，只能借助于自動裝置來完成?？梢?，提高水電站的自動化水平，是保證電力系統電能質量的重要措施之一。（4）提高勞動生產率、改善勞動條件：水電站大多地處偏僻山區，遠離城鎮，職工長期生活在較差的環境之中。水電站實現自動化后，很多工作都是由各種自動裝置按一定的程序自動完成，用計算機監控系統來代替人工操作及定時巡回檢查、記錄等繁雜勞動，大大改善運行人員的工作和生活環境，減輕了勞動強度，提高了運行管理水平。同時還可減少運行人員，實現無人值班（或少人值守），提

5、高勞動生產率，降低運行費用和電能成本。2.檢測與自動化在水電站中的內容檢測與自動化在水電中的內容，與水電站的規模及其在電力系統中的地位和重要性、水電站的型式和運行方式、電氣主接線和主要機電設備的型式和布置方式等有關?？偟膩碚f，其主要包括以下幾個方面：（1）完成對水輪發電機組運行方式的自動控制：一方面，實現開停機和并列、發電轉調相和調相轉發電等的自動化，使得上述各項操作按設定的程序自動完成；另一方面，自動維持水輪發電機組的經濟運行，根據系統要求和電站的具體條件自動選擇最佳運行機組數，在機組間實現負荷的經濟分配，根據系統負荷變化自動調節機組的有功和無功功率等。此外，在工作機組發生事故或電力系統頻率

6、降低時，可自動起動并投入備用機組；系統頻率過高時，則可自動切除部分機組。（2）完成對水輪發電機組及其輔助設備運行工況的監視：如對發電機定子和轉子回路各電量的監視，對發動機定子繞組和鐵芯以及各部軸承溫度的監視，對機組潤滑和冷卻系統工作的監視，對機組調速系統工作的監視等。出現不正常工作狀態或發生事故時，迅速而自動地采取相應的保護措施，如發出信號或緊急停機。（3）完成對輔助設備的自動控制：包括對各種油泵、水泵和空壓機等的控制，并發生事故時自動地投入備用的輔助設備。（4）完成對主要電氣設備（如變壓器、母線及輸電線路等）的控制、監視和保護。（5）完成對水工建筑物運行工況的控制和監視：如閘門工作狀態的控制

7、和監視，攔污柵是否堵塞的監視，上下游水位的測量監視，引水壓力管的保護（指引水式電站）等。（二）水電站檢測與自動化技術的發展隨著科學技術的高速發展，電子計算機在各個領域得到廣泛應用，一種模塊化的基于現場總線的水電站計算機監控系統出現，逐步取代了傳統的以常規控制、人工操作為主的控制模式，大大提高水電站的自動化程度，實現水電站“無人值班，少人值守”。1.系統構成：采用了計算機、可編程序控制器（PLC）或智能I/0、微機繼電保護裝置和專用智能測控裝置，通過標準以太網、現場總線將主控機與各個現地控制站、智能裝置等有機連接在一起，構成了按功能分工協作的分層分布式綜合監控系統。2.系統的主要特點：（1）開放

8、式體系結構，層次分明，具有良好的擴展性。（2）分層分布式系統，可以根據監控對象、功能進行配置，具有很好的分散性、開放性和靈活性。（3）采用冗余配置，具有很高的可靠性。（4）用中文Windows 操作系統和智能通信等先進技術，便于系統升級。（5）靈活的組態界面，人機接口能力強，界面友善，易于掌握，方便設計、調試和現場運行。3.系統主要功能：（1）對電站設備實現自動監視與記錄：計算機監控系統自動完成電站設備數據的采集、處理以及設備運行狀況的自動監視與記錄，包括開關量信息監視，模擬量信息監視，故障/事故報警、記錄與顯示，SOE 點記錄與顯示。（2）對電站實現自動控制：根據上級調度要求和電站自身的具體

9、情況，對電站設備進行操作或調節，包括機組的自動開停和并列以及運行工況的自動轉換、機組有功和無功負荷的自動調節、自動發電控制AGC、自動電壓控制AVC、斷路器操作等。（3）對發電機、主變、線路等主要設備及輔助設備進行保護與監控。（4）實現電站運行管理的自動化：實現運行報表的自動生成，運行操作的自動記錄，電站設備參數或整定值的記錄與保存，所有報表均可自動或召喚打印以及運行人員仿真培訓等。（5）系統通訊：實現與上級調度、水情測報系統、辦公自動化網絡等計算機系統之間通信，達到信息資源共享，充分發揮整個系統的綜合效益。（三）水電站檢測與自動化技術的應用目前國內一大批水利水電工程已建成投入運營或正在建設中

10、，隨著水電廠無人值班(少人值守)和在線監測、故障診斷及狀態檢修工作的不斷深入開展，對水電廠檢測和自動化的發展提出了新的要求，為檢測和自動化推廣應用開辟了廣闊的空間。水電站的自動化是實現水輪發電機組自動化的關鍵部分，是利用計算對整個水電生產過程監控的“耳目 手腳”，它擔負自動監測機組和輔助設備的狀態，發出擬定的報警信號、執行自動操作任務。水電站自動化的程度取決于電站的規模，電站的型式及主要機電設備的性能。檢測及自動化承擔水電廠機組和輔機設備正常運行狀態的監視和測量，并按規定要求發出報警信號和執行自動操作任務，是計算機監控系統、集群調度系統的測量部分和執行部分，也是計算機監控系統中IO設備。在計算

11、機監控系統和集群調度系統中占有十分重要的地位。檢測及自動化包括自動化元件(裝置)和輔機設備自動控制單元，自動化元件(裝置)是基礎，輔機設備自動控制單元是實現自動控制、保護和通信的平臺。檢測和自動化元件(裝置)按功用分為測量及顯示元件、執行元件。測量及顯示元件按用途分類：溫度、壓力、流量、液位、位移、轉速、軸電流、油混水、壓力脈動、水位差、流量水頭效率等測量傳感器、變送器、測量儀表和控制器、開關等。執行元件包括各種電磁閥、電磁空氣閥和執行機構等。簡要概述如下：（1） 用于測速1轉速測量裝置有機械測速和電氣測速兩種，機械測速由齒盤或鋼帶、傳感器或接近開關和儀表組成。有DC 420mA輸出、RS23

12、2或RS485通訊接口；能與電站監控計算機通訊。具有斷電記憶、過速記憶和參數自動保護功能。在轉速上升或下降時，應在規定的轉速發出信號，對機械轉速信號裝置，同一觸點的動作誤差不超過±3。2油混水監測裝置采用電容式油混水信號裝置，由測量探頭和儀表組成。靈敏、準確探測油混水狀況；有含水量顯示，并有DC 420mA輸出；有報警點輸出，報警值在含水量01 5可調(2) 用于測定壓力水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵后的水位信號，同時顯示2個水位及其差值；有斷電記憶和參數自動保護功能；有變送器斷線檢測功能；有2對報警點及DC 420mA模擬量輸出；能與電站監控計算機通訊。測量時，作用在高、低壓

13、側隔離膜片上的過程壓力通過灌充液傳遞到-室傳感器中心的測量膜片上。測量膜片是一個張緊的彈性元件，其位移量與壓力成正比。測量膜片兩電容固定極板的被放大電路線性地轉換成420mA 的二線制標準信號輸出（3）測定流量1 熱導式流量計測量時，由發熱模塊發出熱量，如果管道內沒有介質流動，則感熱模塊接收到的熱量是一個固定值，當有介質流動時，感熱模塊所接受到的熱量將隨介質的流速變化而變化，感熱模塊將這溫差信號轉化成電信號，再通過處理器將其轉換為對應的標準模擬量信號或接點信號輸出，流量開關通過這個信號對介質的流速進行顯示及控制。 2 擋板式流量計 通過旋動調節旋鈕設定流速動作點，當管道內有流體流過時，流體推動

14、擋板偏轉，擋板帶動磁性模塊上移，如果流體流速大于等于設定流速， 則腔室內開關模塊動作，輸出接點信號；如果流體流速小于設定流速，則磁性模塊下移，開關復位，接點斷開。3 電磁流量計工 作 原 理 電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律設計的，在測量管軸線和磁場磁力線相互垂直的管壁上安裝一對檢測電極，當導電液體沿測量管流過交變磁場(磁力線垂直于液體流動方向)時，導電液體切割磁力線,產生感應電動勢，通過測量管上的兩個檢測電極能夠檢測出這個感應電動勢，通過以下公式可以計算出流量，最后轉換成420mA輸出。 這些就是一些基本的應用，其他的復雜的還有很多，就不贅述了。總之，水電站采用綜合自動化系統后不僅提高水電

15、站運行的經濟性和工作的可靠性、保證電能質量；而且提高勞動生產率、改善勞動條件和減少運行人員，從而提高電站運行的效益，例如利用計算機系統監控水庫來水和中長期預報在內的優化運行，曲線繪制及科學調度，多發峰電等，每年可增加發電量2%左右；同時采用計算機監控電站各種參量及運行工況后，及時發現并排除事故隱患，事故后能及時處理事故，避免事故擴大，盡快恢復供電使系統事故率下降，處理事故時間減少，如此每年增加發電量1%左右；另外采用計算機監控在減少人員的同時也減少了相應的生活辦公設備和工資支出，因而能產生巨大的經濟效益。可見，水電站綜合自動化系統與水電站的生產、效益密切相關，隨著國家能源結構的調整，水資源開發

16、利用程度的加大，水電站綜合自動化系統在越來越多的水利樞紐工程中得到更廣泛的應用，發揮更大的作用。第四章 在實習中收獲最大和體會最深的內容本次實習，雖然只有短短的七天，但在這短短的一個星期，我仍然收獲了很多，實習中的很多東西給我留下了深刻的印象。我們亦深知實習不光是鞏固和學習專業知識，它對培養學生的思維能力、專業素養、和對事情的看法也起著至為關鍵的作用。通過本次實習，有一點我感觸很深，那就是扎實的理論功底和豐富的實踐經驗對一個工程技術人員來講的重要性。1 扎實理論功底的重要性大學四年的歲月，我們更多的用來學習理論知識，提高專業素養，由于種種原因，我們一邊埋怨書本知識的無趣和無味，一邊匆匆的學完了

17、許多課程，到頭來，能記下，能理解的就很少了，更別說能應用了，這就造成很多大學生什么都不知道，這個問題在實習中就有著鮮明的體現.2 實踐經驗的重要性電氣行業屬于傳統的工科行業，工程經驗起著重要的作用，由于工程技術的復雜性，很多現象，我們至今無法完全解釋清楚，很多標準、規范也只能根據大量的工程經驗來總結，很多在工作崗位上奮斗多年的老前輩，并不是他們的理論上升到了一個多么高的水平，而是他們的工程經驗與日俱增，并發揮著重大的作用。由于很多現象，我們至今無法弄清，這就導致很多事故常常出人意料的發生，我們也只能通過事故去發現問題，然后解決問題，從而獲得工程經驗，將其上升為理論，進而指導以后的工程實踐。第五

18、章 對實習的改進意見1 對實習的意見和建議 本次實習雖然收獲很大，學院組織工作做得很好，葛洲壩方面也做了很細致的接待工作。但仍感覺其實本次實習可以發揮更大的作用，可以讓學生收獲跟多，實習安排仍有一些值得改進和注意的地方：（1）本次實習時間太短，不足一個星期。即便同學們有著極高的學習效率和實習熱情，無奈時間太短，實習過于倉促，不能讓同學們有更大的收獲。（2）實習人員太多，葛洲壩實習大隊多達一百五六十人，隊伍過于龐大，而講解老師太少，致使一百多人坐在一起聽課，二三十人圍著一個講解老師，效果自然大打折扣。（3）實習內容安排略顯不足，講座太多，而參觀太少，與現場工人師傅的接觸和交流明顯不足.六、心得體會： 這次實習，讓我收獲良多。實習是大學里必不可少的一課，它提供一個機會給我們，讓我們去校驗自己的知識是否正確，是否離實際太遠，是否真正能派上用場，更重要的是通過實踐去得知自己的知識是否足夠。 曾經以為課堂上講的東西只在考試時有用