浅谈水电厂设备的机电一体化技术.doc

1、1浅谈水电厂设备的机电一体化技术摘要：随着光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备的出现，在水电厂自动化领域中，自动化技术逐渐进入到数字化阶段。本文主要根据水电厂设备的运行及检修方式方面的机电一体化应用，对水电厂的软件系统、硬件系统及安全系统进行分析，讨论数字化水电厂机电一体化技术的特征、功能及结构等，为自动化技术在水电厂领域的应用提出一些建议。 关键词：水电厂；机电一体化；数字化；自动化；智能化 Abstract: with the photoelectric mutual inductor, intelligent switch electromechanical integration

2、equipment, the appearance of hydropower plant in the field of automation, automation technology gradually into digital stage. In this paper, according to the operation of equipment maintenance and hydropower plant ways of mechanical and electrical integration applications and software system of the

3、hydropower plant, the hardware system and safety system is analyzed and discussed the digital hydropower plants of the electromechanical integration technology characteristics, function and structure, for automation technology in the application of the hydropower plant to put forward some Suggestion

4、s. 2Keywords: hydropower plants; Mechanical and electrical integration; Digitization; Automation; intelligent 中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号： 我国的水力发电只要是指利用河流的落差所具备的势能进行做功，水流冲击水轮机旋转，带动发电机进行工作。水轮发电机组在水电厂的应用是最重要的，其安全、持续、可靠运行必然会发展为机电一体化模式。随着信息技术、网络技术及计算机技术的发展，水电厂自动化系统的发展迎来了广阔的空间。水电厂自动化系统集合了计算机、通讯、控制、电力、网络等多种技术

5、综合应用的平台，开放的软件平台、完善的硬件设施及强大的应用功能，适应了现代社会的发展需求。当然，技术的发展是无止境的，随着光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备的出现，水电厂在检测、运行方面的技术逐渐成熟，因此，水电厂自动化系统需要随着科技的不断发展而进行完善和健全。 1、 水电厂自动化系统存在的问题 随着自动化系统研究的不断深入，现在对自动化技术在水电厂的应用研究主要四在过程层方面，例如光电互感器、智能化开关设备及检测状态等技术的开发与研究。这些技术目前在国外已经达到一定的成熟水平，而在国内尚处于研究的初级阶段，国内众多大专院校、科研单位也已经将此项目作为研究的重点，并投入大量的科研人员进

6、行研究，在一定程度上也已经取得了实质性的研究成果。但还是存在一些问题：需要加强研究过程中的专业协作，在智能化电器的研究中需要至少有电、光、3机三个专业共同来完成；元器件及材料的改进；设备及检测方法需要一定的标准来规范，尤其是在兼容与干扰试验方面，还是比较薄弱的。 2、 水电厂自动化系统的特点 2.1 一次设备智能化 水电场中的一次设备主要是指被控制的操作 驱动及被检测的信号回路都采用光电技术设计和微处理器，这就对以往所采用的控制回路及机电式继电器的结构进行了简化，传统的导线连接方法也被数字公共信号网络或数字程控器所取代。也就是说，水电厂的二次回路中用可编程序代替了常规的继电器及其逻辑回路，用光

7、纤及光电数字代替了控制电缆及强电模拟信号。 2.2 二次设备网络化 水电厂内的防误闭锁装置、机电保护装置、电压无功控制、测量控制装置及在线状态检测装置等都属于常规的二次设备，这部分二次设备都是在模块化、标准化的微机处理设计基础上的创造，这些设备之间的连接全部都采用高速的网络通信，取代传统的导线连接，二次设备也不再有重复的 I/O 接口，资源共享、数据共享全部通过网络来实现，常规功能在此全部转变为功能模块。 2.3 运行管理系统自动化 在水电厂中，其自动化运行管理系统主要涵盖了电力生产运行数据集状态记录统计的无纸化；自动化的数据信息分流、分层；水电厂运行出现故障，能及时对故障进行分析，给出故障报

8、告并提出解决的方案；水电厂设备进入检修期，系统能自动发出检修报告，将定期检修变为状4态检修。 3 、水电厂设备机电一体化技术结构分析 3.1 过程层 （1）对电气量的检测和传统的功能是相同的，电力运行主要检测的是电压、电流、谐波及相位，其他的如电能量、有功无功等在间隔层通过设备的运算就可以得出。随着信息技术的发展，光电电压互感器、光电电流互感器逐渐取代了传统的电压互感器和电磁式互感器；直接采集数字量取代了传统的采集模拟量的方式，新技术的采用最大的优势在于提高了抗干扰的性能及抗饱和性能，开关装置也有传统的大型化、分散化实现了紧凑化和小型化。 （2）对运行设备的状态参数检测主要包含的设备有变压器、

9、发电机、电抗器、电容器、刀闸、母线、断路器及直流电源系统，对水电厂设备状态检修与统计的参数主要包括压力、温度、绝缘、机械性能、密度及工作状态等。 （3）操作控制的执行与驱动，主要有对变压器分接头调节控制；刀闸、断路器分合控制；电抗、电容器投切控制；直流电源放电控制。一般情况下，操作控制与执行驱动在过程层是被动的，也就是根据上层发出的指令而进行动作，如接到电压无功控制的投切命令、接到间隔层保护装置的断开指令、对断路器的开合命令等。在对指令进行执行控制时，具有智能性，可以对命令的真实性进行判断，可以对命令的合理性进行判断，还能对动作的精度进行控制，可以使断路器选相分闸、定相合闸等，实现其智能化的控

10、制操作。 53.2 间隔层 该层设备主要具有以下功能：对一次设备施工保护与控制的功能；汇总本间隔过程层的实时数据与信息；实施与操作其他控制功能；实施本间隔闭锁功能；对数据进行采集、分析、统计、运算并对结果进行控制，对命令的发出具有优先级的控制；通信功能，同时完成站控层及过程层的网络通信。在必要的时候，上下网络接口双口双工，提高网络的通信的效率及稳定性。 3.3 站控层 该层的主要任务是对全站的实时数据信息通过两级网络进行汇总，实时数据库信息不断进行刷新，定时对历史数据库进行登录；对在线可编程具有全站操作闭锁功能；按照既定规则对相关的数据传输到控制中心或调度，由调度或控制中心发出相关控制指令，转

11、由过程层或间隔层进行执行；具有人机联系、站内监控功能，例如操作、显示、打印机报警，甚至声音、图像等多媒体在过程层、间隔层存储于设备内，可进行在线修改、维护等功能；对水电厂故障可以自动分析及操作。 4 、水电厂自动化的发展趋势 现阶段，水电厂机电一体化随着科学技术、信息技术、网络技术及计算机技术的发展而不断更新技术，其发展的趋势主要有智能化、人性化及用户二次开发等。智能化只要是指系统可以根据人为的存储一些命令对事件进行推理、判断及归纳的能力。水电厂计算机监控系统智能化是指在一定的条件下代替了人工操纵，在归纳与判断的基础上，自动进行一些操作、自动提示信息，机组在此基础上安全的运行。越是智能化6的系

12、统，对人员的要求越低，根据实际使用情况，智能化越高的系统，对自身及控制设备的状态能给出准确的判断、统计及报警提示，用户可以实时对监控系统进行了解。所谓人性化，主要是指系统的操作简单便捷，其颜色、布置、操作模式可以满足绝大部分人群的需求，并可以随时进行修改或调整。所谓的用户二次开发，主要是对用户提供一系列的友好、方便的软件工具，对用户的二次开发进行支持，这样，用户就可以根据现场的需求和设备的变化情况随时进行简单方便的对数控库、报表、画面及通信内容的修改，这样，监控系统才能真正的成为用户自己的系统，真正的服务于用户。 5 、结语 随着我国水电开发事业的不断发展，对水电开发的远期目标提出更高的要求，

13、水电厂设备机电一体化技术是一个系统的工程，要实现自动化的功能，还需要对现有的问题进行逐一的解决，总结已有经验，不断的开拓创新，这样，水电厂实现自动一体化才能成为必然。 参考文献 1 陆文亮. 关于水电厂自动化系统改造要点探索J. 中国新技术新产品. 2011(24): 177-178. 2 孟繁欣，张蕾. 水电厂电气自动化控制设备的可靠性分析J. 科技传播. 2011(17): 61. 3 朱思学. 水电厂自动化发展趋势的技术探讨J. 黑龙江科技信息. 2009(24): 6. 74 陈铁华，刘双林，高明. 水电厂自动化技术发展趋势的探讨J. 吉林电力. 2005(4): 18-20. 5 杨金栋，周志清. 我国水电厂自动化工作的实践与展望J. 水电厂自动化. 2006(S1): 1-5. 6 王德宽，张毅，刘晓波，等. 智能水电厂自动化系统总体构想初探J. 水电站机电技术. 2011(3): 1-4.