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摘要：建设科学高效的水力发电系统，不仅可以稳定、合理地减少中国经济增长对自然生态资源的消耗，还可以进一步结合水力发电和电力系统，为实现我国的可持续发展战略提供物质基础。本文作者分析了自动化技术在水利发电中的有效引入。
关键词：自动化技术；水利发电；有效
0、引言
在一些水资源丰富、发展水平较低的国家(包括中国)，根据当地情况，水电开发将在未来的电力建设中得到优先考虑。在水资源开发利用方面，水能资源的开发利用较高的或水资源贫乏国家和地区，现有水电站的扩建和改革势在必行，配合核电站建设所兴建的抽水蓄能电站将会增多。在中国除了有重点地建设大型骨干电站外，由于建设周期短、见效快、环境影响小，中小型水电站也将受到越来越多的关注。随着电力价格体系的改革，水电的经济效益可以得到更适当的反映和评价，有利于吸收投资，加快水电建设。在水电建设的前期工作中，新型勘测技术如遥感、遥测、物探以及计算机、计算机辅助设计等将获得发展和普及；洪水、泥沙、水库移民和环境保护等问题将得到更妥善的处理。进一步完善和推广水电站的自动化和远程性。长距离、超高压、超导材料等输电技术的发展，将有助于加快西部地区丰富水资源的开发，并向东部沿海地区输送电力。
1、水利发电的概述
水利发电是再生能源，对环境冲击较小。除可提供廉价电力外，还有下列之优点：控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济。
水力发电
2、水利发电的特点
2.1能源的再生性
水资源是一种可再生能源，因为水在一定的水文循环过程中不会中断。因此，水力发电的能源供应只有丰水年份和枯水年份的差别，而不会出现能源枯竭问题。然而，当遇到特殊的干水年份时，由于能源供应不足，水电站的正常供电可能会受到破坏，并且产量将大大减少。
2.2发电成本低
水力发电只利用水流带来的能量，不再消耗其他的电力资源。此外，上一级电站使用的水仍可用于较低的电站。另外，由于水电站的设备相对简单，维护和维修费用要比同等容量的火电厂低得多。火电厂的年运营成本大约是水力发电站的10到15倍，包括燃料消耗。因此，水电成本更低，可以提供廉价的电能。
2.3高效而灵活
水轮发电机组是水力发电的主要动力装置，不仅效率高，而且起动和运行灵活。它可以从静态状态快速启动并在几分钟内投入运行。在不造成能量损失的情况下，在几秒钟内完成负荷增加或减少的任务，以适应不断变化的电力负荷。因此，利用水电对电力系统的调峰、调频、负荷备用和事故备用等任务，可以提高整个系统的经济效益。
2.4工程效益的综合性
由于筑坝在水面上形成人工湖并控制水流，水电站的建设一般有防洪、灌溉、航运、供水、旅游等诸多好处。另一方面,水电站建设,可能出现泥沙沉积，森林和名胜古迹等文化设施,附近的水库可能会导致疾病,大坝的建设也会影响鱼生活和繁殖,库区周围边缘的地下水位将大大提高会对果树和农作物产生不好的影响。大型水电站的建设也可能影响到流域的气候，导致干旱或洪水。特别是大型水库可能诱发地震。因此，在地震活动区，研究和模拟河流两侧坝体、坝肩、岩石的地震能力是十分必要的，这些都是水电开发面临的问题。
3、水利发电自动化技术可实现的功能
将自动化技术应用于水电站后，可实现如下功能：（1）可以实现水轮发电机组的自动控制，如发电机组自动装置的自动开关、调相、转送电力等，使独立发电成为可能。同时，它能实现电厂、水、电系统运行状态的高效率，全面智能化，可根据实际情况设置相应的指令，确保承载机组的负荷始终在合理范围内，并在各单元内保持平衡。另外，自动系统可以根据实际的负荷需求自动更换机组，使无效的工作最小化，使有效工作最大化。在发生洪水或紧急情况时，系统可根据实际情况决定是否调集备用机组或断开部分运行机组。（2）实现对水轮发电机组及其辅助设备运行状态的监测，协调各设备运行情况。主要监测定子轴承、转子轴承、水工隧洞、水轮机进水阀门、机组润滑系统、冷却系统、调速系统、引水装备等，以获得各种辅助设备运行参数，如有异常，系统将提示报警或紧急处理。（3）实现对各种水泵、油泵和空压机等辅助设备的自动控制，一旦出现突发情况，系统将自动启用备用设备。（4）
系统电气设备的智能控制主要是检测输电线路、变压器和总线的运行状况，并根据其运行情况进行有效的保护和控制管理。（5）控制和监视水工建筑物运行工况：主要监控闸门的工作状态、拦污栅有无堵塞情况发生、水位高低，并采取合理的措施对引水压力管进行有效保护。
4、自动化技术在水电发电中的具体应用
4.1自动监控技术在水电发电中的应用
自动监控技术可以用来监控水电站的各种设备和设施。目前主要采用集中监控模式、远程监控模式和总线监控模式。集中监控模式的优点是，电站的所有设备和功能都集中在同一处理器上。缺点是对处理器性能要求很高，由于高度集中，处理器的处理速度将大大降低，从而大大降低了其监控效率。此外，这种监控模式需要多根电缆。如果电缆有任何损坏，可能会造成安全隐患，这将大大降低自动化系统的可靠性。水电站远程监控模式在我国的应用更为广泛，通过大量的CPU和统一运行实现，该监控模型可以防止故障还不会影响整个系统的运行，减少了电缆的使用，降低了成本。但由于它使用CAN总线设计，它将影响系统的通讯速度。现场总线监控模型是利用水电站的局域网(LAN)、以太网和现场总线来监控计算机网络技术的运行状态，它具有较低的成本和通讯优势，各设备相对独立，可以提高系统的可靠性。
4.2可编程序控制器在水电发电中的应用
可编程序控制器在水电站中的应用主要体现在以下两个方面：（1）PLC在轴流桨式水轮机调速器中的应用：当前我国中低水头电站主要应用轴流转浆式水轮机发电，但水电站的水轮机水头和水位动态变化，可能与设备的固定参数产生一定的差距导致发电机不能运行在最佳状态。因此,可编程序控制器(PLC)可用于调速,可根据发电机组运行中不同水头、上下游水位、手动协联浆叶和导叶，在获得最佳协联曲线后，借助PLC修改原有协联曲线，确保发电机组运行在最佳状态。（2）PLC在水库式电站调速器中的应用：水库式电站水头变化范围大，汽轮机液压调节器难以保证让机组在额定状态转动，而可编程序控制器可有效解决这一问题，其可实现对水头高度的修改，通过程序的修改，确保机组在额定状态下运转。
4.3自动化控制系统在油气水系统中的应用
在水电站建设初期，生产经营基本需要人工操作控制，人力资源投入较大。自动化技术引进后，可以实现对油、气、水系统的自动控制，减少人工操作带来的潜在风险，大大提高油、气、水控制系统的安全性。电气工程自动化系统可以提高油气水控制参数的合理性和准确性，自动检测和控制异常状态，关闭开关设备操作，提高备份线路的安全性，延长泵的使用寿命。随着中国能源结构调整的深入,开发利用水资源已经被重视，电气工程自动化技术应用于水电站的现代化建设,确保水电站的安全、稳定、高效的运行是非常重要的，它可以为我国的社会主义现代化建设提供强有力的水电能源安全。因此，水电站应该提高对电气自动化的认识、电气自动化技术的积极引入,充分发挥电力自动化技术的优势,促进水电站自动化水平升级,为了提高水电站的效率,促进水电站系统的升级。同时应加强人才队伍建设的水电站,定期培训实际操作人员,使其掌握熟练的电气自动化水平,并完成检查工作,以确保自动化系统的运行维护工作顺利进行,有效减少和避免各种电气自动化设备故障。
5、结束语
随着我国大力提倡生态型环保社会,社会各界人士一直积极推广和使用干净的环境资源,因此水力发电自动化系统得到公众的关注和重视，一定要通过各种各样的形式和策略，实现“低消耗、零污染”的运行原则。
参考文献：
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[2]周斐，基于信息自动化技术在水利水电工程建设中的有效运用分析[J].农业与技术,2015,(11):132-133.