第三节 小型水电站计算机监控的特点与意义

一、小型水电站的特点

目前，我国大多数小型水电站具有以下特点：

（1）建设资金不富裕。小型水电站多为地方投资或者集资兴建，资金来源有限。因此，在兴建过程中力求设备简单、价格低廉，以节省投资。

（2）运行方式变化大。小型水电站一般水库容量很小，运行方式受降雨量的影响较大，而用电规律受生产季节与生活用电的影响极大，因而运行方式变化大，机组启停频繁。

（3）电压变化极大。小型水电站往往为独立供电，用户分散，输送距离远，负荷变化幅度又大，因而电压变化幅度大。为了照顾首末端用户的使用电压，电压的设定和调节变化频繁。

（4）无特殊用户。小型水电站供电对象一般为乡镇加工企业和生活照明用电，无特殊要求不停电以及高电能质量的企业及单位。

（5）技术力量薄弱。小型水电站运行维护人员一般均为非专业学校教育的技术人员，操作复杂繁多的自动化装置和应对复杂的运行方式较困难。

（6）技术更新费用少。小型水电站的年维护更新费用很少，不可能有计划地进行设备的更新和完善。

二、小型水电站计算机监控的特点

我国的水力资源丰富，数以万计的中小型水电站遍布全国的各地乡村。小水电的大力发展使我国几百个县实现了农村电气化。农村要实现电气化，电力要先行，从电力生产方面来说，关键要做好发电和供电两方面的工作。目前，在全国全面实施的农村电网改造的重点是解决广大城乡供电系统问题。而发电企业主要是中小型水力发电厂。因此，要实现农村电气化，必须抓好小水电建设，不断提高小水电站的综合自动化水平。小水电站的综合自动化，重点不在于高性能，也不在于片面地追求功能完善化，其重点应在于实现基本的控制、操作和保护的功能与可靠性，即其关键是要确保调速、励磁、机组自动化控制和保护功能及其工作可靠性。

因此，改善水电站运行条件，提高水电站综合经济效益的重要措施是实现小水电站自动化。根据我国的国情，小水电站实现自动化不仅要更多地考虑价格因素、运行人员的技术水平，还要考虑经济效益等。可见，小水电站计算机监控有其自身的特点，即为良好的经济性与技术的实用性、操作简单化、功能的完整及可靠性。

1.良好的经济性与技术的实用性

小水电站计算机监控系统应强调以经济实用为原则，自动化装置应要有良好的经济性，包括投资的经济性和维护的经济性。由于小水电站在系统中并非主导地位，系统对它的可靠性和稳定性要求也相对较低，因此自动化功能和配置可以简化，只要能实现基本的控制、操作和保护等功能，满足农村区域电网的运行要求即可。但随着电子工业的成熟和发展，小水电站陈旧的监控装置故障率高，维护工作量大，已经不适应生产的需要，应该向可靠性高、维护简单的计算机技术发展。

在欧美的一些国家，装机容量较小的无人值守的农村小水电站，采用“开机手动，停机自动”的自动化模式的。当遇事故时水轮发电机组将自动停机，并向远方的值班人员发出信号，通知值班人员前往处理。

一切从经济实用的角度出发，根据小水电站不同装机容量或等级采用不同的自动化模式，这是近几年小水电站自动化得到发展的原因之一。

2.操作简单化

小水电站地处偏僻的农村，由于客观原因，水电站运行人员的技术水平一般比较低，难以接受操作和维护都相对比较复杂的自动化系统。20世纪80年代初，小水电站自动化处于刚起步阶段，水电站虽然安装了计算机监控系统，但运行人员仍在原控制台监控，计算机监控系统基本上处于闲置状态。究其原因是水电站中熟悉微机的运行人员不多，无法操作复杂的自动化系统。所以，针对广大农村小水电站工作人员的运行水平，应该采用一种操作简单、性能可靠的自动控制保护系统，只需经过简单的短期培训就能完全掌握。而满足基本控制功能的简单的小水电站计算机监控系统，也可进一步提高发电生产过程的可靠性。另外新材料、新技术可大胆地应用于小水电站中。与大中型水电站相比，小水电站在电网中的重要性相对比较低，可允许尝试性地采用新材料、新技术，如使用液压装置代替调速器等。

3.功能的完整及可靠性

过去小水电的自动化控制系统为了省投资，将功能减到最低限度，使信号、保护、自动功能都不完整，因而可靠性低、故障率高、电能质量差，已不能满足现代农村经济的要求。因此小水电站计算机监控系统不仅要简化设备，而且功能要完整，且各类自动化参数符合国家有关标准的要求。随着计算机技术的成熟，可以实现小水电的综合自动化，实现集中监控，由少人值班过渡到无人值班，从而提高劳动生产率。

三、水电站计算机监控的意义

水电站计算机监控的意义就是通过对水电站的水轮发电机组及其辅助设备、水电站附属设备的信息进行采集、处理，实现自动监视、控制、调节、保护，从而保证水电站充分利用水能安全，并按电力系统要求优化运行与稳定运行，保证电能的质量。同时，减少运行与维护成本，改善运行条件，实现无人值班（少人值守）的目的。

1.以选型的方式代替常规电气设计，简化设计、安装和调试工作

常规继电接触器控制方案的电气设计非常繁琐，在设备订货时，除要向厂家提供原理图、布置图，还应进行各种继电器的选型、配套。而将自动控制系统设备集成后，设计单位只要提供一次主接线和保护配置及自动化要求即可。因此，可以通过以选型的方法代替电气设计，简化了整个水电站的设计、安装和调试工作。

2.水轮发电机组的安全可靠运行，提高电能质量

水电站计算机监控系统除了能准确而迅速地反映水电站中水轮发电机组等设备正常运行的状态及参数，还能及时反映水电站设备的不正常状态及事故情况，自动实施安全处理。水电站的自动控制减少了运行人员直接操作的步骤，从而大大降低了发生误操作的可能性，保证了水电站设备运行的可靠性，在一定意义上，也保证了电网运行的可靠性。在水轮发电机组等设备安全可靠运行的情况下，计算机监控系统能自动控制发电机组频率和电压，并根据电力系统调度要求，自动调节发电、供电、用电的平衡，提高了电能质量。

3.自动化与优化运行相结合，提高发电效益

水电站计算机监控技术的应用，使水电站运行实现自动化，运行人员对设备的操作工作量大大减少，减轻了运行人员的劳动强度，也减少了水电站的运行人员数量，使水电站实现无人值班（少人值守）的目的，降低了运行费用及发电成本。同时，也实现了优化运行。

4.加速水轮发电机组的自动调节过程，确保实施竞价上网

水电站计算机监控系统是按照预定的逻辑控制顺序或调节规律，依次自动完成水电站设备的控制调节的。这消除了人工操作在各个操作过程中的时间间隔，免去了人工操作过程中的检查复核时间，加快了控制调节过程。

根据国家电力体制改革的要求，实现“厂网分开，竞价上网”后，水电站如果没有自动化系统，而是依靠传统的人工操作控制，将难以满足市场竞争的需要。不了解实时行情，参与竞价将非常困难。即使争取到了发电上网的机会，如果设备陈旧落后也不能可靠运行，不仅自身发电效益受损，也影响电网供电。