中國農(nóng)村水電站自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展
水電站自動化是電力系統(tǒng)自動化的組成部分，目的是提高發(fā)供電的可靠性，保證電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，同時也有效地改善運(yùn)行人員的工作條件，最終提高水電企業(yè)的市場競爭力。
一. 水電廠自動化的發(fā)展回顧
我國大中型水電廠自動化以計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)為平臺,經(jīng)過二十多年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,而我國農(nóng)村中小水電廠的自動化正處于一個推廣應(yīng)用快速發(fā)展的階段。大中型水電廠的監(jiān)控技術(shù)的成熟在于：
1. 起步早,在1979-1985年就以葛洲壩、富春江等四個電廠為試點(diǎn)制定了水電廠自動化的七年發(fā)展規(guī)劃，在試點(diǎn)成功以后，于1987年在南京召開了“全國水電廠自動化技術(shù)總結(jié)和規(guī)劃落實工作會議”，又于1993年在成都召開了“全國水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作會議”，啟動和落實了推廣工作，規(guī)定“八五”期間應(yīng)有40個大型水電廠（群）實現(xiàn)計算機(jī)自動經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及安全監(jiān)測。
2. 重視程度大，由于大中型電廠多歸口原國家電力部主管，且電廠在系統(tǒng)中的作用又比較重要，因而不論從安全運(yùn)行，還是從經(jīng)濟(jì)效益的角度來說都把推廣以計算機(jī)監(jiān)控為基礎(chǔ)的自動化工作放在了非常重要的位置，來加以推廣應(yīng)用。
3. 人員素質(zhì)較高，電力行業(yè)技術(shù)比較專業(yè)，均受過良好的專業(yè)教育與技術(shù)培訓(xùn)。
4. 資金比較充裕。
5. 管理比較規(guī)范，不論在設(shè)計方面，還是在技術(shù)實施方面，大中型水電廠在上述條件下，水電廠自動化工作基本做到了以下內(nèi)容：
● 保證合理的資金預(yù)算與支付；
● 根據(jù)水電廠的裝機(jī)容量，在系統(tǒng)中的地位進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計；
● 安排比較周密的工期計劃；
● 選擇具有實力的供貨廠家；
● 按以下原則實現(xiàn)了水電廠的綜合自動化：統(tǒng)籌考慮、電廠運(yùn)行、電力調(diào)度、水利調(diào)度、航運(yùn)調(diào)度、水情測報、灌溉、防洪等彼此之間的關(guān)系。
中國農(nóng)村水電或中小水電起源于20世紀(jì)90年代，指總裝機(jī)在5萬kW以下水電站及其配套電網(wǎng)。
中小水電站的自動化技術(shù)的發(fā)展大致分三個階段：
第一階段為20世紀(jì)70年代以前，基本為傳統(tǒng)的機(jī)電電磁技術(shù)；
第二階段大約為90年代期間，為計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在中小水電站移植試點(diǎn)階段，此階段的狀況是：
● 模仿大中型水電廠的監(jiān)控模式，將大中型水電廠的模式直接搬到中小水電站上來；
● 將用于變電站中的綜合自動化模式略加修改搬到水電站上來；
● 少數(shù)廠家結(jié)合中小水電站的特點(diǎn)，研制開發(fā)出適合于中小水電站的計算機(jī)監(jiān)控模式，并致力于推廣應(yīng)用。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
第三階段為2001年以來，尤其是2002年5月國家水利部在湖南郴洲召開的“全國農(nóng)村水電現(xiàn)代化建設(shè)工作現(xiàn)場會”，并在當(dāng)年由于水利部頒發(fā)了水電（2003）170號文以來，在全國農(nóng)村水電領(lǐng)域展開了全面推廣現(xiàn)代化技術(shù)的工作，經(jīng)過十多年的試點(diǎn)，中小水電站自動化水平已到一個關(guān)鍵的攻堅階段。目前農(nóng)村水電作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，中小型水電站得到了快速的發(fā)展，但由于在農(nóng)村水電建設(shè)的歷史上是重建設(shè)、輕管理，建設(shè)資金缺乏，技術(shù)力量不強(qiáng)。在設(shè)計、設(shè)備選型、設(shè)備管理、資金投入、人才水平等方面與大電網(wǎng)有較大的差距，因此迫切需要加強(qiáng)全面行業(yè)管理。
二. 農(nóng)村水電自動化現(xiàn)狀調(diào)查及分析
根據(jù)《農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見》的精神，總結(jié)公司近20年來從事中小型水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、服務(wù)經(jīng)驗，從農(nóng)村水電廠現(xiàn)場調(diào)查、總體設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、施工方案等方面進(jìn)行全面統(tǒng)計和分析，制定了專門針對新建農(nóng)村水電廠和改造農(nóng)村水電廠自動化建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)、工程服務(wù)技術(shù)文件和管理流程。為更客觀的了解農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀，公司成立了專門現(xiàn)場調(diào)查小組，選擇了湖南進(jìn)行實地調(diào)查，共22座水電站，這些電站基本上是在90年代末建成投運(yùn)，總裝機(jī)從400kW到4000kW，重要分布在山區(qū)，沒有專門的道路，大部分為田間小路，坑坑洼洼，水電站周圍沒有住家，方圓幾里都見不到人。這些水電站由于總投資少，對于水電站的自動化元件投入成本有限，因此在建站初期基本不考慮自動化?；粳F(xiàn)狀如下：
1. 采用一機(jī)兩屏的模式，一臺勵磁屏，一臺低壓控制同期屏；
2. 全手動機(jī)械調(diào)速器；
3. 手動旋轉(zhuǎn)多圈電位器實現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)；
4. 電動機(jī)傳動控制進(jìn)水閥；
5. 沒有氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)，只有簡單的水通道；
6. 沒有測速裝置，靠經(jīng)驗判斷；
7. 沒有自動剎車系統(tǒng)，通過以下三種方式剎車：
● 沒有任何剎車手段，機(jī)組自行停機(jī)；
● 對于沖擊式水輪機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)均置于廠房地面，其剎車采用木棒直接頂平衡輪剎車；
● 對于軸流式水輪機(jī)，一般情況不剎車，在緊急條件下，采用人工補(bǔ)氣剎車和木棒剎車；
8. 400V機(jī)端電壓，一條10KV出線；
9. 無電壓互感器，機(jī)端電壓400V直接由于測量、同期；
10. 無變壓器保護(hù)，變壓器兩側(cè)無斷路器；
11. 無線路保護(hù)，10KV線路出線為跌落式熔斷器；
12. 發(fā)電機(jī)只配置了三相電磁式繼電器實現(xiàn)過電流保護(hù)；
13. 每臺發(fā)電機(jī)出口配置了380V三相電度表，置于“低壓控制同期屏”中；
14. 一條10KV出線配置了高壓計量表；
15. 發(fā)電機(jī)出口斷路器和刀閘置于“低壓控制同期屏”中；
16. 每臺發(fā)電機(jī)均配置了“自動并列控制器”，在人工手動調(diào)節(jié)過程中捕捉同期點(diǎn)，無同期閉鎖功能。個別電站還在采用6個燈泡的“暗燈法”作為同期判斷；
17. 每臺機(jī)組均配置了4塊常規(guī)測量儀表，分別為：頻率表、電壓表、電流表、功率因數(shù)表和一塊相位比較表。置于“低壓控制同期屏”中。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果反映出電站基本沒有自動化功能，全部采用手動常規(guī)控制設(shè)備，且設(shè)備老化，可靠程度低，在部分電站由于設(shè)備原因而導(dǎo)致影響正常供電。針對農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀，從項目總體改造著手，制定了農(nóng)村水電廠自動化改造的總體方案和實施計劃，并成功的在幾十個電站中得到運(yùn)用。在實際改造和投運(yùn)過程中按以下主要步驟執(zhí)行：
一. 水電廠自動化的發(fā)展回顧
我國大中型水電廠自動化以計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)為平臺,經(jīng)過二十多年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,而我國農(nóng)村中小水電廠的自動化正處于一個推廣應(yīng)用快速發(fā)展的階段。大中型水電廠的監(jiān)控技術(shù)的成熟在于：
1. 起步早,在1979-1985年就以葛洲壩、富春江等四個電廠為試點(diǎn)制定了水電廠自動化的七年發(fā)展規(guī)劃，在試點(diǎn)成功以后，于1987年在南京召開了“全國水電廠自動化技術(shù)總結(jié)和規(guī)劃落實工作會議”，又于1993年在成都召開了“全國水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作會議”，啟動和落實了推廣工作，規(guī)定“八五”期間應(yīng)有40個大型水電廠（群）實現(xiàn)計算機(jī)自動經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及安全監(jiān)測。
2. 重視程度大，由于大中型電廠多歸口原國家電力部主管，且電廠在系統(tǒng)中的作用又比較重要，因而不論從安全運(yùn)行，還是從經(jīng)濟(jì)效益的角度來說都把推廣以計算機(jī)監(jiān)控為基礎(chǔ)的自動化工作放在了非常重要的位置，來加以推廣應(yīng)用。
3. 人員素質(zhì)較高，電力行業(yè)技術(shù)比較專業(yè)，均受過良好的專業(yè)教育與技術(shù)培訓(xùn)。
4. 資金比較充裕。
5. 管理比較規(guī)范，不論在設(shè)計方面，還是在技術(shù)實施方面，大中型水電廠在上述條件下，水電廠自動化工作基本做到了以下內(nèi)容：
● 保證合理的資金預(yù)算與支付；
● 根據(jù)水電廠的裝機(jī)容量，在系統(tǒng)中的地位進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計；
● 安排比較周密的工期計劃；
● 選擇具有實力的供貨廠家；
● 按以下原則實現(xiàn)了水電廠的綜合自動化：統(tǒng)籌考慮、電廠運(yùn)行、電力調(diào)度、水利調(diào)度、航運(yùn)調(diào)度、水情測報、灌溉、防洪等彼此之間的關(guān)系。
中國農(nóng)村水電或中小水電起源于20世紀(jì)90年代，指總裝機(jī)在5萬kW以下水電站及其配套電網(wǎng)。
中小水電站的自動化技術(shù)的發(fā)展大致分三個階段：
第一階段為20世紀(jì)70年代以前，基本為傳統(tǒng)的機(jī)電電磁技術(shù)；
第二階段大約為90年代期間，為計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在中小水電站移植試點(diǎn)階段，此階段的狀況是：
● 模仿大中型水電廠的監(jiān)控模式，將大中型水電廠的模式直接搬到中小水電站上來；
● 將用于變電站中的綜合自動化模式略加修改搬到水電站上來；
● 少數(shù)廠家結(jié)合中小水電站的特點(diǎn)，研制開發(fā)出適合于中小水電站的計算機(jī)監(jiān)控模式，并致力于推廣應(yīng)用。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
第三階段為2001年以來，尤其是2002年5月國家水利部在湖南郴洲召開的“全國農(nóng)村水電現(xiàn)代化建設(shè)工作現(xiàn)場會”，并在當(dāng)年由于水利部頒發(fā)了水電（2003）170號文以來，在全國農(nóng)村水電領(lǐng)域展開了全面推廣現(xiàn)代化技術(shù)的工作，經(jīng)過十多年的試點(diǎn)，中小水電站自動化水平已到一個關(guān)鍵的攻堅階段。目前農(nóng)村水電作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，中小型水電站得到了快速的發(fā)展，但由于在農(nóng)村水電建設(shè)的歷史上是重建設(shè)、輕管理，建設(shè)資金缺乏，技術(shù)力量不強(qiáng)。在設(shè)計、設(shè)備選型、設(shè)備管理、資金投入、人才水平等方面與大電網(wǎng)有較大的差距，因此迫切需要加強(qiáng)全面行業(yè)管理。
二. 農(nóng)村水電自動化現(xiàn)狀調(diào)查及分析
根據(jù)《農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見》的精神，總結(jié)公司近20年來從事中小型水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、服務(wù)經(jīng)驗，從農(nóng)村水電廠現(xiàn)場調(diào)查、總體設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、施工方案等方面進(jìn)行全面統(tǒng)計和分析，制定了專門針對新建農(nóng)村水電廠和改造農(nóng)村水電廠自動化建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)、工程服務(wù)技術(shù)文件和管理流程。為更客觀的了解農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀，公司成立了專門現(xiàn)場調(diào)查小組，選擇了湖南進(jìn)行實地調(diào)查，共22座水電站，這些電站基本上是在90年代末建成投運(yùn)，總裝機(jī)從400kW到4000kW，重要分布在山區(qū)，沒有專門的道路，大部分為田間小路，坑坑洼洼，水電站周圍沒有住家，方圓幾里都見不到人。這些水電站由于總投資少，對于水電站的自動化元件投入成本有限，因此在建站初期基本不考慮自動化?；粳F(xiàn)狀如下：
1. 采用一機(jī)兩屏的模式，一臺勵磁屏，一臺低壓控制同期屏；
2. 全手動機(jī)械調(diào)速器；
3. 手動旋轉(zhuǎn)多圈電位器實現(xiàn)勵磁調(diào)節(jié)；
4. 電動機(jī)傳動控制進(jìn)水閥；
5. 沒有氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)，只有簡單的水通道；
6. 沒有測速裝置，靠經(jīng)驗判斷；
7. 沒有自動剎車系統(tǒng)，通過以下三種方式剎車：
● 沒有任何剎車手段，機(jī)組自行停機(jī)；
● 對于沖擊式水輪機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)均置于廠房地面，其剎車采用木棒直接頂平衡輪剎車；
● 對于軸流式水輪機(jī)，一般情況不剎車，在緊急條件下，采用人工補(bǔ)氣剎車和木棒剎車；
8. 400V機(jī)端電壓，一條10KV出線；
9. 無電壓互感器，機(jī)端電壓400V直接由于測量、同期；
10. 無變壓器保護(hù)，變壓器兩側(cè)無斷路器；
11. 無線路保護(hù)，10KV線路出線為跌落式熔斷器；
12. 發(fā)電機(jī)只配置了三相電磁式繼電器實現(xiàn)過電流保護(hù)；
13. 每臺發(fā)電機(jī)出口配置了380V三相電度表，置于“低壓控制同期屏”中；
14. 一條10KV出線配置了高壓計量表；
15. 發(fā)電機(jī)出口斷路器和刀閘置于“低壓控制同期屏”中；
16. 每臺發(fā)電機(jī)均配置了“自動并列控制器”，在人工手動調(diào)節(jié)過程中捕捉同期點(diǎn)，無同期閉鎖功能。個別電站還在采用6個燈泡的“暗燈法”作為同期判斷；
17. 每臺機(jī)組均配置了4塊常規(guī)測量儀表，分別為：頻率表、電壓表、電流表、功率因數(shù)表和一塊相位比較表。置于“低壓控制同期屏”中。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果反映出電站基本沒有自動化功能，全部采用手動常規(guī)控制設(shè)備，且設(shè)備老化，可靠程度低，在部分電站由于設(shè)備原因而導(dǎo)致影響正常供電。針對農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀，從項目總體改造著手，制定了農(nóng)村水電廠自動化改造的總體方案和實施計劃，并成功的在幾十個電站中得到運(yùn)用。在實際改造和投運(yùn)過程中按以下主要步驟執(zhí)行：
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