小水電站自動按水位優(yōu)化運(yùn)行的方法

1　概　述
　　建國以來，水利系統(tǒng)結(jié)合治水發(fā)展水電，已建成小水電站4．5萬余座，裝機(jī)容量達(dá)1920萬kW，每年新增裝機(jī)容量近120萬kW，為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展作出了極其重要的作用。我國中小水電站主要面向農(nóng)村，分布在中西部的邊、遠(yuǎn)、窮的農(nóng)村地區(qū)，存在著小、散的特點(diǎn)，并且技術(shù)起點(diǎn)不高。隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制改革的進(jìn)一步發(fā)展，中小水電在蓬勃發(fā)展的同時，逐步暴露出許多亟待解決的問題，其中與技術(shù)密切相關(guān)的主要表現(xiàn)為設(shè)備陳舊，自動化程度低及元器件繁多、體積龐大、操作復(fù)雜，發(fā)揮不了應(yīng)有的生產(chǎn)效益。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)的快速發(fā)展，小水電站可以自動按水位優(yōu)化運(yùn)行，更有效地利用水能。本文介紹一種水電站自動按水位優(yōu)化運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)方法，并設(shè)計(jì)了一個經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的水位自動檢測電路，給出實(shí)際電站的運(yùn)行調(diào)節(jié)效果。

　　2　系統(tǒng)組成與調(diào)節(jié)原理

　　監(jiān)控系統(tǒng)，自動控制水庫閘門開啟進(jìn)行調(diào)節(jié)來水量，并根據(jù)前池水位自動調(diào)節(jié)3臺機(jī)組的負(fù)荷，保證前池水位不會太高而引起溢水。系統(tǒng)組成如圖1所示。　　
　　公用設(shè)備當(dāng)?shù)乜刂茊卧�（LCU4）把采集到的水位和水庫閘門位置信號送到上位計(jì)算機(jī)（IPC），IPC對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)（包括是否已開機(jī)，有功、無功、出力多少及是否越限等）進(jìn)行分析判斷，然后給機(jī)組當(dāng)?shù)乜刂茊卧�（LCU1，LCU2，LCU3）發(fā)出控制指令，由機(jī)組當(dāng)?shù)乜刂茊卧�的PLC去執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)前池水位太高時，首先通過增大3臺機(jī)組的出力來調(diào)節(jié)，如果3臺機(jī)組都已滿負(fù)荷運(yùn)行而前池水位還太高，由控制水庫閘門位置進(jìn)行減少來水量。反過來，如果前池水位太低，首先通過增大水庫閘門位置，當(dāng)水庫閘門全開，而前池水位還偏低時，自動減少機(jī)組出力，甚至自動關(guān)閉機(jī)組。根據(jù)前池水位，通過自動調(diào)節(jié)機(jī)組的出力來最有效地利用水能。

　　3　水位自動檢測電路

　　為實(shí)現(xiàn)水電站自動按水位優(yōu)化運(yùn)行，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了水位自動檢測電路，如圖2所示。

　　圖中可調(diào)電阻（RW1）根據(jù)實(shí)際電纜長度來調(diào)節(jié)，保證遠(yuǎn)傳信號為20mA的電流信號，提高抗干擾性能；采用銅片作為水位檢測接點(diǎn)。

　　4　實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)效果　　

　　系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)效果如圖3所示，在8點(diǎn)半到9點(diǎn)半時，由于前池沒有水，機(jī)組自動停機(jī)；在9點(diǎn)半到10點(diǎn)半時，根據(jù)前池水位，機(jī)組完成自動開機(jī)、負(fù)荷調(diào)節(jié)。由圖3可見系統(tǒng)調(diào)節(jié)時超調(diào)少，速度快，只需1個振蕩周期就穩(wěn)定運(yùn)行。