小水電站自動按水位優化運行的方法

1　概　述
　　建國以來，水利系統結合治水發展水電，已建成小水電站4．5萬余座，裝機容量達1920萬kW，每年新增裝機容量近120萬kW，為國民經濟和社會發展作出了極其重要的作用。我國中小水電站主要面向農村，分布在中西部的邊、遠、窮的農村地區，存在著小、散的特點，并且技術起點不高。隨著社會主義市場經濟體制改革的進一步發展，中小水電在蓬勃發展的同時，逐步暴露出許多亟待解決的問題，其中與技術密切相關的主要表現為設備陳舊，自動化程度低及元器件繁多、體積龐大、操作復雜，發揮不了應有的生產效益。
　　隨著計算機技術、自動化技術的快速發展，小水電站可以自動按水位優化運行，更有效地利用水能。本文介紹一種水電站自動按水位優化運行的實現方法，并設計了一個經濟、實用的水位自動檢測電路，給出實際電站的運行調節效果。

　　2　系統組成與調節原理

　　監控系統，自動控制水庫閘門開啟進行調節來水量，并根據前池水位自動調節3臺機組的負荷，保證前池水位不會太高而引起溢水。系統組成如圖1所示。　　
　　公用設備當地控制單元（LCU4）把采集到的水位和水庫閘門位置信號送到上位計算機（IPC），IPC對機組運行狀態（包括是否已開機，有功、無功、出力多少及是否越限等）進行分析判斷，然后給機組當地控制單元（LCU1，LCU2，LCU3）發出控制指令，由機組當地控制單元的PLC去執行相應的調節。當前池水位太高時，首先通過增大3臺機組的出力來調節，如果3臺機組都已滿負荷運行而前池水位還太高，由控制水庫閘門位置進行減少來水量。反過來，如果前池水位太低，首先通過增大水庫閘門位置，當水庫閘門全開，而前池水位還偏低時，自動減少機組出力，甚至自動關閉機組。根據前池水位，通過自動調節機組的出力來最有效地利用水能。

　　3　水位自動檢測電路

　　為實現水電站自動按水位優化運行，本系統設計了水位自動檢測電路，如圖2所示。

　　圖中可調電阻（RW1）根據實際電纜長度來調節，保證遠傳信號為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。

　　4　實際運行調節效果　　

　　系統實際運行調節效果如圖3所示，在8點半到9點半時，由于前池沒有水，機組自動停機；在9點半到10點半時，根據前池水位，機組完成自動開機、負荷調節。由圖3可見系統調節時超調少，速度快，只需1個振蕩周期就穩定運行。