水电机组运行中的监视保护新技术分析

袁复德

黄河上游水电开发有限责任公司积石峡发电分公司810000

摘要：水电机组是水电站重要组成部分,其在偏远地区处于无人自动化管理模式。对水电机组进行监视保护,可有效避免其出现故障等情况,维持水电机组运行稳定性。基于水电机组运行角度出发,对水电机组监视保护的新技术进行了阐述,从传感器、测试仪器、仪表信息反馈等角度,对水电机组自动化监视保护原理以及实际应用进行了阐述。

关键词：水电机组；监视；保护新技术；分析

水电站监视保护水电站多数位于偏僻山区,交通不便,期望实施无人化自动管理,由远方调控中心进行遥控。更重要的是江河流量多变,水库水位也在变,电力负荷也经常波动。水轮机往往不能在最优设计工况下运行,就会引发水压脉动甚至振动,危及机组安全运行。水电设备的这种固有特点,更加迫切需要对它进行监视和保护。。能够确保水电设备长期稳定安全运行的最优选择,就是配备监测诊断专家系统,这种系统应用人工智能科学,把专家的思维方法和解决问题的措施经过转换而实现模式化,并存入计算机内。电力工业用于发电设备上的专家系统所监测诊断的项目几乎完全照搬医学上对人的检测诊断,其中包括光、色、温度、声响、电压、电流、压力、应变、超声波、化验等。国内外的多年实践证明其应用效果是好的,然而投资较大,目前只限于应用于一些新建的或大型电站上。至今为止,包括老电站更新改造在内,应用较为广泛的还是水电设备的在线监视和保护系统。本文主要论述水电机组上配备的新型探测技术、各种类型传感器、测试仪器、仪表的工作原理和实际应用情况。

一、水电设备用传感器

现代化监测技术是电力工业为了保证设备的安全可靠运行所必须采用的。特别是装备了在设备运行中进行在线监测诊断的专家系统的发电站,就更应旨先更新和完善运行状态监测用传感器,提高其精度和效率,才能保证专家系统的诊断和评价的准确无误。近年来用于水电站的新型传感器有下述几种。

1.电磁式水位传感器

水电站的运营过程中,要求及时掌握江河的流量,以及大坝的过流量,这些水流量是通过水位计来检测的。水位计的检测方式有压力式、浮子式、超声波式等不同类型,而水电站主要采用压力式和浮子式。压力式采用电磁原理,又称为电磁式,是根据水压的变化来监测水位和流量的变化。当水压变化时,可折叠的圆筒上下移动，从而带动差动变压器的磁性体和弹簧联动。当一次侧线圈施加以交流励磁电压时，二次侧的2个线圈是反接的,虽然它们的互感相等,但线圈中的感应电压相互抵消。输出电压为零。然而当磁性体不在中间移动移动式，二次侧的2个线圈的互感不再相等，而是一大一小，从而产生电压差，,并输向变换器。虽然它比常用的浮子式水位计结构复杂,但自动化程度很高,而且测量精度很高,反应很快。

2.变形和变位传感器

电站水库大坝承受很大压力,只要在弹性极限范围内,结构部件必然产生微小变形,此外还有电站地下建筑中空洞的变位、岩盘、土质的活动等,都须严加监视。针对很微小变形和变位，可采用变形应变仪和差动变压器来探测。

只要在弹性领域范围内,金属的变形与受力成比例。该传感器的使用方法同应变仪一样应贴附在被测对象的物体上。

3.转速传感器

该设备一般应用在发电机设备。使用时转速传感器和发电机一同运行。如果水电机组在运行中并没有发生运动频率变化，那么传感器转速就会保持稳定。但如果水电机组供给需求出现变化，系统电力就会发生失衡问题，引发机组系统频率变化。过去的监测技术使用永磁发电机监测发电机转速，能够完成电压信息变化反馈,处理时需要按照固定比例调节二者变化。当然在信息技术的快速发展过程中，该技术已经能够做到智能化、数字化。该技术如今的传感器采用的是齿轮式转速传感器。这种传感器让水电机组运行的同时发生脉冲频率变化，达成线圈电抗监测要求。

4.震动传感器

监视水电机组的过程中，由于水电机组需要保持一直运转的状态，转动中会直接影响与干涉固定区域，引发水压变大问题，导致脉冲出现，是水轮机振动的重要原因。假设没有做好水电机组的振动频率控制，尤其是振动频率超出设备负荷，就会破坏水轮机稳定性。甚至在特定的条件下，水电机组使用寿命也会严重缩减。在震动传感器当中，压电元件、重物是最重要的零配件。在振动面与传感器接触时就会传动振动效果,传感器能够分析振动周期、振动频率。借助惯性力与伸张力传递电压，电压信号利用传感器完成振幅信息、振动频率反馈。

5.温度继电器

对水电机组的运行来说，温度问题同样是需要注意的问题。有时候温度过高会导致水电机组出现设备故障，故需要做好温度方面的监视与控制工作，制定相应的保护方法。最容易出现温度故障的部位包括发电机冷却、机组轴承。这两个部位的温度监控大多应用远控设备，完成温度数据传送与监控。当然测温传感器同样是经常会利用的设备，能够完成机组保护与温度监测工作。在温度超出要求后继电器就会提出警告，假设此时温度发生比较突出的变化，那么继电器内部的液体装置同样也会出现剧烈的变化，引动指针转动。如果指针指出的数值到达负荷上限就会发出警报。

二、计算机监测系统

水电机组的多年应用实践让我们明白了现代技术、监测系统的重要性。因监测系统的预警功能可以提供非常准确、及时且具有前瞻性的信息，所以成为了水电机组稳定运行的重要设备。目前来看水电监测系统包括众多系统和装置，比如开关装置、传感系统、辅助设备与计算机系统。不论是哪一种终端都会在系统运行的过程中进行数据处理、数据分析，借助数据库反馈监测信息。因此监测系统本身有着数字反馈与语言反馈能力。在出现水电机组运行偏差时，能够自动反馈故障位置与故障原因，随后完成信息预警。该设备与系统应用智能装置，智能装置可以有效处理与反馈符号化信息。水电机组对传感器的应用需要附着在水轮机、发电机、轴承。运行中如果机组出现故障，就会及时反馈各个部件的运行情况。反馈冷却量、电压、电流、发电机功率、控制信号、运行模式以及故障因素等信息。

三、智能保护系统

智能诊断这项技术在水电机组管理运行与保护中发挥重要作用。据了解该技术在水电机组中的应用非常广泛。在编制数据库的过程中，设计人员提前将专家经验、专家知识输入到系统，随后利用传感技术、智能技术完成故障原因检查，借助智能系统完成故障原因检查，实现故障修复任务。该技术能够有效反馈机组运行条件，自行判断机组状态。是延长设备寿命，科学解决问题的重要技术。

结语

对水电机组的正常稳定运行来说，运行质量是必须予以高度关注的话题。监测保护必须大力应用信息技术，注重信息技术与新型技术的开发与利用，确保机组能够稳定、安全运行。以当前的社会条件来看，互联网技术将成为未来水电机组监护保护最重要的技术。这种技术能够在自动监控的环境下，利用只能诊断技术分析故障的位置、原因，结合数据库内的工作资料和工作经验制定可行、合理的问题解决对策。

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