淺談水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

李巧龍

【摘 要】本文通過回顧自上世紀(jì)80年代以來我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展所經(jīng)歷的四個(gè)階段，總結(jié)了這三十多年來我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合當(dāng)下水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)和趨勢預(yù)測我國水利水電自動(dòng)化的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】水利水電 自動(dòng)化技術(shù) 發(fā)展方向

【中圖分類號(hào)】TV7【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0427-01

一、 我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況

眾所周知，作為清潔能源，水電具有無污染、可再生和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。水利水電的開發(fā)不僅能減少生產(chǎn)污染、解決能源短缺問題，同時(shí)也能提高我國綜合經(jīng)濟(jì)效益。在全世界不可再生能源日益緊張的情況下，水電開發(fā)日漸受到各國關(guān)注。

水電自動(dòng)化作為水電建設(shè)的一部分，最早出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 20 年代的美國、瑞士等發(fā)達(dá)國家。40 年代，水電站運(yùn)行采取的是中控室和機(jī)房兩級(jí)值班。50 年代后期，工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始實(shí)現(xiàn)無人值班，由上級(jí)調(diào)度所或梯級(jí)調(diào)度所遙控，而我國當(dāng)時(shí)水電自動(dòng)化技術(shù)水平比較落后，多數(shù)電廠還保留著兩級(jí)值班的模式。但是，自改革開放以來，我國水電建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。1979 年我國成功建立了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水力發(fā)電站的自動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全監(jiān)控。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，水電自動(dòng)化技術(shù)也日益強(qiáng)大。水力發(fā)電廠通過建立計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電廠的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化管理，依靠計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的綜合處理能力，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)其系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的水利發(fā)電廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制、通信、調(diào)配、管理，保證了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)由20世紀(jì)80年代初的集中控制、功能分散模式，進(jìn)入80年代的分層分布模式，并發(fā)展到90年代初的開放分布式模式。

1979年“全國水電站自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”（古田會(huì)議）在福建省古田召開，進(jìn)行水利水電自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)交流。這次會(huì)議的召開標(biāo)志了我國加入水電技術(shù)自動(dòng)化的浪潮中?？偟膩碚f，我國的水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了一下四個(gè)階段。

1、摸索階段

上世紀(jì)60年代我國計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)開始發(fā)展，70年代該項(xiàng)技術(shù)開始被用在水力發(fā)電系統(tǒng)中。為了加快我國水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，我國于1980年組建了中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)水電站電氣及自動(dòng)化專委會(huì)和全國水電站自動(dòng)化技術(shù)情報(bào)網(wǎng)，組織科研、高校、情報(bào)等多個(gè)單位的專家、教授以及技術(shù)人員進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)收集和國外先進(jìn)科技情報(bào)采集，第一時(shí)間掌握國際水電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，并結(jié)合我國當(dāng)時(shí)的水利水電工程情況與國外進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和考察，在技術(shù)上為后續(xù)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2、試點(diǎn)階段

1979年制定的水電廠自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)發(fā)展7年規(guī)劃是我國水電廠監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的試點(diǎn)階段的開始。這次規(guī)劃要求水電站認(rèn)真抓好基礎(chǔ)工作、提高水電站自動(dòng)化工作水平，提升我國主、輔機(jī)和自動(dòng)化元件的制造質(zhì)量，加強(qiáng)各電站間的綜合自動(dòng)化試點(diǎn)工作，加快自動(dòng)化科研和試制基地的建設(shè)，加快引進(jìn)國外先進(jìn)水電自動(dòng)化技術(shù)等。同階段開展的四個(gè)試點(diǎn)工程（富春江、葛洲壩、渾江梯級(jí)和永定河梯級(jí)）科研工作也獲得了不錯(cuò)的成績，給后續(xù)的水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

3、推廣階段

自水利系統(tǒng)引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置以后，其在水庫中開始被廣泛運(yùn)用。同時(shí)試點(diǎn)工程的成功給了我國水電自動(dòng)化發(fā)展一劑強(qiáng)心針，我國各項(xiàng)水利自動(dòng)化技術(shù)和規(guī)章制度已逐漸走向成熟。1987年召開的“全國水電廠自動(dòng)化技術(shù)總結(jié)和規(guī)劃落實(shí)工作會(huì)議”以及1993年召開的“全國水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作會(huì)議”通過總結(jié)上兩個(gè)階段的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)促進(jìn)我國水利系統(tǒng)在自動(dòng)化方面采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)在水力發(fā)電方面進(jìn)入到推廣實(shí)用階段。

4、提高階段

進(jìn)入到20世紀(jì)，我國水電自動(dòng)化技術(shù)已日漸成熟。其中國產(chǎn)化的程度和“無人值班”（少人值守）的實(shí)行都是我國水電自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。1998年開始，我國開始將國產(chǎn)的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件運(yùn)用到我國的大型水利發(fā)電站中，其中三峽水電站就采用國產(chǎn)設(shè)備運(yùn)營。“無人值班”也就是“少人值班”，是推動(dòng)精簡人員、增加效益、提高管理水平的一項(xiàng)重要舉措，其基礎(chǔ)是良好的主、輔機(jī)設(shè)備和監(jiān)控技術(shù)，它代表的是水電廠自動(dòng)化發(fā)展的高水平。

即使經(jīng)歷了三十多年的迅速發(fā)展，我國的水利水電自動(dòng)化技術(shù)仍舊存在一些問題。主要有以下幾點(diǎn)：

1、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

缺乏統(tǒng)一規(guī)劃是我國各大小水庫存在的通病之一，由于水利系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)建設(shè)時(shí)間比起國外較晚，習(xí)慣了傳統(tǒng)的運(yùn)營模式，還未形成統(tǒng)一的規(guī)劃，還未建立起有效的運(yùn)行機(jī)制。在當(dāng)今這個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速的年代，水庫建設(shè)的工期過長，沒有統(tǒng)一的規(guī)劃將不利于全國水庫聯(lián)網(wǎng)管理。

2、監(jiān)測手段和管理模式相對(duì)落后

我國各大水庫均是處于年降水量較大的地區(qū)，易存在安全隱患。但是我國的水庫對(duì)水位、雨情的監(jiān)測和對(duì)可能存在安全隱患的設(shè)備（閘門、發(fā)電廠房、機(jī)組等）的管理較落后，極易引發(fā)安全事故。

3、水庫綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不能形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)

我國水庫綜合自動(dòng)化系統(tǒng)尚不能形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，原因在于水庫涉及的信息太多，如水質(zhì)、水量、水情等等，目前水庫對(duì)這些信息的管理沒有一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)信息共享，給水資源的統(tǒng)一配置、調(diào)度和管理造成了困難。

4、水庫自動(dòng)化管理人才匾乏，管理不夠規(guī)范

在進(jìn)行水庫自動(dòng)化系統(tǒng)建立和完善時(shí)，水庫自身的專業(yè)人員往往受專業(yè)的限制，沒有辦法完成系統(tǒng)的運(yùn)行管理。

二、 未來我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向

水庫綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其涉及的學(xué)科、工程眾多。隨著水庫綜合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，水利水電自動(dòng)化水平將得到不斷提高，其建設(shè)和管理要求也會(huì)日益嚴(yán)格。

這幾年我國水利水電自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步迅速、發(fā)展迅猛，整體水平已達(dá)到國際水準(zhǔn)，并受到了國內(nèi)用戶的肯定。針對(duì)三峽樞紐以上流域單機(jī)容量為100萬kW梯級(jí)電站的建設(shè)，應(yīng)繼續(xù)開展巨型機(jī)組、特大型電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，研究探討改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化系統(tǒng)配置，并通過采用新產(chǎn)品、新技術(shù)和最新研究成果來提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)響應(yīng)性能。

在國際市場方面，應(yīng)進(jìn)一步提高國產(chǎn)水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)在國際市場的知名度，針對(duì)國外水電站的特點(diǎn)和實(shí)際需求來改進(jìn)和完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和性能指標(biāo)，提高國產(chǎn)系統(tǒng)的競爭力，加大國產(chǎn)水電設(shè)備和軟件在國際市場的市場占有率。

為了實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)水電站集控中心自動(dòng)化，應(yīng)在建立流域數(shù)據(jù)庫和遠(yuǎn)程集控的基礎(chǔ)上，開展數(shù)據(jù)共享、信息挖掘綜合利用工作，提高流域梯級(jí)調(diào)度管理的現(xiàn)代化水平，充分發(fā)揮水利工程的防洪減災(zāi)與經(jīng)濟(jì)效益，開發(fā)滿足發(fā)電、防洪及其他綜合利用要求的流域水庫調(diào)度決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電站的優(yōu)化。

在遠(yuǎn)距離引水工程調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)方面，應(yīng)結(jié)合我國實(shí)際建設(shè)的需要，開展全線調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)用化研究和開發(fā)，提高我國全線統(tǒng)一優(yōu)化運(yùn)行管理和調(diào)度決策的自動(dòng)化水平。

為使我國的供電結(jié)構(gòu)合理化和多樣化，我國應(yīng)加快大型的抽水蓄能電站建設(shè)。目前，大型抽水蓄能電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本上采用國外進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格高且不利于運(yùn)行維護(hù)，缺乏售后服務(wù)。如今國產(chǎn)的系統(tǒng)已具備實(shí)現(xiàn)大型蓄能電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的能力和水平，但卻沒有市場，因此我國應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用。

三、結(jié)論

在經(jīng)歷三十幾年的發(fā)展后，我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)的水平日漸提高，國產(chǎn)的系統(tǒng)與應(yīng)用軟件也開始占據(jù)一定市場，但是仍存在一些問題。要想我國水電自動(dòng)化技術(shù)早日趕上國際水平，我們應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)人員的培訓(xùn)以及制定更加完善的水電廠自動(dòng)化方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范，使我國水利水電自動(dòng)化技術(shù)能以全新的面貌迎接國際水電大發(fā)展的大好機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

[1] 張修茂、騰梅，芻議水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢，黑龍江水利科技，2005，33（2）：43～43