淺析水利水電工程電氣自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

趙玉忠+謝騰騰+韓錦星

摘 要：我國(guó)新建成的一些輝煌的水利水電工程，都與電氣自動(dòng)化的技術(shù)有著密不可分的關(guān)系，但是電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用趨勢(shì)向著哪個(gè)方向發(fā)展呢？本文結(jié)合當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用，從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化與數(shù)字化高度統(tǒng)一和電氣自動(dòng)化操控系統(tǒng)的人性化和開放化，分析了水利水電工程電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；電氣自動(dòng)化；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0122-02

1 引言

隨著我國(guó)科技水平的快速提升，電氣自動(dòng)化在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在這種趨勢(shì)下，水利水電工程也全面引進(jìn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)，并將這種技術(shù)與水利水電技術(shù)有機(jī)結(jié)合，電氣自動(dòng)化技術(shù)很大程度上提高了水利水電工程的生產(chǎn)管理效率，并大大降低了生產(chǎn)管理成本，也有效的提升了生產(chǎn)管理的水平。近些年來，我國(guó)新建成的一些輝煌的水利水電工程，都與電氣自動(dòng)化的技術(shù)有著密不可分的關(guān)系，但是電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用趨勢(shì)向著哪個(gè)方向發(fā)展呢？本文將結(jié)合當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程上的應(yīng)用，分析一下這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，以供大家參考。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程應(yīng)用的現(xiàn)狀

2.1 在水利工程上的應(yīng)用

在水利工程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要是對(duì)水利工程中壩體、進(jìn)水口、水閘等設(shè)施的監(jiān)控，在水壩壩體上安裝水壓傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控壩體水壓的變化情況，同時(shí)通過水下攝像機(jī)對(duì)壩體的表面進(jìn)行觀察，同時(shí)控制水庫內(nèi)周圍安裝的全景攝像頭對(duì)其周邊的狀況的監(jiān)控，如對(duì)水庫周邊山體、排污等進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于監(jiān)控出現(xiàn)的故障、隱患和異常情況，及時(shí)發(fā)出報(bào)警，這樣可以大大的節(jié)省巡視人員的工作量提高工作效率。

在水利工程中調(diào)節(jié)水量是最常見的工作，在此過程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以讓工作人員在電腦前輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可以完成水閘的開合工作，同時(shí)通過其傳感器檢查水閘的開合狀態(tài)，通過對(duì)水閘開合大小的控制，來控制水流的變化，并通過在水閘上的數(shù)據(jù)采集器，自動(dòng)監(jiān)測(cè)水流的流速、水量，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的調(diào)度水資源，避免水資源的浪費(fèi)，如果一并在水閘控制設(shè)備上安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)這些機(jī)電設(shè)備就地監(jiān)控，一旦發(fā)生設(shè)備故障，就可以在屏幕上顯示故障的位置和原因，這樣可以大大節(jié)省維修人員的時(shí)間，從而提高維修效率。

2.2 在水電工程上的應(yīng)用

一般情況下水利水電工程都比較龐大，運(yùn)行的設(shè)備種類非常多，即使是同一類設(shè)備其型號(hào)、運(yùn)行的參數(shù)也不盡相同，甚至有些差異還較大，在這種情況下，只有借助電氣自動(dòng)化技術(shù)，才能使這個(gè)龐大的系統(tǒng)有效安全的運(yùn)行。

2.2.1 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的有效調(diào)配和控制

在水利水電工程中水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組往往是核心，因此水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能控制就顯得非常重要了。由于電力網(wǎng)絡(luò)中用電負(fù)荷是不斷變化的，電氣自動(dòng)化技術(shù)就可以及時(shí)調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的機(jī)組數(shù)量，同時(shí)做好運(yùn)行機(jī)組之間的功率分配，提高有功功率，將無功功率降低，使其保持最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。在單組水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的關(guān)機(jī)和啟動(dòng)，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組的相位、初相位進(jìn)行調(diào)節(jié)管理和控制，而且這些工作可以通過設(shè)定參數(shù)在無人情況下，自動(dòng)完成。特別是在突發(fā)故障和洪澇災(zāi)害情況下，一些關(guān)鍵機(jī)組必須及時(shí)切斷，往往電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以及時(shí)響應(yīng)，智能將機(jī)組的運(yùn)行頻率降低，投入備用機(jī)組，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2 監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備

水輪發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵設(shè)備定子和轉(zhuǎn)子往往由于高速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)發(fā)熱，這時(shí)及時(shí)的監(jiān)測(cè)兩者的溫度就非常重要，這時(shí)在發(fā)電機(jī)組的定子這種安裝的溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)的將定子繞組和鐵芯的溫度傳送到中央控制室，同時(shí)對(duì)機(jī)組的潤(rùn)滑系統(tǒng)、變速系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)其溫度超過設(shè)定的溫度，控制系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出故障警報(bào)，并檢查發(fā)生故障的部位，以供維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障原因。

2.2.3 監(jiān)控維護(hù)發(fā)電機(jī)組的輔助設(shè)備

水輪發(fā)電機(jī)組是一個(gè)精密而龐大的設(shè)備，圍繞發(fā)電機(jī)組周圍的設(shè)備有供電設(shè)備、潤(rùn)滑設(shè)備、制冷設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備，這些設(shè)備種類繁多，各有各的運(yùn)行參數(shù)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在這時(shí)可以像一個(gè)大管家一樣，通過各的設(shè)備上的傳感器將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過優(yōu)化的算法確保這些設(shè)備始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)，一旦其中一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，及時(shí)啟動(dòng)備用設(shè)備，并作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，確保故障的影響范圍最小

3 水利水電工程電氣自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

為水利水電工程行業(yè)的發(fā)展，就要進(jìn)一步推廣電氣自動(dòng)化技術(shù)與水利水電技術(shù)的相互結(jié)合，制定科學(xué)的、可持續(xù)的發(fā)展計(jì)劃，在此過程中，一定要?jiǎng)?chuàng)新電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程的應(yīng)用。

3.1 電氣自動(dòng)化建立統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

水利水電工程往往由于工程所處環(huán)境的不同，在設(shè)計(jì)上有較大的差異，但是水利水電工程中所完成的特定功能是相同的，如壩體的監(jiān)控、水閘的提升、水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控管理等內(nèi)容是相同的，為實(shí)現(xiàn)水利水電工程自動(dòng)化的統(tǒng)一管理和自動(dòng)化設(shè)備的通用化，這樣水利水電工程電氣自動(dòng)化技術(shù)形成統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)就是必然趨勢(shì)，將來在進(jìn)行水利水電工程中一些通用項(xiàng)目在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程中，就可以使用這一統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以大大的減少工程設(shè)計(jì)的時(shí)間，減少工程論證試驗(yàn)調(diào)試等所需的時(shí)間，從而減低工程的設(shè)計(jì)成本，促進(jìn)水利水電工程電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的模塊化。

3.2 自動(dòng)化與數(shù)字化高度統(tǒng)一

電氣自動(dòng)化只有與數(shù)字化高度的統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的數(shù)字化，才能實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)體系之間資源和相關(guān)數(shù)據(jù)的共享與交換，才能使控制的指令在電與光之間無縫交換，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的遠(yuǎn)程化控制，才能實(shí)現(xiàn)水利水電工程的電氣自動(dòng)化與物聯(lián)網(wǎng)的相互融合，并且有效實(shí)現(xiàn)指令的信息化，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。

3.3 電氣自動(dòng)化技術(shù)的人性化和開放化

水利水電工程的電氣自動(dòng)化技術(shù)今后會(huì)使整個(gè)工程成為一個(gè)有機(jī)的整體系統(tǒng)，這樣人機(jī)交互就需要更多的人性化，實(shí)現(xiàn)工作人員在監(jiān)控設(shè)備采用語言交流方式，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操控，在一個(gè)屏幕上可以任意的調(diào)度系統(tǒng)中的每一臺(tái)設(shè)備。同時(shí)將這種人機(jī)交互界面嵌入到手機(jī)或其他移動(dòng)平臺(tái)，使其與目前的Adnroid和IOS系統(tǒng)相融合，使工作人員使用自己的移動(dòng)終端就可以實(shí)時(shí)查看設(shè)備的運(yùn)行情況。

隨著網(wǎng)絡(luò)的開放化，水利水電工程自動(dòng)化系統(tǒng)也必須通過高效的信息化使其實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)，采用分布式算法將水利水電工程自動(dòng)控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散化，對(duì)一些需要大數(shù)據(jù)運(yùn)行的操作，調(diào)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)信息化設(shè)備進(jìn)行共同計(jì)算，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時(shí)通過開放代碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件全球化采購，大大節(jié)約軟件開發(fā)成本，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)各種漏洞的檢測(cè)，提高系統(tǒng)的安全性。

4 結(jié)語

電氣自動(dòng)化技術(shù)雖然已經(jīng)在水利水電工程中以及國(guó)民的生活中廣泛應(yīng)用，但隨著水利水電事業(yè)的不斷發(fā)展以及人們生活生產(chǎn)中需求的不斷提升，在現(xiàn)代信息技術(shù)高速發(fā)展的形勢(shì)下，為了水利水電工程經(jīng)濟(jì)利益的最大化和生產(chǎn)便捷化，電氣自動(dòng)化的研究和創(chuàng)新仍然必不可少，電氣自動(dòng)化技術(shù)仍然處在不斷革新和發(fā)展的階段。我們必須吸取先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，不斷有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)革新。

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