電氣自動化在水電廠中的應(yīng)用及維護研究

夏忠林

摘要：隨著科技不斷進步和工業(yè)改革發(fā)展，電氣自動化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，發(fā)揮著重要作用。水電廠是我國重要的民生企業(yè)，關(guān)系到生活用水和工業(yè)用水質(zhì)量，將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用到水電廠中，能夠有效提升水電廠的運轉(zhuǎn)效率與運行質(zhì)量，從而保障區(qū)域供水的高效性、安全性、穩(wěn)定性。本文圍繞電氣自動化在水電廠中的應(yīng)用及維護進行了分析。

關(guān)鍵詞：電氣自動化 水電廠 應(yīng)用 維護

引言

水電廠以防洪和救助為主，同時兼顧了供水、發(fā)電、農(nóng)田灌溉等綜合利用項目。目前，水電廠的電氣自動化的應(yīng)用越來越普遍，這對減人提效發(fā)揮了更好的作用，改善工作條件，提高水電廠的經(jīng)濟和安全，為實現(xiàn)“遠程監(jiān)控”和“無人值守”奠定了良好的基礎(chǔ)。電氣自動化技術(shù)在水電站工程中的應(yīng)用，提高了水電廠的運行狀態(tài)以及運行效率，有效地提高了水電廠的開發(fā)水平，本文針對電氣自動化在水電站中的應(yīng)用展開了探討。

一、自動化監(jiān)控系統(tǒng)特點及在水電廠中的應(yīng)用

（一）水電廠電力自動化的監(jiān)控模式

集中監(jiān)控方式：集中監(jiān)控能夠?qū)⑺械臄?shù)據(jù)和信息都匯總到同一個服務(wù)器專用進行處理，這樣能夠極大的提高系統(tǒng)維護效率，并且可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，易于進行信息安全管理和系統(tǒng)設(shè)計。但是此類系統(tǒng)對服務(wù)器性能要求很高，且經(jīng)常出現(xiàn)信息通道堵塞的情況，系統(tǒng)運行較慢，且投資額度較大。

遠程監(jiān)控方式：遠程監(jiān)控則比集中監(jiān)控更為靈活和便捷，可以實現(xiàn)廠區(qū)無死角監(jiān)控，且不需要大量的鋪設(shè)信號傳輸線路及電力線路，就近設(shè)置傳輸信號源和電源即可，維護成本也非常低，但是該方法很難實現(xiàn)自動化的指令傳輸，僅作為監(jiān)控使用才有優(yōu)勢，因此不適合全廠范圍內(nèi)的大量使用。

現(xiàn)場總線監(jiān)控方式：現(xiàn)場總線監(jiān)控可以兼具上述二者的優(yōu)勢，且充分利用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)部分區(qū)域的遠程數(shù)據(jù)交換與運行狀態(tài)監(jiān)控，部分關(guān)鍵區(qū)域則直接連接到系統(tǒng)的主服務(wù)器，從而實現(xiàn)有的放矢，在保證了自動化控制功能需求的前提下降低了成本。

（二）自動化監(jiān)控系統(tǒng)特點

自動化監(jiān)控系統(tǒng)的特點有以下5個：①自動化監(jiān)控系統(tǒng)有著智能化的特點，突破了眾多儀表盤和復(fù)雜測量裝置的限制，縮小了體積和占地面積，由中心系統(tǒng)進行一體化控制，智能化效果良好；②自動化監(jiān)控系統(tǒng)有著人性化的特點，工作人員可以對系統(tǒng)工作時間段進行有效調(diào)節(jié)，對于一些細微檢測而言，工作人員可以進行有針對性的設(shè)定，從而提升檢測精度和檢測效率；③自動化監(jiān)測系統(tǒng)有著可選擇化的特點，能實現(xiàn)水電廠的全方位檢測，也可以進行局部監(jiān)測，工作人員可以根據(jù)水電廠實際情況自行選擇；④自動化監(jiān)測系統(tǒng)有精確度高的特點，其由編制好的程序控制，相比于人工監(jiān)測而言，精確度更高，能精確到小數(shù)點后4位；⑤自動化監(jiān)控系統(tǒng)有著協(xié)調(diào)性的特點，對于水電廠監(jiān)測而言，其涉及到各個崗位和環(huán)節(jié)，保證監(jiān)測的協(xié)調(diào)性至關(guān)重要。

（三）自動化監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠中的應(yīng)用

（1）電視安防監(jiān)控系統(tǒng)：①機電設(shè)備的監(jiān)控。電視安防監(jiān)控系統(tǒng)能對所有水電廠所有機電設(shè)備進行全方位監(jiān)測，掌控機電設(shè)備的運行狀態(tài)，以此來保證水電廠的安全、穩(wěn)定運行。②對工作人員的工作狀態(tài)的監(jiān)控。電視安防監(jiān)控系統(tǒng)有著遠程控制功能，一旦出現(xiàn)故障，能迅速發(fā)出告警，幫助工作人員進行快速故障處理。

（2）報警系統(tǒng)：將防盜報警系統(tǒng)設(shè)置在水電廠的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)，可實現(xiàn)火警報警功能、防盜報警功能等。此外，報警系統(tǒng)還能記錄報警事件。水電廠的安全、穩(wěn)定運行關(guān)系著人們的正常生產(chǎn)、生活，因此，報警系統(tǒng)的應(yīng)用至關(guān)重要。

（3）門禁系統(tǒng)：操作房是水電廠運行的關(guān)鍵，不能任由無關(guān)人員隨意進出，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用能增加身份識別功能，工作人員通過身份識別之后才能進入，避免無關(guān)人員對操作控制中心造成破壞。

二、計算機技術(shù)在水電廠電氣自動化應(yīng)用

（一）電網(wǎng)調(diào)度自動化的應(yīng)用

電力系統(tǒng)自動化最重要的部分是電網(wǎng)調(diào)度自動化。電網(wǎng)調(diào)度自動化在我國分為縣級調(diào)度、區(qū)域調(diào)度、省級調(diào)度、大面積調(diào)度、國家電網(wǎng)調(diào)度，這些都離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用。電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是最重要的組成部分之一。在此基礎(chǔ)上，建立了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。通過它，連接打印設(shè)備、大屏幕顯示、服務(wù)器、工作站、變電站終端設(shè)備等。在電網(wǎng)調(diào)度自動化的作用下，計算機不僅需要實時采集數(shù)據(jù)，而且實時監(jiān)控電網(wǎng)的安全。同時還需要實現(xiàn)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計和電力負荷預(yù)測的功能。

（二）變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)變電站和變輸站的壟斷式測量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的工具成為國家及專業(yè)技術(shù)人員對系統(tǒng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，把相關(guān)程序相結(jié)合，技術(shù)人員以一定的形式、規(guī)模和要求模擬出了別具一格且自成一體的新型系統(tǒng)的運算手段和方法，為了讓得出的最后結(jié)果更接近實際。變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用，完全滿足了變電站的運行操作任務(wù)。

（三）智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

計算機技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)，它涵蓋了發(fā)電、調(diào)度、傳輸、分配、分布等各個環(huán)節(jié)。智能電網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)依賴于許多具有可靠性、雙向性和實時性的計算機技術(shù)。

三、水電廠電氣自動化中PLC技術(shù)的應(yīng)用

（一）PLC技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

PLC技術(shù)具有為操作、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運算和排序等功能，能有效完成數(shù)據(jù)的處理、分析和采集。這些數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于其他智能設(shè)備，以完成控制操作。數(shù)據(jù)可用于處理大型控制系統(tǒng)，如不受控制的柔性制造系統(tǒng)，以及過程控制系統(tǒng)。

（二）PLC技術(shù)的開關(guān)量控制

水力發(fā)電廠一般選擇這種開關(guān)量及順序把控這兩個辦法來把控輔助體系的工藝過程，開關(guān)量把控的使用經(jīng)常看見，可從擴充來對輸入及輸出點數(shù)來做控制，不受阻礙。

（三）PLC技術(shù)的順序控制

PLC技術(shù)人員以一定的形式、規(guī)模和要求模擬出了別具一格且自成一體的新型系統(tǒng)的運算手段和方法，為了讓得出的最后結(jié)果更接近實際，并且精確值更高。

（四）PLC技術(shù)的閉環(huán)過程控制

并過程控制是指閉環(huán)控制連續(xù)變化的模擬量（如流量、溫度、壓力等），模擬量的閉環(huán)PID控制可由PLC利用模擬量I/O模塊來完成，還能夠?qū)崿F(xiàn)模擬量與數(shù)字量二者之間的A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換。同時，還可以利用PID子程序、專用的PlD模塊來實現(xiàn)。

四、電氣自動化在水電廠維護策略

（一）提高設(shè)備檢修水平

電氣自動化在水電廠的應(yīng)用功能一定要加強相關(guān)設(shè)備的檢修，確保設(shè)備的高性能運行，提高設(shè)備的實用性、耐用性方面，同時降低設(shè)備的運行成本。在電氣自動化控制設(shè)備方面，水電廠要成立專門的檢修小組，嚴(yán)格監(jiān)督設(shè)備的狀態(tài)，防止設(shè)備故障引起安全事故，由此降低安全事故的發(fā)生幾率，提高電氣自動化控制設(shè)備運行時的經(jīng)濟效益和社會效益。水電廠要根據(jù)生產(chǎn)情況制定出檢修計劃，以周、月、季度、年為檢修單位，制定相關(guān)的檢修計劃，按照設(shè)備在電氣自動化控制中的運行周期，實行檢修計劃，專門檢查設(shè)備的運行狀態(tài)、性能，及時更換有故障隱患的設(shè)備，同時，在日常生產(chǎn)過程中監(jiān)測、記錄設(shè)備的運行方式，便于后期制定檢修計劃，由此才能規(guī)避設(shè)備中的故障風(fēng)險，保障水廠的穩(wěn)定運行。

（二）完善自動化控制系統(tǒng)

水電廠的管理和維修人員應(yīng)該熟悉電氣自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如處理單元、人機接口和實時高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，對相關(guān)設(shè)施和設(shè)備有一定的了解。同時，對電氣自動化系統(tǒng)各模塊的功能進行了清晰的了解，掌握了系統(tǒng)外的接線圖。對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的流動和數(shù)據(jù)處理過程有一個清晰的認(rèn)識。在電氣自動化控制系統(tǒng)中，必須熟悉儀器和模塊的工作狀態(tài)。根據(jù)硬件和軟件的不同特點，及時完成電氣自動化控制系統(tǒng)的軟硬件備份。軟件備份需要對操作系統(tǒng)進行常規(guī)內(nèi)容備份、分布式處理單元的組成和數(shù)據(jù)庫的歷史記錄。在硬件方面，我們應(yīng)該關(guān)注一些容易損壞的關(guān)鍵部件。如電源模塊和分布式處理單元模塊。

（三）培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才

雖然目前我國加強了對電氣自動化方面的人才培養(yǎng)，也越來越重視，然而又因為領(lǐng)域的不同，電氣自動化的應(yīng)用存在一些不同之處。水廠的電氣自動化系統(tǒng)存在著一定的特殊性，針對這些開展的培訓(xùn)工作，必須要將理論和實踐充分的融合，使電氣自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)人員在充分了解水電廠生產(chǎn)工藝和運作流程的基礎(chǔ)上，提高對電氣自動化的控制和完善技能。水電廠可以聘請相關(guān)專家到現(xiàn)場對技術(shù)人員進行指導(dǎo)，通過分析電氣自動化的工作原理和故障案例，來提升技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)，使其在電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時有隨機應(yīng)變能力，快速解決問題。

五、結(jié)束語

總而言之，電氣自動化系統(tǒng)能對水電廠的日常生產(chǎn)進行管理和調(diào)度，是水電廠運行實現(xiàn)自動化管理和監(jiān)控的重要手段。對電氣自動化技術(shù)加強應(yīng)用，并加大電氣自動化設(shè)備投入，不算完善電氣自動化系統(tǒng)，進而實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、高安全系數(shù)以及低能耗生產(chǎn)，在滿足供水需求的同時，保證供水質(zhì)量以及水電廠的經(jīng)濟效益。