水電站綜合自動化的應(yīng)用

摘 要：從技術(shù)應(yīng)用實際來說，不僅降低了工作量，實現(xiàn)了少人或者無人值守，節(jié)約了水電站運行成本，增加了資源利用率，提高了水電站運行以及管理水平，獲得了不錯的效益?，F(xiàn)結(jié)合具體實踐，分析水電站綜合自動化控制技術(shù)的應(yīng)用作用和不足，提出優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：水電站；綜合自動化；控制技術(shù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0166-02

傳統(tǒng)的水電站控制模式下，存在著設(shè)備笨重和維修量較大等問題，需要依靠人工操作，常見各類人工誤操作事件，而且人機(jī)和人人之間的協(xié)調(diào)難度大，機(jī)組運行穩(wěn)定性以及可靠性不高。水電站綜合自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，為水電站自動化發(fā)展，提供了有力的技術(shù)支撐。利用微機(jī)系統(tǒng)或者控制單元，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行單元聯(lián)網(wǎng)，強化對水電站某個功能單元數(shù)據(jù)信息的監(jiān)管，實現(xiàn)集中監(jiān)視以及遠(yuǎn)程控制。

1 水電站綜合自動化的必要性分析

從水電站綜合自動化控制技術(shù)應(yīng)用作用角度來說，具體如下：①保證電能的質(zhì)量。一般來說，電能質(zhì)量高低，主要指標(biāo)為電壓和頻率。這兩個指標(biāo)受到無功功率和有功功率的平衡影響。電壓以及頻率的穩(wěn)定性好，則電能質(zhì)量高。傳統(tǒng)的控制模式下，發(fā)電系統(tǒng)電荷出現(xiàn)變化，無法及時調(diào)整功率，使得電壓和頻率穩(wěn)定性較低，進(jìn)而電能質(zhì)量低。應(yīng)用自動化控制技術(shù)后，彌補了這一缺陷，提升了電能質(zhì)量。②優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。水電站所處的環(huán)境較為惡劣，尤其是室外工作環(huán)境。傳統(tǒng)的控制模式下，數(shù)據(jù)信息的采集和控制，工作人員要前往工作現(xiàn)場。而實現(xiàn)了水電站綜合自動化后，數(shù)據(jù)信息的采集以及控制是通過計算機(jī)完成，優(yōu)化了人員作業(yè)環(huán)境，同時減少了出錯率。③降低了運行成本。水電站綜合自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)組能夠依據(jù)具體情況，自動化增加或者減少機(jī)組發(fā)電，提高了水資源的利用率，機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)效益較高。除此之外，若發(fā)生意外，水電站綜合自動化系統(tǒng)能夠報警并且啟動保護(hù)裝置，避免水電站出現(xiàn)系統(tǒng)性崩潰問題，減少運行故障損失。

2 水電站綜合自動化的具體應(yīng)用分析

2.1 站內(nèi)自動監(jiān)控系統(tǒng)

實際應(yīng)用的站內(nèi)自動監(jiān)控系統(tǒng)，具體構(gòu)成如下：

（1）發(fā)電站主要設(shè)備控制系統(tǒng)。利用控制系統(tǒng)，能夠直接控制所在區(qū)域，或者采取遠(yuǎn)程控制的方式。具體操作時，借助控制盤與控制操作臺，切換控制開關(guān)。

（2）發(fā)電站的自動控制系統(tǒng)。因為建設(shè)時間差異，使用的監(jiān)控系統(tǒng)，其組成差異。在發(fā)電站自動化控制中，較為常用的控制形式為遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置、控制盤、機(jī)器。監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是將發(fā)電站內(nèi)部的各類數(shù)據(jù)信息，實時傳遞給控制所，由其發(fā)布控制命令，驅(qū)動控制盤進(jìn)行控制。

（3）經(jīng)濟(jì)監(jiān)控。水電站內(nèi)部采取的廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行模式。水電站處于一定負(fù)荷下運行，進(jìn)而實現(xiàn)對機(jī)組動力變化曲線以及機(jī)組運行組合等，進(jìn)行相應(yīng)的分析，研發(fā)最優(yōu)分配方案，指導(dǎo)設(shè)備運行。采取最優(yōu)運行方式，能夠影響自動電壓控制AVC以及自動發(fā)電控制AG，促使水電站運行實現(xiàn)效益最大化的目標(biāo)。

2.2 大壩計算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)

使用的大壩計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其自動化控制方式如下：①自動控制。此控制方式的實現(xiàn)，是在自動控制中設(shè)置自動監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)，依據(jù)水位參數(shù)，開展分析和判斷，進(jìn)而判斷閘門是否開啟或者關(guān)閉，結(jié)合大壩運行系統(tǒng)具體情況，向操作盤發(fā)送操作命令。②遠(yuǎn)程控制。此控制方式的實現(xiàn)，是在遠(yuǎn)程控制檔中，設(shè)置自動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對閘門的遠(yuǎn)程控制。監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成：①閘門集中控制設(shè)備系統(tǒng)。運行的設(shè)備系統(tǒng)，綜合運用了計算機(jī)自動化技術(shù)，實現(xiàn)了閘門安全運行，保證了水系周圍居民生產(chǎn)和生活的安全性。此系統(tǒng)的設(shè)計，選擇的是開放分布式閘門集中控制系統(tǒng)，利用主控級以及現(xiàn)地控制單元級，實現(xiàn)各類功能。②工業(yè)電視設(shè)備系統(tǒng)。具體來說，水電站生產(chǎn)崗位中，部分崗位較為陰暗潮濕，而且噪聲和粉塵較多，威脅著職工的身體健康，利用此系統(tǒng)，進(jìn)行工作環(huán)境監(jiān)測，及時優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。因為此系統(tǒng)由攝像機(jī)、監(jiān)聽頭以及云臺等組成，其中攝像機(jī)能夠?qū)⑸a(chǎn)現(xiàn)場景物的光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，進(jìn)而傳輸信號，為后續(xù)分析工作的開展，提供相應(yīng)的信息。利用此系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對水電站運行實際情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，了解實際存在的問題，進(jìn)而改善工作人員的工作環(huán)境。③閘門現(xiàn)地控制系統(tǒng)。在閘門啟閉機(jī)室，設(shè)置此系統(tǒng)，利用端子，能夠?qū)⑵浜蜋C(jī)械限位和啟閉機(jī)等相互連接，組成1套機(jī)械，圖1為架構(gòu)圖。不僅具有自動控制功能，而且具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

2.3 水庫水文信息的自動化監(jiān)控系統(tǒng)

此系統(tǒng)的構(gòu)成，主要如下：①中心控制站。其主要組成包括通信電臺和電子計算機(jī)等，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控范圍內(nèi)各個遙測站點運行數(shù)據(jù)信息的收集和分析，實現(xiàn)洪水預(yù)報。除此之外，通過控制閘門的開啟或者關(guān)閉，實現(xiàn)水利調(diào)節(jié)。②遙測站。其主要組成包括電源設(shè)備和數(shù)傳機(jī)以及雨量計等，能夠?qū)崿F(xiàn)水文信息和雨量信息等的收集。③信息傳輸通道。利用信息傳輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)中心站與遙測站的緊密連接。圖2為架構(gòu)圖。

2.4 水力機(jī)組自我保護(hù)系統(tǒng)

水電站綜合自動化的應(yīng)用，水力機(jī)組自我保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，具體如下：①緊急事故保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時，停機(jī)電磁閥操作接力器能夠自動關(guān)閉導(dǎo)葉，使得機(jī)組停止運行后處于靜止?fàn)顟B(tài)，完成事故處理后再開機(jī)。②一般事故保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)調(diào)相解列保護(hù)和發(fā)電機(jī)差動保護(hù)動作等情況，系統(tǒng)會出于自我保護(hù)，停止運行機(jī)組，當(dāng)完成事故處理后再開機(jī)。

3 強化水電站綜合自動化功能的策略

從目前水電站綜合自動化應(yīng)用實際來說，存在著缺少管理機(jī)制和工程單位不統(tǒng)一等問題，使得工程標(biāo)準(zhǔn)以及安全評價不完善。在實際工作中，因為人員因素的影響，水電站自動化設(shè)備運維管理工作不到位，影響著水電站自動化運行質(zhì)量，因此需要進(jìn)一步改造。

3.1 做好水泵機(jī)組安裝的把控

因為水泵機(jī)組運行產(chǎn)生的信息，為水電站綜合自動化系統(tǒng)分析以及診斷的初始數(shù)據(jù)，因此必須要保證其初始安裝的質(zhì)量。開展水泵機(jī)組安裝作業(yè)前，工程管理人員要做好各項準(zhǔn)備工作，以便合理應(yīng)對突發(fā)事件，認(rèn)真了解機(jī)電設(shè)備技術(shù)信息，制定完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。開展機(jī)組安裝作業(yè)時，對于底座部分，要做好仔細(xì)勘察，依據(jù)設(shè)計圖紙以及方案，進(jìn)行工程質(zhì)量的檢驗[1]。

3.2 引入人工智能

從發(fā)展的角度來說，水電站綜合自動化的智能化水平不斷提升，水電站基本實現(xiàn)了少人值守，甚至是無人值守。應(yīng)用綜合自動化控制技術(shù)后，工作量減少，實現(xiàn)了計算機(jī)監(jiān)測以及計算等，發(fā)揮著積極的作用。為了進(jìn)一步提升水電站綜合自動化系統(tǒng)的功能水平，要對系統(tǒng)進(jìn)行不斷地完善。引入人工智能，發(fā)揮其記錄功能優(yōu)勢，有效記錄各類數(shù)據(jù)信息，高效處理各類復(fù)雜問題，實現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)管控水電站的目標(biāo)。從當(dāng)前人工智能發(fā)展和應(yīng)用的實際情況來說，在水電站綜合自動化系統(tǒng)中，其功能作用尚未全面發(fā)揮，還需要加大技術(shù)研究，促使系統(tǒng)的有效融合，為相關(guān)工作的開展，提供強有力的保障[2]。

3.3 完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

對目前水電站綜合自動化應(yīng)用存在的系列不足，要完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，具體如下：①構(gòu)建綜合信息采集系統(tǒng)?；谠行畔⒉杉?，構(gòu)建信息綜合采集系統(tǒng)，使得采集的內(nèi)容精細(xì)化，增強內(nèi)容的實用性以及實效性。結(jié)合水電站業(yè)務(wù)實際需求，完善原有系統(tǒng)，構(gòu)建綜合信息采集體系，實現(xiàn)信息整合和共享，保證信息的有效性。②完善水利信息網(wǎng)。水電站綜合自動化應(yīng)用功能的實現(xiàn)，需要注重完善水利信息網(wǎng)，實現(xiàn)信息實時通訊，為相關(guān)工作的開展，提供完整的水利信息，進(jìn)而保證此項工作開展的效率[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，水電站綜合自動化的應(yīng)用，能夠起到積極的作用。不過其功能作用尚未全面發(fā)揮，還需要進(jìn)一步完善。在具體實踐中，要做好水泵機(jī)組安裝的把控，引入人工智能，完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。從系統(tǒng)應(yīng)用實際來說，若想實現(xiàn)全面的把控，當(dāng)前的技術(shù)水平有限，因此需要進(jìn)一步加強技術(shù)的應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)

[1]姚 琛.水電站綜合自動化改造的研究探討[J].科技與創(chuàng)新，2016（15）：68.

[2]梁 勇.水電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（19）：132～133.

[3]黃興榮，劉仁江.淺談中小型水電站綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技資訊，2014，12（05）：25.

收稿日期：2018-7-10

作者簡介：盧少軍（1974-），男，大專，主要從事水電站電力系統(tǒng)及自動化方面工作。