自動化技術(shù)在水電站電氣工程中的應(yīng)用及展望

晏迎秋

（廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 511340）

水電站建設(shè)中，可以通過電氣工程自動化技術(shù)的應(yīng)用，對發(fā)電裝置進(jìn)行自動化改進(jìn)，實現(xiàn)水電站的全面自動化建設(shè)，即在無人操作的情況下，系統(tǒng)自動運(yùn)行發(fā)電。還可以整體提升水電站的工作效率，降低因人為操作失誤造成的故障發(fā)生率，保證電力質(zhì)量，為水電站帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文對自動化技術(shù)在水電站電氣工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 電氣工程自動化概述

現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，電氣工程自動化是應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，其涉及計算機(jī)技術(shù)以及電子電氣技術(shù)等多個技術(shù)領(lǐng)域，具備較強(qiáng)的核心實力。電氣工程自動化主要的優(yōu)勢在于其自身具備的自動化理念和技術(shù)模式，這也是電氣自動化在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用的主要原因。從電氣工程及其自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，現(xiàn)今的技術(shù)水平已經(jīng)不能徹底滿足市場的急切需求，智能化技術(shù)則是其今后發(fā)展的首要趨勢[1]。

（1）隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣工程自動化技術(shù)已經(jīng)在多個領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的應(yīng)用效果，尤其在電力行業(yè)中的應(yīng)用更為普遍，不但能夠降低員工的工作壓力，提高行業(yè)工作效率，還有助于有效提升行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會信譽(yù)，備受青睞。

（2）我國現(xiàn)今已經(jīng)頒布了電氣工程自動化的相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上促進(jìn)了電氣工程自動化的通用性、標(biāo)準(zhǔn)性發(fā)展，實現(xiàn)了對操作系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化。并且形成了平臺開放式的發(fā)展模式，在促進(jìn)相關(guān)設(shè)備通用性發(fā)展的同時，還有效解決了不同廠商產(chǎn)品間存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異問題，為電氣工程自動化提供了更加舒適的應(yīng)用條件。

（3）與計算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行相互融合，例如與PLC控制技術(shù)的結(jié)合等，有效地提高了電力工程自動化的智能程度，使自動化控制系統(tǒng)的操作更為便捷，充分滿足了各行業(yè)對自動化技術(shù)的需求，降低了電氣工程自動化系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2 自動化技術(shù)在水電站建設(shè)中的應(yīng)用

（1）自動化技術(shù)在油、水、氣控制中的應(yīng)用

利用電氣工程技術(shù)實施水電站建設(shè)，要對各項工作人工的直接參與度進(jìn)行自動化的控制和管理，利用自動化技術(shù)加強(qiáng)對油、水、氣系統(tǒng)的管控，保證水電站運(yùn)行的安全可靠，實現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)功能，或采取在系統(tǒng)中應(yīng)用設(shè)備自動開關(guān)技術(shù)，加強(qiáng)對供水系統(tǒng)相關(guān)自動化技術(shù)的研發(fā)。自動化技術(shù)在油、水、氣系統(tǒng)的應(yīng)用需注意：①定期對油泵進(jìn)行維護(hù)檢修，提升驅(qū)動泵組的運(yùn)行性能，確保油泵的運(yùn)行效率，延長油泵的使用時限，有效降低在設(shè)備上的成本投入；②控制各項細(xì)節(jié)性工作，確保細(xì)節(jié)控制準(zhǔn)確無誤。

（2）PLC技術(shù)在渦輪螺旋槳調(diào)速上的應(yīng)用

多數(shù)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)在中低水頭水電站建設(shè)中具有良好的協(xié)調(diào)作用，能夠在很大程度上提升水輪機(jī)的運(yùn)行效率。實際使用中，水電站中水輪機(jī)的水頭和水位會發(fā)生相應(yīng)的變化，必須根據(jù)商家提供的有關(guān)參數(shù)利用可編輯邏輯控制器-PLC技術(shù)對其進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

PLC能夠通過相應(yīng)的操作指令，進(jìn)行水輪機(jī)內(nèi)部信息的執(zhí)行和邏輯運(yùn)算，實現(xiàn)調(diào)節(jié)速度和傳輸數(shù)據(jù)的目的：①當(dāng)下游水位發(fā)生變化時，利用手動方法將葉片進(jìn)行重新組合，保證葉片的組合曲線最佳；②優(yōu)化先前葉片的組合曲線，并對具體的PLC單元進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保水輪機(jī)渦輪螺旋槳的速度最佳。

（3）PLC技術(shù)在水庫式電站調(diào)速上的應(yīng)用

水庫式水電站運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其運(yùn)轉(zhuǎn)水頭會產(chǎn)生較大范圍的波動變化，造成水下運(yùn)行汽輪機(jī)的液壓調(diào)節(jié)裝置不穩(wěn)定，一旦水頭減少，汽輪機(jī)的液壓調(diào)節(jié)器就無法控制發(fā)電機(jī)組進(jìn)行額定轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響水電站的運(yùn)行效率和供電質(zhì)量。針對這一情況，可在水庫式電站的調(diào)速器上應(yīng)用PLC裝置，對水庫式電站的調(diào)速器系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化和改善，合理調(diào)整水頭高度，實現(xiàn)機(jī)組的自動開啟和關(guān)閉，為水電站的穩(wěn)定供電提供有效的保障[2]。

（4）PLC在水電站橡膠壩監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著社會的發(fā)展，用水用電規(guī)模不斷擴(kuò)大，許多水資源豐富的地區(qū)都建立了小型水電站，橡膠壩作為該類水電站的攔水構(gòu)筑物，具有強(qiáng)大的節(jié)水功能，但也存在很多問題。如，壩頂溢流可能引起共振，使壩袋與壩體之間的水泥基礎(chǔ)產(chǎn)生劇烈摩擦，導(dǎo)致壩袋破損；泄漏、自排、熱脹冷縮等情況使壩袋內(nèi)外部壓力超出相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，或因壩袋高度不夠，使溢流增大，落差降低。

因此，對橡膠壩進(jìn)行升降控制和狀態(tài)監(jiān)測顯得尤為重要，多地水電部門根據(jù)自己的實際情況開發(fā)了基于PLC技術(shù)的小型自動監(jiān)控系統(tǒng)。實踐表明，PLC技術(shù)使得自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，也使得修改控制更為容易。

3 電氣工程自動化技術(shù)效果分析

（1）水電站運(yùn)轉(zhuǎn)效率

電氣工程自動化技術(shù)不但精簡了水電站的員工，節(jié)省勞動力，還便于水電站運(yùn)轉(zhuǎn)過程中管理工作的開展，有效減少了因工作人員操作失誤或?qū)夹g(shù)掌握不嫻熟以及工作態(tài)度消極等因素造成的不利影響，降低運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的故障發(fā)生率，從而提升水電站的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，推進(jìn)水電戰(zhàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)工作向著高效化、標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)發(fā)展。

（2）水電站電力運(yùn)轉(zhuǎn)

利用自動化儀器對水電站的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行全自動實時監(jiān)測，可使得設(shè)備維護(hù)和調(diào)節(jié)工作更加便捷，確保水電站發(fā)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)電壓和運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等指標(biāo)出于穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，平衡水電站中電網(wǎng)運(yùn)行無功功率和有功功率之間的能量分配，實現(xiàn)了對電力質(zhì)量的優(yōu)化。同時，電氣工程自動化技術(shù)的應(yīng)用還能精準(zhǔn)、快速檢測出水電站電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并對檢測結(jié)果進(jìn)行記錄，一旦發(fā)現(xiàn)問題便可及時發(fā)出警報，降低發(fā)電裝置的故障發(fā)生率。

（3）水電站運(yùn)行效益

水電站構(gòu)建自動化實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過計算機(jī)對水電站的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控和操作，使水電站在無人操作的情況下可以自主運(yùn)行，降低運(yùn)行成本，實現(xiàn)水電站總體效益的有效提升[3]。

4 技術(shù)展望

（1）平臺統(tǒng)一且獨(dú)立化發(fā)展

電氣工程自動化技術(shù)在實際水電站建設(shè)應(yīng)用中，因需求不同，致使應(yīng)用效果存在很大差異，電氣工程自動化技術(shù)應(yīng)用應(yīng)具備針對性的系統(tǒng)平臺，以滿足不同領(lǐng)域的多方面需求。但因這些平臺的維護(hù)工作花費(fèi)較高，在一定程度上造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此，隨著自動化技術(shù)在水電站電氣工程中應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，這類平臺必定會朝著統(tǒng)一化、獨(dú)立化的方向發(fā)展。

（2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通用化發(fā)展

通用化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)也是自動化發(fā)展的重要內(nèi)容之一。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向著通用化方向發(fā)展，不但能夠更加合理的進(jìn)行資源配置，還能實現(xiàn)不同平臺之間的信息共享，提高信息的精準(zhǔn)程度，對電氣工程的穩(wěn)定安全運(yùn)行提供堅實基礎(chǔ)。同時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通用化發(fā)展還能提高電氣工程及其自動化技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸工作的效率，為電氣工程企業(yè)提供更加良好的發(fā)展環(huán)境，從而進(jìn)一步推進(jìn)此項技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

（3）向節(jié)能環(huán)?；矫姘l(fā)展

環(huán)境保護(hù)及能源浪費(fèi)問題是我國新時期急需解決的問題之一，各個領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)都應(yīng)以節(jié)能環(huán)保為導(dǎo)向。電氣工程自動化在其發(fā)展進(jìn)程中必須提高對節(jié)能設(shè)計的研發(fā)力度，使其朝著生態(tài)環(huán)保及能源節(jié)約的方向持續(xù)發(fā)展。在確保實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略目標(biāo)的同時，還應(yīng)降低電氣工程的運(yùn)行成本，實現(xiàn)利益最大化，為相關(guān)工程建設(shè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 結(jié)語

電氣工程自動化技術(shù)在水電站建設(shè)中的應(yīng)用，能夠有效減少人力、物力成本投入，并降低因人為因素導(dǎo)致的水電站運(yùn)行事故的發(fā)生概率。同時大大加強(qiáng)了水電站的運(yùn)行效率，提高了供電質(zhì)量。水電站建設(shè)中必須加強(qiáng)電氣工程自動化技術(shù)的應(yīng)用，完善自動化測控系統(tǒng)，以保證水電站自動化運(yùn)行管理的高效和穩(wěn)定，更加快速地促使水電站實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。