電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的應(yīng)用分析

甘肅省疏勒河流域水資源局水庫(kù)電站管理處昌馬水庫(kù)管理所 祁幼武

水利水電工程具有一定的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，工程的建設(shè)過(guò)程也十分繁瑣，涉及的內(nèi)容眾多，為更好發(fā)揮水利水電工程的優(yōu)勢(shì)必須全面發(fā)展電氣自動(dòng)化技術(shù)，在每一個(gè)水利水電運(yùn)行中都灌輸電氣自動(dòng)化思想，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平的全面應(yīng)用，提高整個(gè)工程的運(yùn)行效率，從而獲取更高的經(jīng)濟(jì)利益。

1 水利水電工程中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

電氣自動(dòng)化技術(shù)融合了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與電子信息技術(shù)，從而形成一種先進(jìn)的技術(shù)，通過(guò)電氣自動(dòng)化的大量實(shí)踐與推廣，許多領(lǐng)域都已經(jīng)引入了電氣自動(dòng)化技術(shù)，并全面提升了生產(chǎn)效率，大大降低了人力物力，改變了傳統(tǒng)的人為操作模式，為人們的生產(chǎn)與生活帶來(lái)了更簡(jiǎn)便捷的優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展，已實(shí)現(xiàn)了社會(huì)各個(gè)角落的全面覆蓋，如公交、地鐵、電氣、現(xiàn)代化工程的機(jī)械系統(tǒng)等都取得了優(yōu)異成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化水平的提升[1]。目前電氣自動(dòng)化技術(shù)已成為當(dāng)前眾多產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，推動(dòng)了我國(guó)新興技術(shù)的應(yīng)用，有效的將科技力量轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的全面提升。

在科技水平的不斷發(fā)展中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了全面覆蓋，許多企業(yè)依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用徹底打破了傳統(tǒng)運(yùn)行模式，推動(dòng)了企業(yè)的發(fā)展。尤其是水利水電工程，結(jié)合現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化發(fā)展水平已逐漸形成新型的自動(dòng)化模式，取代了傳統(tǒng)的人為操作運(yùn)行體系，大大提高了水利水電工程系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少了人工操作的復(fù)雜性和錯(cuò)誤率，現(xiàn)階段的水利水電工程自動(dòng)化水平能夠?qū)崿F(xiàn)智能監(jiān)控和無(wú)人值班等工作狀態(tài)[2]。目前水利水電工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)組成部分的核心內(nèi)容仍是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)結(jié)合微型繼電保護(hù)裝置和測(cè)控設(shè)備以及可進(jìn)行自主編程的控制器模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。

水利水電自動(dòng)化系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)控制線和RS485構(gòu)成，同時(shí)包含了多個(gè)傳感器和智能設(shè)備，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用順序?qū)⑦@些設(shè)備合理分布，形成完整的電氣自動(dòng)化水利水電系統(tǒng)（圖1）。通過(guò)這種開(kāi)放式的運(yùn)行系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)拓展功能，結(jié)合整體結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的功能差異，開(kāi)展合理化的監(jiān)控措施，提升了整個(gè)電氣自動(dòng)化水利水電系統(tǒng)的靈活性[3]。在該系統(tǒng)中還全面應(yīng)用了大量冗余配置裝備，大大提升了整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)在系統(tǒng)的維護(hù)上也應(yīng)用了便捷式升級(jí)技術(shù)，有利于水電工程的檢測(cè)工作。

圖1 水利水電自動(dòng)化系統(tǒng)

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程應(yīng)用價(jià)值

水利水電工程領(lǐng)域電氣自動(dòng)化技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值，其要體現(xiàn)在兩方面：有助于提高整體運(yùn)行效率；可發(fā)揮出全方位的監(jiān)控效果，保障系統(tǒng)的維護(hù)管理工作。對(duì)于電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，最核心的技術(shù)就是針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，其中涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)和PLC 技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)中擔(dān)負(fù)著自動(dòng)化的核心內(nèi)容，就我國(guó)目前的水利水電工程而言，已全面實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高度整合，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)水利水電工程的自動(dòng)化與智能化發(fā)展。

在電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，仍然需要PLC 技術(shù)的支持，PLC 也是自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)，對(duì)于水利水電工程而言PLC 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)以及供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，能夠?qū)λ姽こ痰臄?shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集處理。當(dāng)前我國(guó)水利水電工程中不同級(jí)別的系統(tǒng)都對(duì)PLC 技術(shù)開(kāi)展了自主調(diào)配，通過(guò)調(diào)配工作的完成后能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)與整合功能，從而對(duì)實(shí)現(xiàn)良好的水利水電工程系統(tǒng)監(jiān)控能力[4]。

對(duì)于水利水電工程來(lái)說(shuō)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用具有較高的價(jià)值，對(duì)水利水電工程的生產(chǎn)運(yùn)行具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。具體分析來(lái)看，水利水電工程中應(yīng)用PLC 技術(shù)能夠?qū)⒁酝牟煌ぷ鲀?nèi)容進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)和控制，實(shí)現(xiàn)了水利水電工程效率的全面提升。結(jié)合現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，在水利水電工程中的應(yīng)用還提高了水利水電工程的工作質(zhì)量，降低了人為工作的難度，同時(shí)也提高了電力運(yùn)行的安全性與可靠性。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)及相關(guān)應(yīng)用

監(jiān)控水利水電工程。就現(xiàn)階段的水利水電工程而言，電氣自動(dòng)化的發(fā)展與融入可充分發(fā)揮水輪發(fā)電機(jī)的作用，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬公式的計(jì)算效果來(lái)達(dá)到實(shí)時(shí)的水利水電工程監(jiān)控，提高水利水電工程系統(tǒng)中各機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并快速指出報(bào)警源，有利于維修技術(shù)人員快速的實(shí)現(xiàn)故障排查與維修，從而提高水利水電工程運(yùn)行效率，保障水利水電設(shè)備運(yùn)行可靠性與安全性。在實(shí)際的水利水電工程系統(tǒng)中，采用的發(fā)電機(jī)組型號(hào)也極其豐富。

提高水利工程工作效率。對(duì)于電氣自動(dòng)化的水利水電工程而言，在正常運(yùn)行中有效的提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)也提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效果，提升效果最明顯的就是系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還降低了人為工作的強(qiáng)度，保障水利工程的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)技術(shù)人員可在室內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，改善了工作環(huán)節(jié)，大大提高了操作控制的有效性。采用電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水利水電工程的運(yùn)行還能合理發(fā)揮監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)整個(gè)水利水電工程系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免存在安全隱患。在進(jìn)行水利水電運(yùn)行狀態(tài)的分析時(shí)可快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障，為搶修提供支持并快速恢復(fù)運(yùn)行。所以，水利水電自動(dòng)化運(yùn)行大大降低了人力勞動(dòng)，提高了水利工程的工作效率，促進(jìn)了企業(yè)的快速發(fā)展。

提高了系統(tǒng)運(yùn)行效益。傳統(tǒng)水利水電工程受到信息和技術(shù)手段的限制，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，不但不利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提升，同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，出現(xiàn)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。采用電氣自動(dòng)化技術(shù)后改變了傳統(tǒng)人為操作模式，利用計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)一鍵控制，降低了企業(yè)的運(yùn)行成本，同時(shí)也減少了水資源浪費(fèi)的情況，對(duì)水利水電工程的運(yùn)行具有重要意義。

電氣自動(dòng)化按技術(shù)應(yīng)用在水利水電工程中會(huì)存在一定的復(fù)雜性，且很容易被外界各類(lèi)因素所干擾，導(dǎo)致影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。對(duì)于不同規(guī)模的水利水電工程來(lái)說(shuō)，水利水電系統(tǒng)中設(shè)備具有較大的差異，也會(huì)對(duì)自動(dòng)化程度產(chǎn)生影響，其相關(guān)應(yīng)用具體如下。

水輪發(fā)電機(jī)組的智能控制應(yīng)用。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能化控制水輪發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，自主控制的效果主要體現(xiàn)在三方面：首先能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的管理發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)關(guān)機(jī)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的效果，最大的優(yōu)勢(shì)是再不需要人為進(jìn)行手動(dòng)操作和管理，僅憑借自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行指令的處理實(shí)現(xiàn)控制效果；其次可促進(jìn)企業(yè)節(jié)能效果的提升，在實(shí)際工作中，結(jié)合實(shí)際發(fā)電情況設(shè)置對(duì)應(yīng)的機(jī)組，確保用最小的能耗產(chǎn)出最大的發(fā)電量，促進(jìn)企業(yè)工作效益的提升；最后當(dāng)出現(xiàn)水利水電故障時(shí)，還能根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整備用發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)，降低無(wú)用功，促進(jìn)能源的最大化利用率。

水利水電工程機(jī)械設(shè)備的控制。水利水電工程系統(tǒng)中存在許多先進(jìn)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備的控制對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行安全起到了重要意義，為更好的提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行效率，必須積極開(kāi)展有效的設(shè)備控制工作，提升水利水電系統(tǒng)中的設(shè)備管控力度[5]。目前傳統(tǒng)設(shè)備管理已滿足不了現(xiàn)代化應(yīng)用需求，因此大部分企業(yè)基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展全面實(shí)現(xiàn)了水利水電工程設(shè)備的數(shù)字化控制，提高了系統(tǒng)的修復(fù)能力，取代了傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高效的自動(dòng)化技術(shù)水平，加快了數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)的效率。

智能化控制設(shè)備。應(yīng)用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化控制效果，其中包括空壓機(jī)、水泵和油泵等多個(gè)設(shè)備，如果這些設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)故障問(wèn)題確保系統(tǒng)能夠正常工作。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建還可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備開(kāi)展檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、控制一級(jí)保護(hù)，例如變壓器、母線和輸電線等。

綜上，水利水電工程對(duì)我們的生活起到了重要作用，為更好改善我們的生活品質(zhì)，將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中，可以有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，為人們提供更安全、更可靠的能源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。