基于水利水電工程自動化應(yīng)用分析

吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 呂 靖

在我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，水利水電工程的發(fā)展水平不斷提高，其作為利國利民的基本工程，對保障居民和工業(yè)生產(chǎn)生活有序穩(wěn)定進(jìn)行具有十分重要的意義。將自動化技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程中，可有效解決部分地區(qū)供電困難問題，但目前很多地區(qū)對自動化技術(shù)的應(yīng)用仍沒有做到足夠重視，在應(yīng)用過程中仍存在一定阻礙需進(jìn)一步解決，以推動我國水利水電工程自動化進(jìn)程。

水利水電工程中的自動化系統(tǒng)是以電氣自動化系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，具備完善的自動化運(yùn)營模式。其中包括智能檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、編程技術(shù)、繼電保護(hù)設(shè)備等。自動化系統(tǒng)是一種開放式的系統(tǒng)，采用的是分層式結(jié)構(gòu)，不同的水利水電工程結(jié)合其自身實(shí)際需要，可將自動化系統(tǒng)的功能進(jìn)行拓展和延伸，針對不同的監(jiān)控對象設(shè)計(jì)具有差異性的功能。因此自動化系統(tǒng)具備高度靈活性、分散的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于水利水電工程中可有效提升工程的穩(wěn)定性和安全性。在大多數(shù)水利水電工程中采用的是冗余配置裝備，這種配置具有人機(jī)接口，工作人員可非常方便靈活地掌握自動化系統(tǒng)。

1 水利水電工程自動化的意義

提高水利水電工程的工作效率。自動化技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程中，可提高工作效率及水利水電工程運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性，保障供電質(zhì)量。此外可有效改善工作環(huán)境，在一定程度上減輕工作人員的工作壓力，降低工作人員的勞動強(qiáng)度。利用自動化技術(shù)，可對水利水電工程的運(yùn)行信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)的整合、分析和處理，找到其在運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)，工作人員針對薄弱環(huán)節(jié)采取針對性的措施不斷對水利水電工程進(jìn)行改善，有效提高工作效率。

圖1 2019年自動化設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢分析

監(jiān)控水利水電工程的運(yùn)行狀態(tài)。將自動化系統(tǒng)應(yīng)用到水利水電工程中可及時(shí)了解其運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)自動系統(tǒng)可在很快時(shí)間內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)并發(fā)出預(yù)警信號，可有效減少維修人員故障排查時(shí)間，并采取有效的維修措施，避免由于故障而導(dǎo)致水利水電工程的運(yùn)行不穩(wěn)定，避免產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。

提升水利水電的運(yùn)行效益，減少能源浪費(fèi)。在傳統(tǒng)水利水電工程運(yùn)行過程中，會由于技術(shù)、信息不匹配等問題造成水資源、煤炭資源的浪費(fèi)，不僅會降低運(yùn)行效益、對自然資源也是一種浪費(fèi)。將自動化系統(tǒng)引入到水利水電工程中可有效減少自然資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，還可實(shí)現(xiàn)對信息的檢測和收集，減少人為因素對水利水電系統(tǒng)運(yùn)行的影響，幫助技術(shù)人員找到水利水電工程存在的故障隱患。

2 自動化在水利水電工程中的不足之處

水利水電工程的信息共享程度不高。水利水電工程的信息共享可帶來許多便捷，但受制于我國目前水利水電工程的發(fā)展實(shí)際狀況，信息共享仍具有一定的難度。信息共享對于設(shè)備的要求較高，但我國目前水利水電自動化發(fā)展程度較低、發(fā)展時(shí)間較短，相關(guān)的設(shè)施體系建設(shè)都不夠完善：水利水電工程的服務(wù)目標(biāo)范圍較為狹窄，致使水利水電系統(tǒng)的工作開展具有明確的針對性，呈現(xiàn)不夠兼容的狀態(tài)。整個水利水電管理應(yīng)用體系不夠完善。在信息共享管理上也存在著許多的矛盾。由于許多數(shù)據(jù)庫是針對特定領(lǐng)域而設(shè)定的專項(xiàng)化數(shù)據(jù)庫，因此具有服務(wù)范圍較為發(fā)狹窄的現(xiàn)象，且數(shù)據(jù)庫的建檔不夠健全，致使共享資源質(zhì)量價(jià)值不高，造成了資源共享方面的難度。

水利水電工程在信息化應(yīng)用和開發(fā)方面不夠成熟。在信息化應(yīng)用開發(fā)方面基礎(chǔ)不夠強(qiáng)大，信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水利水電工程自動化一項(xiàng)重要的原因，目前許多水利水電數(shù)學(xué)模型缺乏對于現(xiàn)實(shí)工作的實(shí)際指導(dǎo)，致使水利水電工程的開發(fā)利用效果較低，造成了一定程度上的資源浪費(fèi)。我國目前許多水利水電工程的自動化技術(shù)遠(yuǎn)沒達(dá)到相關(guān)的指標(biāo)和要求，與自動化程度較高的水利水電工程差距較大，所以在信息化應(yīng)用和開發(fā)方面不夠成熟。

3 自動化在水利水電工程中的應(yīng)用

3.1 強(qiáng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控在水利水電工程中的比例

水輪發(fā)電機(jī)在水利水電工程中承擔(dān)著重要的責(zé)任，而針對于東北冬季的氣候，水利發(fā)電只有在夏季進(jìn)行運(yùn)作的可能，這就需在對工程進(jìn)行實(shí)施的過程中應(yīng)對其靈活性進(jìn)行有效的提升，而實(shí)時(shí)監(jiān)控功能就是一種很好的方法[1]。

如技術(shù)人員可先利用相應(yīng)的計(jì)算公式來對水利水電工程進(jìn)行有效的模擬。通過軟件的作用來對水的流向及流速進(jìn)行監(jiān)督，具體來說組態(tài)王軟件就是一種很好的軟件，通過組態(tài)王軟件的使用可對發(fā)電機(jī)組及其他部分進(jìn)行有效監(jiān)測，對保證發(fā)電機(jī)組及其組件的運(yùn)用具有較為積極的作用，同時(shí)如果發(fā)電機(jī)出現(xiàn)一定程度的故障，那么通過軟件的作用也能對故障進(jìn)行有效的發(fā)現(xiàn)。而當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)將會有相應(yīng)的警報(bào)來對技術(shù)人員進(jìn)行有效提醒，因此可充分為其搶修提供時(shí)間，可促進(jìn)維修人員搶先一步抵達(dá)事故地點(diǎn)對其進(jìn)行維修。這樣可有效促進(jìn)發(fā)電機(jī)組的有序進(jìn)行，保證生產(chǎn)的效率。

在現(xiàn)實(shí)情況下，對水利水電工程進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，針對不同工作所需利用的發(fā)電機(jī)組有著很大區(qū)別，這就導(dǎo)致了如果想要更好完成工程建設(shè)工作就需對當(dāng)前的水利水電工程進(jìn)行有效分析，再依照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對所需機(jī)器進(jìn)行挑選，讓不同的機(jī)器都可得到充分利用，以便于對工程整體效率進(jìn)行提升，這樣就可使得機(jī)器能最大化的在工程中發(fā)揮其應(yīng)有的效率，也可使工程整體的安全性和適應(yīng)性得到應(yīng)有的提升[2]。

3.2 提升水利水電設(shè)備的穩(wěn)定性應(yīng)用

為有效提升水電工程建設(shè)質(zhì)量，使水電設(shè)備能保持高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，可將電氣設(shè)備與水利水電工程進(jìn)行有效適配，讓兩者間產(chǎn)生很好的關(guān)聯(lián)性，這對于水利水電設(shè)備的整體性提升來說具有積極意義[3]。

如工程技術(shù)人員需對水利水電設(shè)備的穩(wěn)定性進(jìn)行有效的認(rèn)識，尤其是針對于東北地區(qū)的氣候特點(diǎn)，設(shè)備的穩(wěn)定性就顯得十分重要。所以要對電氣設(shè)備在水利水電設(shè)備中的使用價(jià)值進(jìn)行有效提升，那么就應(yīng)對電氣設(shè)備的穩(wěn)定性進(jìn)行有序的提升。同時(shí)在對電氣設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，還需對其效益及成本的因素集中進(jìn)行考慮，還需對工程的建設(shè)需要和應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行有效的探究，再根據(jù)所有情況進(jìn)行具體策略的有效制定，讓不同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可得到更加明確的分析，這對于電氣設(shè)備的使用成本進(jìn)行測算具有十分積極的意義，通過成本的核算將電氣設(shè)備的選擇進(jìn)行更加綜合的判斷，在保障其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上也要對整個工程的安全性進(jìn)行考慮，同時(shí)以此為基礎(chǔ)才可以對經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行分析，爭取以最大效益充分進(jìn)行工程的建設(shè)，從而使得電設(shè)備可以有針對性的在水利水電領(lǐng)域進(jìn)行利用。

對于水利水電工程之中的電氣設(shè)備來說，最重要的應(yīng)是對造成其故障的因素進(jìn)行有效判定，并對其進(jìn)行更加充分的分析，提升對于工程事故影響因素的判定，同時(shí)將資源的消耗量進(jìn)行更加可靠的分析，通過建立數(shù)據(jù)模型的方法來對電氣自動化技術(shù)的消耗量進(jìn)行模擬。以此來對工程技術(shù)的長期發(fā)展提供技術(shù)資料積累，在不斷的創(chuàng)新發(fā)展中對電氣自動化技術(shù)進(jìn)行更加有效的升級，從而使得水利水電技術(shù)能在對技術(shù)不斷的穩(wěn)定發(fā)展中對其穩(wěn)定性的發(fā)展提供更加有力的促進(jìn)作用。

3.3 注重水利水電設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行情況分析

如果可將電氣自動化設(shè)備很好地在水利水電工程中進(jìn)行有效利用，那么就能更加有效地對其工程的水平進(jìn)行提升。同時(shí)提升自動化設(shè)備的使用效率對于建設(shè)水利水電設(shè)備的智能化管理有著極其重大的意義，既可對原有工作效率進(jìn)行有效提升，又可使人工的壓力得到一定程度降低，對于水利水電工程的進(jìn)一步發(fā)展具有極其重大的意義。

如技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)自動化設(shè)備的工程中的利用比例，讓自動化系統(tǒng)獨(dú)立自主的對相應(yīng)的問題進(jìn)行有效的解決。而且還需自動化系統(tǒng)能有效根據(jù)當(dāng)前情況下的工作進(jìn)行更加明確的選擇，對工作進(jìn)行有效的完成。同時(shí)其還可將設(shè)備的情況與當(dāng)前系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行更為合理的分析，對電氣生產(chǎn)所需的能耗進(jìn)行進(jìn)一步的集中，使得生產(chǎn)效益得到最大化的提升。如果在固定的時(shí)間將不同的設(shè)備進(jìn)行關(guān)閉則可對設(shè)備的效率進(jìn)行提升，那么針對于這種情況可對所有設(shè)備進(jìn)行集中化綜合型的調(diào)控，最大化的對非工作狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行關(guān)閉，使得相同的基礎(chǔ)可有效發(fā)揮出更出色的工作效率。

針對已被損壞設(shè)備，通過相應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)對其進(jìn)行維修保養(yǎng)，最重要的是要對其進(jìn)行更換，讓工程在不受影響的情況下有序進(jìn)行。在設(shè)備進(jìn)行維修后應(yīng)對其進(jìn)行充分的驗(yàn)證試驗(yàn)，讓設(shè)備的可靠性得到進(jìn)一步的保障，再將設(shè)備安裝到整體的工程中進(jìn)行使用。設(shè)備的良好運(yùn)行才是水利水電工程得以順利進(jìn)行的重要措施，因此如發(fā)現(xiàn)設(shè)備產(chǎn)生異樣，一定要對其進(jìn)行詳細(xì)而又全面的檢查，而檢查的最好階段首先是工程進(jìn)行之前，通過對設(shè)備的初步檢查保證其對于工程的有效進(jìn)行并沒有特別大的問題出現(xiàn)，檢查最重要的就是要在設(shè)備運(yùn)行的過程中，通過對運(yùn)行良好時(shí)設(shè)備狀態(tài)的充分比對來有效地對設(shè)備當(dāng)前情況進(jìn)行判斷，從而保障工程的安全性。

3.4 提高水電水利工程的管理水平是重要保障

在進(jìn)行水利水電工程的管理時(shí)需成立專門的監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)，配套完善的法律法規(guī)，運(yùn)用責(zé)任制的方式，能夠當(dāng)發(fā)生問題時(shí)責(zé)任到人，實(shí)現(xiàn)對于項(xiàng)目的科學(xué)管理，尤其是在水利水電工程自動化建設(shè)過程中涉及到眾多先進(jìn)設(shè)備的使用，這些設(shè)備需花費(fèi)大量的成本，對于各種技術(shù)設(shè)備的使用進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、監(jiān)督能延長其使用壽命，降低項(xiàng)目建設(shè)的整體成本，提高水利水電工程的自動化程度。

比如，相關(guān)工作人員需能夠擔(dān)當(dāng)起相關(guān)的職責(zé)，從工程進(jìn)度、質(zhì)量監(jiān)控、資金運(yùn)作以及自動化設(shè)備運(yùn)行狀況、自動化技術(shù)落實(shí)狀況等角度做好控制和管理。在管理體系建設(shè)上，相關(guān)工作人員需能借鑒優(yōu)秀的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，可首先從項(xiàng)目工程各部門的軟硬件入手，加強(qiáng)對于軟硬件方面的完善建設(shè)，從而為工程建設(shè)引導(dǎo)良好的條件，還需能合理利用各種法規(guī)制度，加強(qiáng)對于工作人員的管理。也可在進(jìn)行員工管理的過程中滲透企業(yè)文化，這樣能從思想上對工作人員進(jìn)行管控和引領(lǐng)，提高項(xiàng)目建設(shè)的整體質(zhì)量和水平，加強(qiáng)人員管理的能力。

在財(cái)務(wù)管理工作方面也需能運(yùn)用到自動化技術(shù)的手段進(jìn)行財(cái)務(wù)管理的信息化建設(shè)，能夠?qū)τ谒姽こ痰雀鞣N支出收入狀況進(jìn)行合理的錄入并進(jìn)行計(jì)劃性監(jiān)管，一旦發(fā)生出現(xiàn)財(cái)務(wù)違規(guī)問題要及時(shí)給予處罰，利用信息化的手段能提高財(cái)務(wù)管理的水平。財(cái)務(wù)管理是水電水水利工程正常合理運(yùn)行的重要保障，還需能夠提高自動化背景下的財(cái)務(wù)管理能力，在進(jìn)行人員管理的過程中也需能夠?qū)崿F(xiàn)依法管理，使得水利水電工程管理在有序的條件下展開。

再如，相關(guān)工作人員在管理的過程中還需能夠建立標(biāo)準(zhǔn)化的保障體系，使各個工程環(huán)節(jié)都能及時(shí)地進(jìn)行監(jiān)管，監(jiān)測工程建設(shè)的質(zhì)量，且各個環(huán)節(jié)都需做到規(guī)范化，符合標(biāo)準(zhǔn)，能完善相關(guān)的監(jiān)督管理體系，發(fā)揮監(jiān)管部門的職責(zé)，提高水利水電工程的自動化水平，加強(qiáng)作業(yè)自動化技術(shù)的應(yīng)用能力。還需能夠做到新技術(shù)、新應(yīng)用的普及，因?yàn)樗姽こ淌桥c科技聯(lián)系較為緊密的，受科技的影響較大，尤其是在自動化建設(shè)過程中需能具有創(chuàng)新意識，大膽發(fā)覺新材料、新技術(shù)、新設(shè)備，提高水利水電工程自動化的水平，加強(qiáng)對于自動化設(shè)備的應(yīng)用能力。

3.5 加強(qiáng)工作人員的整體素質(zhì)是有力環(huán)節(jié)

工作人員是保證水利水電工程落實(shí)的重要基礎(chǔ)，需能加強(qiáng)相關(guān)工作人員對于水電工程新技術(shù)的應(yīng)用能力，提高工程的自動化水平，在團(tuán)隊(duì)范圍內(nèi)可開展項(xiàng)目培訓(xùn)，加強(qiáng)工作人員對于新技術(shù)新應(yīng)用的理解。

比如可開展水利水電工程自動化技術(shù)應(yīng)用知識講座、水利水電新原料新設(shè)備知識分享會。水利水電工程在現(xiàn)代化的發(fā)展背景下，還需能夠聯(lián)合線上培訓(xùn)打造線上、線下培訓(xùn)一體化的培訓(xùn)策略。線上培訓(xùn)能打破時(shí)間及空間的限制，可去面對更加廣闊的人員普及水利水電工程的自動化信息技術(shù)。而運(yùn)用線上培訓(xùn)能促進(jìn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，給予相關(guān)工作人員實(shí)踐的機(jī)會，加強(qiáng)對于新技術(shù)的應(yīng)用能力。利用培訓(xùn)會的方式可有效提高工作人員的整體質(zhì)量和水平，在進(jìn)行工作人員管理的過程中，還需能夠提高工作人員對于新技術(shù)的重視，引導(dǎo)工作人員能夠加強(qiáng)自我建設(shè)，這樣有利于為企業(yè)發(fā)展注入源源不斷的活力。

還可通過績效考核的方式，加強(qiáng)對于員工工作能力及自動化新技術(shù)應(yīng)用落實(shí)狀況的監(jiān)督，每個月月末進(jìn)行兩兩對比，結(jié)合新技術(shù)培訓(xùn)會表現(xiàn)狀況、自動化技術(shù)應(yīng)用落實(shí)狀況、責(zé)任制管理表現(xiàn)狀況以及犯錯狀況、額外獎勵狀況多個角度進(jìn)行橫向和縱向的對比。兩位員工中較為優(yōu)秀的一方可以記一分，員工都兩兩對比過后，累計(jì)得分最高的即為優(yōu)秀員工，可獲得一定精神上或物質(zhì)上的獎勵。加強(qiáng)對于工作人員新技術(shù)落實(shí)能力的監(jiān)督，激發(fā)工作人員的工作積極性，提高水利水電工程的自動化水平，促進(jìn)我國工業(yè)現(xiàn)代化。

綜上，水利水電工程對人們生產(chǎn)生活具有重要的影響，將自動化技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中可有效提高整體工作效率，使水利水電工程為企業(yè)和居民的供電變得更加穩(wěn)定可靠，節(jié)約大量的人力資源，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動化控制，為水利水電工程帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。在應(yīng)用過程中需結(jié)合水利水電工程的規(guī)模大小合理選擇設(shè)備型號，對水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行及設(shè)備進(jìn)行檢測與控制，充分發(fā)揮自動化技術(shù)的價(jià)值。