計(jì)算機(jī)技術(shù)在中小型水電站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

摘? 要∶文章對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在中小型水電站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，闡述了中小型水電站的特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，指出了其中存在的問題并提出了對(duì)策，旨在促進(jìn)中小型水電站的發(fā)展。

關(guān)鍵詞∶中小型水電站;自動(dòng)化;計(jì)算機(jī);應(yīng)用

中圖法分類號(hào)∶TV736??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼∶A

Application of computer technology in automatic control of medium and small hydropower stations

WANG Zhenzhen

（Nanjing NARI Water Conservancy and Hydropower Technology Co.， Ltd， Nanjing 2100， China）

Abstract：This paper analyzes the application of computer technology in the automation control of small and medium-sized hydropower stations，expounds the characteristics，development status and trends of small and medium-sized hydropower stations， points out the existing problems and puts forward countermeasures， aiming to promote the development of small and medium-sized hydropower stations.

Keywords：small and medium hydropower station，automation，computer，application

1特點(diǎn)

與大型水電站相比，中小型水電站普遍存在資金短缺的情況。這是因?yàn)橹行⌒退娬敬蠖嘟ㄔO(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，所以資金支持力度不足，甚至部分中小型水電站為了節(jié)約成本，只購買質(zhì)量不高、價(jià)格低廉的設(shè)備，嚴(yán)重影響其運(yùn)行和發(fā)展。除此之外，中小型水電站會(huì)受到環(huán)境因素的影響。比如，某一季節(jié)降雨量過大會(huì)對(duì)中小型水電站的正常運(yùn)行造成負(fù)面影響。

2發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美發(fā)達(dá)國家的中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)較為先進(jìn)，而且發(fā)展速度較快。自20世紀(jì)80年代起，歐美發(fā)達(dá)國家已普遍在中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有效提高了中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能和自動(dòng)化控制水平，也實(shí)現(xiàn)了無人值班或少人值班的目標(biāo)，為中小型水電站的正常運(yùn)行提供了保障，并有效降低了成本。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的集成度明顯提高，即有效減少了其外部電纜數(shù)量和占地面積，實(shí)現(xiàn)了節(jié)省工程造價(jià)的目的。

2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面，由于我國相關(guān)科研工作起步較晚，所以國內(nèi)大多數(shù)中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)以常規(guī)設(shè)備為主，部分大型水電站則基本覆蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)。受到資金方面的限制，大多數(shù)中小型水電站依舊采用常規(guī)自動(dòng)化控制設(shè)備，部分中小型水電站在常規(guī)自動(dòng)化控制設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了計(jì)算機(jī)功能控制單元，或?qū)鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)功能控制單元進(jìn)行改造與創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。這表明，在水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)成為必然趨勢(shì)，也是科技創(chuàng)新的必然結(jié)果。

2.3發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日益進(jìn)步，中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)得到了完善。未來，中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將朝著以下方向發(fā)展。

（1）網(wǎng)絡(luò)化。由于通信技術(shù)水平日益提高，中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是一種無法阻攔的趨勢(shì)。而隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大，有利于中小型水電站實(shí)現(xiàn)裝置共享、數(shù)據(jù)共享等，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)的覆蓋面進(jìn)一步拓寬;（2）智能化。在科技蓬勃發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)得以高速發(fā)展，而人工智能技術(shù)則得到了廣泛應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要朝著智能化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在自動(dòng)診斷、自動(dòng)預(yù)警等方面，以全面提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可靠性，將故障和事故扼殺在搖籃中，以免出現(xiàn)較大的損失和風(fēng)險(xiǎn);（3）人性化。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不斷提升，人與人之間的溝通方式和交流方式越來越豐富，這意味著未來中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將朝著人性化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人機(jī)無障礙交流;（4）無人化。對(duì)于中小型水電站來說，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是減少了工作量，降低了運(yùn)行費(fèi)用，可謂有百利而無一害。

3價(jià)值

3.1節(jié)約用人成本

對(duì)于中小型水電站而言，在以往的控制系統(tǒng)中，往往需要大量的工作人員開展運(yùn)行、調(diào)控和檢查等工作，而且需要通過人工操作的方式對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。但是，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用其中，可以干預(yù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程，不僅能夠提高數(shù)據(jù)收集、分析和調(diào)控等工作的速度，而且能有效避免人為因素的干擾，完美解決各種問題，降低了用人成本。而由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效應(yīng)用，也可以為優(yōu)秀工作人員調(diào)換崗位，調(diào)整其工作內(nèi)容，使其可以將更多的工作精力放在設(shè)備維護(hù)與檢修工作中，全面提升用人效果，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為中小型水電站的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

3.2提高可靠性

在中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以降低自動(dòng)化控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，使其運(yùn)行更加可靠和精準(zhǔn)。而且，相比于人工控制，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，也能夠?qū)ζ溥\(yùn)行過程進(jìn)行有效監(jiān)督與管控，從而減少人為失誤帶來的不良影響。除此之外，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析與調(diào)控，也能夠?qū)χ行⌒退娬镜倪\(yùn)行過程進(jìn)行管理與監(jiān)控，確保中小型水電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3實(shí)現(xiàn)效益最大化

將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)中小型水電站自動(dòng)化運(yùn)行的目標(biāo)，大大減少了工作人員的工作量，同時(shí)降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于實(shí)現(xiàn)中小型水電站的無人值守或少人值守的目標(biāo)，從而有效降低發(fā)電成本和運(yùn)行成本。基于此，中小型水電站可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電效益最大化。研究表明，實(shí)現(xiàn)無人值班或少人值班的中小型水電站能夠提高3%～5%的水能利用率。

4存在的問題

4.1管理水平有待提升

如今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在很多中小型水電站中已實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行，但是實(shí)際應(yīng)用效果卻并不理想。相較而言，部分大型水電站的自動(dòng)化設(shè)備管理水平較高，再加上充足的資金支持，基本實(shí)現(xiàn)了無人值班或少人值班的目標(biāo)。但是，對(duì)于中小型水電站來說，因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)效益、資金投入、技術(shù)水平以及人力資源等因素的影響，為了節(jié)省資源，它們未對(duì)管理工作提起重視。除此之外，因?yàn)槭艿接^念因素的影響，很多中小型水電站在建設(shè)過程中只關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益而忽視自動(dòng)化管理的作用，導(dǎo)致管理工作不到位，進(jìn)而影響了自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。再加上缺乏事先考慮，致使中小型水電站的建設(shè)與規(guī)劃存在嚴(yán)重的不足，導(dǎo)致站內(nèi)布局和設(shè)備無法滿足自動(dòng)化管理工作的要求。

4.2工作能力有待提高

與大型水電站不同，中小型水電站往往由地方集資建設(shè)，所以其在管理模式和運(yùn)行模式方面與大型水電站存在較大的差異。特別是人員管理方面，大型水電站往往聘用的是?？迫瞬?，而中小型水電站聘用的工作人員文化程度較低，他們無法有效應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，再加上文化水平的限制和固有思維的影響，導(dǎo)致其管理理念受限，缺少應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的積極性與認(rèn)可性，甚至部分管理者對(duì)是否采用計(jì)算機(jī)技術(shù)也產(chǎn)生質(zhì)疑，這都在一定程度上限制了中小型水電站的發(fā)展[2]。

5措施

5.1拓寬應(yīng)用范圍

為了在中小型水電站的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有效應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，確保最大限度發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用和價(jià)值，中小型水電站的管理部門應(yīng)該樹立正確的管理理念，真正利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果[3]。同時(shí)，相關(guān)工作人員也要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的了解與認(rèn)識(shí)，通過學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，確保在工作的過程中正確應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。除此之外，中小型水電站的管理者也要積極轉(zhuǎn)變觀念，確?！霸谥行⌒退娬镜淖詣?dòng)化控制系統(tǒng)中有效應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)”的任務(wù)得到貫徹與落實(shí)，真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。

5.2提高管理人員的綜合素質(zhì)

中小型水電站在運(yùn)行過程中常常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，這是因?yàn)楣芾砣藛T的工作能力不強(qiáng)和工作素質(zhì)不高，無法掌握更加先進(jìn)的管理知識(shí)和管理技能，最終導(dǎo)致故障頻發(fā)。因此，在未來的工作中必須切實(shí)提高管理人員的管理水平和管理素質(zhì)，通過有效的管理方法，全面提高工作人員的綜合素質(zhì)和工作能力。具體來說可以從以下三個(gè)方面入手：首先，鼓勵(lì)不同崗位的工作人員進(jìn)行相互學(xué)習(xí)，加強(qiáng)工作人員之間的交流與溝通，使其除了掌握自身工作崗位必須具備的知識(shí)外，也能了解整個(gè)水電站的運(yùn)行模式和其他運(yùn)行系統(tǒng)的重要知識(shí)點(diǎn)，一旦發(fā)生意外情況，也能夠立即做出判斷并進(jìn)行處理。其次，對(duì)于新入職的員工來說，應(yīng)該讓老員工“一對(duì)一、手把手”進(jìn)行教學(xué)和崗前培訓(xùn)，幫助新員工在最短的時(shí)間內(nèi)了解電氣自動(dòng)化設(shè)備的各項(xiàng)操作規(guī)則和操作方法。同時(shí)，管理部門也要定期組織管理人員進(jìn)行培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，全面提升管理人員的專業(yè)能力和專業(yè)技能，確保他們?cè)诠ぷ鬟^程中可以“按要求、按規(guī)定”完成各項(xiàng)操作。最后，為了提高工作人員的工作能力，也可以實(shí)施輪崗培訓(xùn)制度，從不同角度提升工作人員的技能，不僅能使其更好地完成本職工作，也能為中小型水電站的發(fā)展儲(chǔ)備更加充足的人力資源[4]。

5.3降低運(yùn)行成本，加大投資力度

中小型水電站的發(fā)展規(guī)模無法與大型水電站相提并論。所以，在引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)，中小型水電站可以優(yōu)先引進(jìn)操作方便、結(jié)構(gòu)簡單和價(jià)格低廉的簡單型計(jì)算機(jī)設(shè)備，以降低運(yùn)行成本。而且，與操作煩瑣的計(jì)算機(jī)設(shè)備相比，引進(jìn)簡單型計(jì)算機(jī)設(shè)備也更加有利于工作人員掌控與學(xué)習(xí)，同時(shí)簡單型計(jì)算機(jī)設(shè)備能夠在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入工作狀態(tài)。雖然簡單型計(jì)算機(jī)設(shè)備不是最先進(jìn)的，但對(duì)于中小型水電站而言，它們?nèi)栽谶m用范圍內(nèi)，也可以促使中小型水電站的發(fā)展?；诖耍行⌒退娬究梢越Y(jié)合自身發(fā)展情況，逐步引進(jìn)更加先進(jìn)、更加高級(jí)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，從而在有效降低成本的基礎(chǔ)上彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺陷，促使中小型水電站朝著智能化方向發(fā)展。除此之外，相關(guān)部門要加大投資力度。中小型水電站可以申請(qǐng)資金補(bǔ)助，讓相關(guān)部門成為投資者，以擴(kuò)充運(yùn)行資金。而為了能夠更快地申請(qǐng)到資金補(bǔ)助，中小型水電站需要設(shè)計(jì)可行性方案，讓相關(guān)部門可以對(duì)中小型水電站的發(fā)展趨勢(shì)以及發(fā)展前景進(jìn)行評(píng)估，了解投資中小型水電站的好處，以便獲得更加充足的資金支持，從而引進(jìn)更加先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)。

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[3]蔡杰琛.淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站發(fā)電中的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2021（1）：36-38.

[4]王明發(fā).基于智能技術(shù)的水電廠電氣自動(dòng)化控制方法[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（2）：140-141.

作者簡介：

王珍珍（1986—），碩士，工程師，研究方向：水電站自動(dòng)化運(yùn)行。