淺談電氣自動化技術(shù)在水利工程中的運用

黃澤壯

河北大學(xué)國際學(xué)院，河北保定，071032

0 引言

在社會不斷的發(fā)展中，水利工程所凸顯出來的作用越來越明顯。高質(zhì)量、運轉(zhuǎn)良好的水利工程不僅對實現(xiàn)水資源的合理分配具有重要意義，更可以有效解決因地域問題而導(dǎo)致的水資源不均。電氣自動化是一種較為先進的技術(shù)，在建筑工程的運用當中，通過控制網(wǎng)絡(luò)、線路等因素，將工程項目的組成部分統(tǒng)一結(jié)合自動化管理，從而實現(xiàn)無人化操作，智能化運轉(zhuǎn)。電氣自動化技術(shù)在水利工程當中的應(yīng)用可以有效地提高運行效率，減少事故發(fā)生率，提升水利工程整體效益。

在我國水利工程建設(shè)和運行過程中，會使用到很多的電氣設(shè)施，常見的電氣設(shè)備有變壓器、斷路器和空壓機等，在管理和保養(yǎng)設(shè)備過程中，傳統(tǒng)的檢修技術(shù)主要依賴人力，不僅會增加工程建設(shè)與運行在人工仿方面的投入，還會增加失誤率，導(dǎo)致事故的發(fā)生[1-2]。合理將電氣自動化運用在水利工程當中，不僅可以全過程、自動化、可控性和緊急性控制電氣設(shè)備和系統(tǒng)，減少失誤率，更可以有效提升水利工程的管理效率。

1 電氣自動化的概述

1.1 電氣自動化的基本概念

電氣自動化是一種較為先進的技術(shù)，在建筑工程的運用當中，通過控制網(wǎng)絡(luò)、線路、設(shè)備、電子信息等因素，將工程項目的組成部分統(tǒng)一結(jié)合自動化管理，從而實現(xiàn)無人化操作，智能化運轉(zhuǎn)。在實際的應(yīng)用中，電氣自動化技術(shù)可以有效減少工程中的人工投入，降低事故發(fā)生率，減少人為干擾因素對工程的影響。隨著近幾年電氣自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，我國目前的電氣自動化技術(shù)已經(jīng)相當成熟，在水利水電工程當中的運用也較為頻繁，有效提高水利水電工程的運轉(zhuǎn)效率[3]。

1.2 電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)成

近幾年，電氣自動化技術(shù)在水利水電工程當中的運用較為頻繁，目前電氣自動化在水利水電工程的運用，主要采取的是融于配置裝配的方式，并采取主流電氣自動化系統(tǒng)，借助計算機技術(shù)和智能測控輔助裝置來有效地保證水利水電工程的有序開展。該系統(tǒng)是通過串聯(lián)現(xiàn)場的總線配置。達到連接和控制各個部分的目的，形成完整的水利水電管控機制，其中采取分層結(jié)構(gòu)來對水利水電的實際情況和功能進行調(diào)節(jié)，加固一定的防護體系，來增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2 電氣自動化技術(shù)對水利工程的意義

2.1 有助于穩(wěn)定工程效益

電氣設(shè)備和系統(tǒng)是支撐水利大型工程正常運行的重要條件，尤其對于大規(guī)模的水利工程而言，電氣設(shè)備和系統(tǒng)是決定其能否正常運轉(zhuǎn)的必要條件。但是大規(guī)模的水利工程一般包括復(fù)雜多樣且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電氣設(shè)備和系統(tǒng)，一旦設(shè)備和系統(tǒng)出現(xiàn)異常，會大大增加事故發(fā)生率。而隨著電氣自動化技術(shù)的運用，一方面，電氣自動化技術(shù)可以在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時自動預(yù)警，便于工作人員第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題，減少水利工程的事故率，保證水利工程平穩(wěn)運行[4]；另一方面，電氣自動化技術(shù)能有效實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)各類復(fù)雜的電氣設(shè)備和系統(tǒng)，以此來保證水利工程中各種電氣設(shè)備的正常高效運行，保證水利工程持續(xù)性的工程效益。

2.2 有助于提升工作效率

在我國現(xiàn)有的水利工程中，電氣設(shè)備一般呈現(xiàn)復(fù)雜多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和分布零星無規(guī)律等特點，這就導(dǎo)致在日常的檢修過程中，要更多地依賴人力，使得工作效率較低。而隨著電氣自動化技術(shù)的運用，可以有效地對水利工程中的全部電氣設(shè)備實施遠程在線監(jiān)控，工作人員只需要簡單的移動便攜設(shè)備就可以實現(xiàn)隨時查看工程運行情況和進展的目的，大大提高了水利工程中工作人員的工作效率，而且電氣自動化技術(shù)還具備一定范圍內(nèi)的系統(tǒng)巡檢功能，可以及時的標記出電氣設(shè)備發(fā)生故障的準確位置和原因，并且自動生成相對應(yīng)的解決方法，便于快速排查故障、解決設(shè)備和系統(tǒng)問題，使得檢修工作更加智能化、自動化和高效化[5-6]。

3 水利工程中常見的電氣自動化技術(shù)在的應(yīng)用

3.1 合理監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)的運行情況

在水利工程中，電氣系統(tǒng)的運行和工作會受到不同因素的影響，如常見的線路損壞等，主要是通過電氣自動化技術(shù)對設(shè)備的電器運行參數(shù)和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，通過控制網(wǎng)絡(luò)、線路、設(shè)備、電子信息等因素，將工程項目的組成部分統(tǒng)一結(jié)合自動化管理，從而實現(xiàn)無人化操作，智能化運轉(zhuǎn)，可以及時的、高效的、自動的調(diào)整設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，可在設(shè)備第一時間發(fā)生故障時，采取有效的方式方法，以最低的成本和最快的速度來解決問題，恢復(fù)系統(tǒng)，從而保證電力系統(tǒng)當中變壓器、各種母線、各種開關(guān)柜的正常運行，除此之外，還可以對電氣設(shè)備的輔助設(shè)備，如空壓機、油泵等相關(guān)參數(shù)進行實時在線監(jiān)測及時掌握輔助設(shè)備的運行情況，防止輔助設(shè)備出現(xiàn)故障。

3.2 保護整體線路安全

在中型、大型水利工程中的電氣系統(tǒng)一般是通過線路進行相互作用和聯(lián)系，當局部設(shè)備出現(xiàn)隱患或故障，會導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的線路發(fā)生連鎖反應(yīng)從而將整個電氣系統(tǒng)進行癱瘓，如果不能及時、高效排除故障，有可能進一步加劇故障的癱瘓程度，而自動化技術(shù)由于智能化可以在第一時間預(yù)警故障，并且采取規(guī)定好的一系列保護措施。其中，保護措施主要分為兩種，第一種被稱為故障跳閘，電氣設(shè)備在運行過程當中如果出現(xiàn)故障，機組會第一時間呈現(xiàn)油壓異常，電氣自動化系統(tǒng)會根據(jù)油壓異常，立即跳閘，從而保護整個機組和系統(tǒng)；第二種是預(yù)警作用，當某些故障不會對系統(tǒng)造成明顯的損傷，但是存在潛在的危害時，電氣自動化會第一時間察覺故障和分辨故障，并發(fā)出相應(yīng)的警報，以此警示工作人員處理故障，達到合理檢修水利工程電氣系統(tǒng)的目的，有效預(yù)防事故的發(fā)生，保證水利工程的正常運轉(zhuǎn)[7-9]。

3.3 優(yōu)化設(shè)備型號的選擇與自動化設(shè)計

目前國內(nèi)水利工程在建設(shè)和正常運轉(zhuǎn)過程中，電氣自動化技術(shù)是一項十分重要且具有關(guān)鍵性作用的技術(shù)。隨著自動化技術(shù)的不斷植入，水利工程已經(jīng)逐漸向自動化、智能化發(fā)展，與傳統(tǒng)的人工方式相比，電氣自動化技術(shù)具有多項優(yōu)勢，電氣自動化技術(shù)可以完美地替代人工操作，從而減少人工支出，減少人工失誤率，有效實現(xiàn)無人化操作、自動化操作、智能化操作，并且隨著水利工程的難度不斷增加，要求不斷提高，基于自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計研發(fā)出了特殊的控制系統(tǒng)和水利保障裝置[10]。但是，目前仍存在一些問題，比如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性不夠，保護裝置的靈敏度較差，智能系統(tǒng)的回饋機制有待優(yōu)化等，只有進一步對電氣自動化地優(yōu)化和改進，才能不斷改善水利工程的運轉(zhuǎn)環(huán)境，保證電氣設(shè)備能夠持續(xù)性、穩(wěn)定性、高效性運作。

3.4 應(yīng)用于重要部位的監(jiān)控系統(tǒng)

在水利工程運轉(zhuǎn)過程中，電氣自動化技術(shù)除了保證電力系統(tǒng)當中變壓器、各種母線、各種開關(guān)柜的正常運行，還可以對電氣設(shè)備的輔助設(shè)備，如空壓機、油泵等相關(guān)參數(shù)進行實時在線監(jiān)測，除此之外，有一些極其重要的部位需要實時在線監(jiān)測，并隨時進行管控，其中最為重要的部位，即閥門和水利閥門監(jiān)控系統(tǒng)。水利閥門監(jiān)控系統(tǒng)，不僅決定水量的大小和區(qū)域，體現(xiàn)了水利工程的系統(tǒng)穩(wěn)定性和有效管控性，隨著電氣自動化技術(shù)的合理運用，使得水利閥門監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)自動化趨勢，進水閥的合理配置應(yīng)配備不同數(shù)量的控制組，在出水閘區(qū)域同樣配備相同數(shù)量的控制組，通過對兩個部位的科學(xué)管控，保證水利工程閘門系統(tǒng)的穩(wěn)定，在進行管理時，要安排專人負責(zé)管理，需經(jīng)過相應(yīng)的培訓(xùn)，利用專業(yè)知識在室內(nèi)對閥門系統(tǒng)進行遠程操作，及時分析整理保存閥門信息，并合理預(yù)警，對發(fā)電機、閘門相關(guān)監(jiān)控區(qū)域進行全方位的在線監(jiān)測，合理控制閘門的啟動和停止，結(jié)合水利工程的整體系統(tǒng)正確控制閥門的開啟，以此來保證整個水利工程的控制效果[11]。

4 提高電氣自動化技術(shù)在水利工程中應(yīng)用水平的措施

4.1 正確選擇自動化設(shè)備

電氣自動化技術(shù)在水利工程當中最明顯的運用就是自動化設(shè)備，在選擇自動化設(shè)備過程中應(yīng)注意以下幾點：（1）選擇合適的、質(zhì)量良好的自動化設(shè)備是最為關(guān)鍵的一步，是保證水利工程運轉(zhuǎn)的重要前提；（2）在選擇自動化設(shè)備之前，應(yīng)進行必要的調(diào)研和論證，根據(jù)水利工程的實際需求和運轉(zhuǎn)情況來確定自動化設(shè)備的型號和種類等具體信息，以此來最大可能提高自動化設(shè)備與水利工程的契合度，達到自動化設(shè)備良性促轉(zhuǎn)水利工程的目的[12]；（3）在安裝和使用自動化設(shè)備時，應(yīng)嚴格對照設(shè)備使用標準，尤其是設(shè)備的使用電壓和核定能耗等，并及時在線監(jiān)測設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，如果發(fā)現(xiàn)自動化設(shè)備出現(xiàn)穩(wěn)定性降低或者靈敏度不夠等情況應(yīng)立即停止使用。

4.2 正確改革電氣自動化技術(shù)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)對工程的促進作用也越來越明顯，對于電氣自動化技術(shù)而言，信息技術(shù)有著不可取代的作用。在信息技術(shù)的有力支撐下應(yīng)選擇合適的方式正確改革電氣自動化技術(shù)，牢固樹立新時代創(chuàng)新思維模式，并不斷將大數(shù)據(jù)、人工智能和AI技術(shù)等最前沿的新型信息技術(shù)與傳統(tǒng)的電氣自動化技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮具有新時代信息技術(shù)的電氣自動化技術(shù)在水利工程當中的作用，例如當下最為創(chuàng)新的AI技術(shù)，AI技術(shù)在電器在水利工程當中的一個運用，主要體現(xiàn)在智能預(yù)警，并提出預(yù)警方案，有效地避免了潛在危險對水利工程的危害，提高了水利工程的安全性有效提高水利工程電氣系統(tǒng)的運行效率[13-14]。

4.3 合理運用市場成果

在水利工程應(yīng)用過程中，應(yīng)不斷將社會的市場成果運用進來，保證水利工程與社會發(fā)展不脫節(jié)。在社會的不斷發(fā)展中，市場化占有一定的優(yōu)勢，并具備推進作用，因此，應(yīng)在水利工程運轉(zhuǎn)和運用過程中，合理使用市場機制，以此來發(fā)揮水利工程在社會職能、社會效益等方面的作用，提升經(jīng)濟收益，并以此投入到水利工程中的電氣自動化發(fā)展中，為水利工程的電氣化發(fā)展提供一定的經(jīng)濟支持，保證水利工程的快速高效發(fā)展。

5 水利水電工程中應(yīng)用電氣自動化的注意事項

雖然電氣自動化技術(shù)在水利工程當中的運用較為完善，但是，還需要注意以下事項：（1）需要針對水利的特殊性和個體的差異性對自身的電氣自動化技術(shù)進行甄別和調(diào)整，以此提高自動化技術(shù)在具體水利工程當中的應(yīng)用；（2）對具體的水利水電工程進行電氣自動化應(yīng)用時，需要對水利水電項目的外部因素和內(nèi)部運轉(zhuǎn)情況進行詳細的、完備的考察，并根據(jù)具體的考察結(jié)果，來制定相應(yīng)的電氣自動化設(shè)置方案，只有通過實體考察所得出的方案才具備一定的可實施性，才能保證電氣自動化技術(shù)與水利水電工程的完美契合；（3）在電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用過程當中，應(yīng)考慮水利水電工程各個子項目之間的關(guān)系，要合理地布置和構(gòu)建自動化技術(shù)，發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的作用，提高水利水電項目的整體效益[15-16]。

6 結(jié)語

綜上所述，高質(zhì)量、運轉(zhuǎn)良好的水利工程不僅對實現(xiàn)水資源的合理分配具有重要意義，更可以有效解決因地域問題而導(dǎo)致的水資源不均等問題。電氣自動化技術(shù)在水利工程當中的應(yīng)用可以有效地提高運行效率，減少事故發(fā)生率，提升水利工程整體效益。而在電氣自動化技術(shù)在水利工程中應(yīng)用，要注意合理運用市場成果，正確改革電氣自動化技術(shù)，正確選擇自動化設(shè)備。