水利水電工程電氣自動化應用分析

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摘要：電氣自動化對工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展起到推動性作用，通過電氣自動化在水利水電工程中的應用，有助于提高工程管理水平，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益。本文以水利水電工程為背景，闡述了電氣自動化系統(tǒng)的組成和主要作用，圍繞電氣自動化在水利水電工程中的應用要點展開探討，以促進水利水電工程行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；水利水電；系統(tǒng)組成

1水利水電工程中的電氣自動化概述及系統(tǒng)組成

1．1電氣自動化概述

電氣自動化融合網(wǎng)絡(luò)信息、電子信息等一系列現(xiàn)階段前沿的技術(shù)形式，是生產(chǎn)作業(yè)由傳統(tǒng)模式向自動化方向發(fā)展的重要技術(shù)支撐，具有高效、減少資源投入等效果。隨著配套技術(shù)的深度發(fā)展，現(xiàn)階段的電氣自動化已經(jīng)具有較高的應用水平，逐步滲透至社會生產(chǎn)、生活的各個層面。水利水電工程的建設(shè)規(guī)模較大，具有周期長、復雜度高等特點，在引入電氣自動化技術(shù)后，可提高工程生產(chǎn)力，以更為規(guī)范、更為自動化的方式完成相關(guān)工作［1］。

1．2電氣自動化系統(tǒng)的組成

隨著電氣自動化系統(tǒng)在水利水電工程中的逐步應用，現(xiàn)階段已經(jīng)創(chuàng)建出一套自動化操作模式，通過計算機技術(shù)與智能測控裝置軟硬件的融合，可以構(gòu)建起完整的電氣自動化系統(tǒng)，以推動工程作業(yè)的高效開展。電氣自動化系統(tǒng)集豐富要素于一體，通過以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線串聯(lián)，實現(xiàn)與控制站等相關(guān)裝置的聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成完整的體系，共同運行協(xié)同控制機制。系統(tǒng)為分層結(jié)構(gòu)，靈活性較強，可根據(jù)功能需求及時擴展。在采取冗余配置裝配的方式后，可達到維持系統(tǒng)安全性、提高其可靠性的效果，加之先進信息技術(shù)的融合，構(gòu)筑完善的安全防護體系。系統(tǒng)自帶人機接口，有利于用戶日常控制工作的順利開展。

2電氣自動化在水利水電工程中的主要作用

2．1監(jiān)測水利水電工程的運行狀況

在水利水電工程中，通過電氣自動化技術(shù)的應用，可以全天候監(jiān)測其運行狀況，以便及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的故障或安全隱患，若存在異常之處則能夠立即觸發(fā)警報信號，檢修人員可對問題做出分析，高效鎖定故障類型、作用范圍以及生成機制，從而在短時間內(nèi)完成維修工作?？梢园l(fā)現(xiàn)，電氣自動化技術(shù)的時效性較強，故障維修或安全隱患排查所需要的時間相對較短，避免了發(fā)電機組長期處于故障狀態(tài)的局面，進而減少不必要的經(jīng)濟損失，為水利水電工程整體的穩(wěn)定運行保駕護航。

2．2提質(zhì)增效

通過電氣自動化系統(tǒng)的應用，可達到提質(zhì)增效的效果。首先，創(chuàng)建并運行自動監(jiān)控運行機制，其對于增強工程整體穩(wěn)定性大有裨益，各類裝置可在良好的環(huán)境下高效運行，工作人員也能享受到更佳的作業(yè)條件，在各類生產(chǎn)要素的協(xié)同作用下，促進水利水電工程的發(fā)展，創(chuàng)造顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。其次，電氣自動化系統(tǒng)融合了先進的計算機監(jiān)控技術(shù)，可以面向水利水電工程整體展開全面的監(jiān)測，對工程運行狀況做出準確的判斷，基于既有數(shù)據(jù)及時預測可能出現(xiàn)的問題，從根本上消除安全隱患。最后，電氣自動化系統(tǒng)的運行能力較強，對勞動力所提出的需求較低，既減少了人力資源投入，又避免了因人為操作而導致的效率低下問題，由此創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟效益，提高企業(yè)的核心競爭力。

3電氣自動化在水利水電工程中的具體應用

3．1自動化控制水輪發(fā)電機組運行

電氣自動化系統(tǒng)集監(jiān)測、分析、反饋及調(diào)節(jié)功能于一體，可以智能控制水輪發(fā)電機組，使其維持穩(wěn)定運行狀態(tài)［2］。1）在電氣自動化系統(tǒng)的調(diào)度下，協(xié)調(diào)好開關(guān)機、轉(zhuǎn)調(diào)等工作，全程無需過多人員的參與，僅需根據(jù)特定的指令完成調(diào)度即可，水輪發(fā)電機組可根據(jù)指令做出調(diào)節(jié)行為。2）電氣自動化系統(tǒng)充分貫徹節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，以水輪發(fā)電機組正常運行為前提，最大限度降低其能耗，以低消耗的模式實現(xiàn)效益最大化的目標。自動化系統(tǒng)可密切關(guān)注最新的工作情況，進而自動部署發(fā)電機組，在非必要時關(guān)停部分機組，或是在存在需求時及時啟用機組。3）水利水電工程具有規(guī)?；奶攸c，其在運行期間易由于內(nèi)外部因素的作用而發(fā)生故障。在出現(xiàn)此類情況時，電氣自動化系統(tǒng)及時做出響應，自動接管機組，根據(jù)系統(tǒng)掌握的情況開啟緊急備用機組，以便快速恢復正常發(fā)電狀態(tài)。此外，考慮到安全性的要求，電氣自動化系統(tǒng)還將對機組的運行狀況做出判斷，必要時將自動斷開特定的機組，以最大限度減小故障影響范圍。

3．2監(jiān)測水輪發(fā)電機組的運行狀態(tài)

電氣自動化系統(tǒng)具有自動監(jiān)測的功能，能夠及時掌握發(fā)電機組運行穩(wěn)定水平、電路安全狀況、發(fā)電機的負荷等，若某項指標存在向極端變化的趨勢，則能夠及時做出調(diào)整，使其穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)［3］。電氣自動化系統(tǒng)還能夠精細化調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)，使機組等相關(guān)裝置在合理的溫區(qū)內(nèi)運行，避免因溫度過高而導致設(shè)備燒損的異常狀況。若發(fā)電機組運行期間存在故障，該部分情況將由電氣自動化系統(tǒng)及時感應，在對外發(fā)出信息的同時還將同步采取調(diào)整措施，通過自動化的方式盡可能控制故障的影響范圍，而檢修人員可第一時間獲取故障信息，隨即組織分析與維護工作，自故障發(fā)生開始直至完成維修所持續(xù)的時間較短，不良影響范圍較小，可減少因故障而導致的經(jīng)濟損失。

3．3智能化控制設(shè)備

電氣自動化系統(tǒng)的控制范圍廣，包含水泵、油泵以及空壓機等。由于形成了聯(lián)動機制，因此在某些設(shè)備發(fā)生故障后，電氣自動化系統(tǒng)將及時檢測到具體情況并調(diào)用其他設(shè)備，以維持正常的運行狀態(tài)。電氣自動化系統(tǒng)可以針對核心的電氣設(shè)備展開全方位的檢測與診斷，視實際情況采取控制措施，例如掌握及控制變壓器、母線等。水工建筑物的使用狀況將對水利水電工程的整體運行水平帶來影響，而電氣自動化系統(tǒng)則能夠及時監(jiān)測此方面的情況，亦可采集有關(guān)于攔污柵暢通狀況的信息，若存在堵塞的情況，則會及時提醒維護管理人員，以便及時疏通。并且，電氣自動化系統(tǒng)還能夠檢測水位高程并及時調(diào)整，使其在各階段均穩(wěn)定在合理的高程區(qū)間內(nèi)。

3．4設(shè)備選型及自動化設(shè)計

科學技術(shù)水平持續(xù)進步，給水利水電工程建設(shè)事業(yè)的開展提供了更為可靠的技術(shù)支持，豐富的前沿科學技術(shù)相繼被應用于水利水電工程中，隨著自動化元件的逐步豐富，其在水利水電工程中的作用也愈發(fā)顯著。但需意識到，現(xiàn)階段發(fā)電機自動化水平依然有待提高，在實際應用中存在元件靈敏度不足、可靠性欠佳、精度偏低等局限之處，導致水利水電工程的自動控制機制難以有效發(fā)揮出作用。對于此問題，有關(guān)技術(shù)人員需要將設(shè)備的選型與升級作為突破口，保證設(shè)備型號與水利水電工程建設(shè)需求之間具有相適性，同時做好自動化設(shè)計工作。以中低水頭電站為例，則普遍應用到軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機，具體如圖1所示。該水輪配置有渦輪葉片，采取的是導葉協(xié)聯(lián)行動模式，通過該裝置的應用，解決了以往中低水頭電站運行期間穩(wěn)定性不足、故障頻發(fā)、經(jīng)濟效益低等問題。但導葉開度類型多樣，顯著增加了制作難度，且易受到渦輪頭和下游水位變化的影響，使水輪機的運行參數(shù)與理論值出現(xiàn)較大的偏差。加之外界環(huán)境的作用，水輪機的運行效率長期偏低。對此，技術(shù)人員以實際情況為立足點，適時調(diào)整工藝參數(shù)，以保證各類裝置之間具有協(xié)調(diào)性，通過PLC控制方式的應用，可顯著提高水輪機的運轉(zhuǎn)效率，發(fā)電質(zhì)量可靠、效益顯著。

3．5電氣自動化用于水利水電工程中要注意的內(nèi)容

通過電氣自動化技術(shù)的應用，能夠給水利水電工程提供可靠的技術(shù)支撐，但電氣自動化在該領(lǐng)域的應用尚處于起步階段，因此，依然存在諸多亟需解決的問題。水利水電工程運營期間存在諸多干擾因素，若缺乏有效的控制措施容易影響水利水電工程的正常運營，造成不必要的損失。在應用電氣自動化技術(shù)時，需要緊密結(jié)合水利水電工程的實際狀況，盡可能確定不良因素，由此制定相適應的解決對策，在電氣自動化技術(shù)的支持下最大限度減少不良因素的干擾。此外，在創(chuàng)建電氣自動化系統(tǒng)時，還需考慮到其與電站機組等相關(guān)配套裝置的關(guān)系，諸如電站機組等均是水利水電工程中不可或缺的部分，在使用電氣自動化技術(shù)時需合理優(yōu)化，實現(xiàn)技術(shù)與硬件的有機融合，以便充分發(fā)揮出電氣自動化技術(shù)的應用效果。在合理應用電氣自動化技術(shù)后，可以給機組等裝置的運行提供安全保障，穩(wěn)定且高效地運行，創(chuàng)造更加可觀的經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益。

4結(jié)束語

水利水電工程的規(guī)模較大，其運行水平將直接對水電生產(chǎn)的品質(zhì)帶來影響。在信息技術(shù)日益成熟的背景下，有必要將先進的技術(shù)引入至水利水電工程中，由此創(chuàng)建電氣自動化系統(tǒng)，及時監(jiān)測發(fā)電機等相關(guān)裝置的運行情況，并適時采取調(diào)整措施，助力于水利水電工程的發(fā)展。

參考文獻：

［1］陳進．淺談電氣自動化在水利工程中的應用［J］．科技風，2020，33（16）：176．

［2］劉靖華．電氣自動化在水利工程的應用實踐探究［J］．珠江水運，2020，28（13）：59－60．

［3］馬淑倩．電氣自動化在水利水電工程中的應用［J］．智能城市，2019，5（17）：181－182．

作者：龔霞 單位：南部縣武都引水工程管理服務(wù)中心