水利水電工程電氣自動(dòng)化應(yīng)用分析

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

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；水利水電；系統(tǒng)組成

1水利水電工程中的電氣自動(dòng)化概述及系統(tǒng)組成

1．1電氣自動(dòng)化概述

電氣自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化已經(jīng)具有較高的應(yīng)用水平，逐步滲透至社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)層面。水利水電工程的建設(shè)規(guī)模較大，具有周期長(zhǎng)、復(fù)雜度高等特點(diǎn)，在引入電氣自動(dòng)化技術(shù)后，可提高工程生產(chǎn)力，以更為規(guī)范、更為自動(dòng)化的方式完成相關(guān)工作［1］。

1．2電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

隨著電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在水利水電工程中的逐步應(yīng)用，現(xiàn)階段已經(jīng)創(chuàng)建出一套自動(dòng)化操作模式，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能測(cè)控裝置軟硬件的融合，可以構(gòu)建起完整的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，以推動(dòng)工程作業(yè)的高效開(kāi)展。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)集豐富要素于一體，通過(guò)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線串聯(lián)，實(shí)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(yùn)行協(xié)同控制機(jī)制。系統(tǒng)為分層結(jié)構(gòu)，靈活性較強(qiáng)，可根據(jù)功能需求及時(shí)擴(kuò)展。在采取冗余配置裝配的方式后，可達(dá)到維持系統(tǒng)安全性、提高其可靠性的效果，加之先進(jìn)信息技術(shù)的融合，構(gòu)筑完善的安全防護(hù)體系。系統(tǒng)自帶人機(jī)接口，有利于用戶日?？刂乒ぷ鞯捻樌_(kāi)展。

2電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的主要作用

2．1監(jiān)測(cè)水利水電工程的運(yùn)行狀況

在水利水電工程中，通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以全天候監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀況，以便及時(shí)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(bào)信號(hào)，檢修人員可對(duì)問(wèn)題做出分析，高效鎖定故障類(lèi)型、作用范圍以及生成機(jī)制，從而在短時(shí)間內(nèi)完成維修工作?？梢园l(fā)現(xiàn)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的時(shí)效性較強(qiáng)，故障維修或安全隱患排查所需要的時(shí)間相對(duì)較短，避免了發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期處于故障狀態(tài)的局面，進(jìn)而減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，為水利水電工程整體的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

2．2提質(zhì)增效

通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，可達(dá)到提質(zhì)增效的效果。首先，創(chuàng)建并運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行機(jī)制，其對(duì)于增強(qiáng)工程整體穩(wěn)定性大有裨益，各類(lèi)裝置可在良好的環(huán)境下高效運(yùn)行，工作人員也能享受到更佳的作業(yè)條件，在各類(lèi)生產(chǎn)要素的協(xié)同作用下，促進(jìn)水利水電工程的發(fā)展，創(chuàng)造顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。其次，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，可以面向水利水電工程整體展開(kāi)全面的監(jiān)測(cè)，對(duì)工程運(yùn)行狀況做出準(zhǔn)確的判斷，基于既有數(shù)據(jù)及時(shí)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從根本上消除安全隱患。最后，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行能力較強(qiáng)，對(duì)勞動(dòng)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(dǎo)致的效率低下問(wèn)題，由此創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的具體應(yīng)用

3．1自動(dòng)化控制水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)集監(jiān)測(cè)、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(jī)組，使其維持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)［2］。1）在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)度下，協(xié)調(diào)好開(kāi)關(guān)機(jī)、轉(zhuǎn)調(diào)等工作，全程無(wú)需過(guò)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(jī)組可根據(jù)指令做出調(diào)節(jié)行為。2）電氣自動(dòng)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(jī)組正常運(yùn)行為前提，最大限度降低其能耗，以低消耗的模式實(shí)現(xiàn)效益最大化的目標(biāo)。自動(dòng)化系統(tǒng)可密切關(guān)注最新的工作情況，進(jìn)而自動(dòng)部署發(fā)電機(jī)組，在非必要時(shí)關(guān)停部分機(jī)組，或是在存在需求時(shí)及時(shí)啟用機(jī)組。3）水利水電工程具有規(guī)?；奶攸c(diǎn)，其在運(yùn)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(lèi)情況時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)及時(shí)做出響應(yīng)，自動(dòng)接管機(jī)組，根據(jù)系統(tǒng)掌握的情況開(kāi)啟緊急備用機(jī)組，以便快速恢復(fù)正常發(fā)電狀態(tài)。此外，考慮到安全性的要求，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還將對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀況做出判斷，必要時(shí)將自動(dòng)斷開(kāi)特定的機(jī)組，以最大限度減小故障影響范圍。

3．2監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)的功能，能夠及時(shí)掌握發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定水平、電路安全狀況、發(fā)電機(jī)的負(fù)荷等，若某項(xiàng)指標(biāo)存在向極端變化的趨勢(shì)，則能夠及時(shí)做出調(diào)整，使其穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)［3］。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還能夠精細(xì)化調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)，使機(jī)組等相關(guān)裝置在合理的溫區(qū)內(nèi)運(yùn)行，避免因溫度過(guò)高而導(dǎo)致設(shè)備燒損的異常狀況。若發(fā)電機(jī)組運(yùn)行期間存在故障，該部分情況將由電氣自動(dòng)化系統(tǒng)及時(shí)感應(yīng)，在對(duì)外發(fā)出信息的同時(shí)還將同步采取調(diào)整措施，通過(guò)自動(dòng)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(shí)間獲取故障信息，隨即組織分析與維護(hù)工作，自故障發(fā)生開(kāi)始直至完成維修所持續(xù)的時(shí)間較短，不良影響范圍較小，可減少因故障而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

3．3智能化控制設(shè)備

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的控制范圍廣，包含水泵、油泵以及空壓機(jī)等。由于形成了聯(lián)動(dòng)機(jī)制，因此在某些設(shè)備發(fā)生故障后，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)將及時(shí)檢測(cè)到具體情況并調(diào)用其他設(shè)備，以維持正常的運(yùn)行狀態(tài)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以針對(duì)核心的電氣設(shè)備展開(kāi)全方位的檢測(cè)與診斷，視實(shí)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(duì)水利水電工程的整體運(yùn)行水平帶來(lái)影響，而電氣自動(dòng)化系統(tǒng)則能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)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(huì)及時(shí)提醒維護(hù)管理人員，以便及時(shí)疏通。并且，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還能夠檢測(cè)水位高程并及時(shí)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(dòng)化設(shè)計(jì)

科學(xué)技術(shù)水平持續(xù)進(jìn)步，給水利水電工程建設(shè)事業(yè)的開(kāi)展提供了更為可靠的技術(shù)支持，豐富的前沿科學(xué)技術(shù)相繼被應(yīng)用于水利水電工程中，隨著自動(dòng)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(shí)到，現(xiàn)階段發(fā)電機(jī)自動(dòng)化水平依然有待提高，在實(shí)際應(yīng)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(dǎo)致水利水電工程的自動(dòng)控制機(jī)制難以有效發(fā)揮出作用。對(duì)于此問(wèn)題，有關(guān)技術(shù)人員需要將設(shè)備的選型與升級(jí)作為突破口，保證設(shè)備型號(hào)與水利水電工程建設(shè)需求之間具有相適性，同時(shí)做好自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。以中低水頭電站為例，則普遍應(yīng)用到軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，具體如圖1所示。該水輪配置有渦輪葉片，采取的是導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)行動(dòng)模式，通過(guò)該裝置的應(yīng)用，解決了以往中低水頭電站運(yùn)行期間穩(wěn)定性不足、故障頻發(fā)、經(jīng)濟(jì)效益低等問(wèn)題。但導(dǎo)葉開(kāi)度類(lèi)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(jī)的運(yùn)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(jī)的運(yùn)行效率長(zhǎng)期偏低。對(duì)此，技術(shù)人員以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，適時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，以保證各類(lèi)裝置之間具有協(xié)調(diào)性，通過(guò)PLC控制方式的應(yīng)用，可顯著提高水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，發(fā)電質(zhì)量可靠、效益顯著。

3．5電氣自動(dòng)化用于水利水電工程中要注意的內(nèi)容

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)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(dòng)化在該領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段，因此，依然存在諸多亟需解決的問(wèn)題。水利水電工程運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)，造成不必要的損失。在應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，需要緊密結(jié)合水利水電工程的實(shí)際狀況，盡可能確定不良因素，由此制定相適應(yīng)的解決對(duì)策，在電氣自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，還需考慮到其與電站機(jī)組等相關(guān)配套裝置的關(guān)系，諸如電站機(jī)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(dòng)化技術(shù)時(shí)需合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與硬件的有機(jī)融合，以便充分發(fā)揮出電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果。在合理應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)后，可以給機(jī)組等裝置的運(yùn)行提供安全保障，穩(wěn)定且高效地運(yùn)行，創(chuàng)造更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。

4結(jié)束語(yǔ)

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

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［3］馬淑倩．電氣自動(dòng)化在水利水電工程中的應(yīng)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