自動(dòng)化技術(shù)在水電站電氣工程中的運(yùn)用與展望

陳永崇

甘肅電投炳靈水電開發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅 臨夏 731600

0 引言

水電站對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展有重要的作用，在項(xiàng)目建設(shè)期間使用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)改善發(fā)電裝置，可以提高裝置自動(dòng)化運(yùn)行水平。利用自動(dòng)化技術(shù)完成水電站自動(dòng)化建設(shè)任務(wù)，在無(wú)人操作的情況下，系統(tǒng)會(huì)按照程序自動(dòng)運(yùn)行完成發(fā)電的操作。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以提高水電站運(yùn)行效率，還可以規(guī)避以往由人為操作引發(fā)的問題。在水電站自動(dòng)化建設(shè)期間，應(yīng)該選擇科學(xué)的手段，以提高電力整體質(zhì)量。

1 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在水電站電氣工程的作用

1.1 提高水電站電能質(zhì)量

在水電站運(yùn)行期間，通過做功判斷水電站運(yùn)行效果。關(guān)注水電站做功情況，分析電能是否達(dá)到質(zhì)量要求，確定水電站運(yùn)行狀況。為了提高輸出電流和電壓的穩(wěn)定性，應(yīng)該保障輸出功率達(dá)到要求，然而使用人工操作的方法難以使水電站電流、電壓在較長(zhǎng)的一段時(shí)間均維持穩(wěn)定狀態(tài)。如果使用以往人力操控的方式，會(huì)降低水電站運(yùn)行階段電流與電壓的精準(zhǔn)度，在電能質(zhì)量控制方面存在較大難度。為此，使用自動(dòng)化技術(shù)建立相應(yīng)的系統(tǒng)，自動(dòng)控制水電站，加強(qiáng)水電站對(duì)電壓與電流的控制力度。在水電站運(yùn)行期間，如果出現(xiàn)突發(fā)情況，自動(dòng)化系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、快速地采取應(yīng)對(duì)措施，提高電流電壓運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而保證電能質(zhì)量[1]。

1.2 提高水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性

在水電站運(yùn)行期間技術(shù)人員全過程監(jiān)測(cè)水電站運(yùn)行情況，使用自動(dòng)化技術(shù)可以提高工作效率，并能及時(shí)解決水電站存在的運(yùn)行問題，快速采取處理手段，提高水電站電氣工程運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。利用技術(shù)監(jiān)測(cè)水電站運(yùn)行情況，解決水電站在運(yùn)行階段遇到的問題，可以降低風(fēng)險(xiǎn)，減少維修成本，提高水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.3 提高水電站生產(chǎn)效率

水電站一般會(huì)設(shè)置在山區(qū)或遠(yuǎn)離人群的偏僻位置。由于地理環(huán)境的特殊性，使材料在運(yùn)輸與控制方面均存在不少的難度，材料的運(yùn)輸與管理成本也隨之上漲。而且在偏遠(yuǎn)地區(qū)工作人員的住宿環(huán)境與工作條件均無(wú)法得到保障，使用自動(dòng)化技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，由此減少工作對(duì)人員的需求量。利用自動(dòng)化技術(shù)還可以提高水電站的生產(chǎn)效率，只需要輸入工程設(shè)備的關(guān)鍵信息，便可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握水電站設(shè)備運(yùn)行情況，通過科學(xué)的控制方法，提高水電站的生產(chǎn)效益[2]。

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水電站中，使用數(shù)據(jù)技術(shù)收集水電站各類設(shè)備的運(yùn)行信息，研究水電站負(fù)載情況，利用分析結(jié)果調(diào)度控制，可以提高水動(dòng)力利用的合理性，減少不必要能源的消耗，在完成工作任務(wù)的同時(shí)，將能源控制在最低水平，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 自動(dòng)化技術(shù)在水電站電氣工程中的應(yīng)用

2.1 渦輪螺旋槳調(diào)速

水電站中擁有各種軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，通過技術(shù)手段可以完成相應(yīng)設(shè)備的安裝工作，提高相關(guān)工作的協(xié)調(diào)性，使用自動(dòng)化技術(shù)可以提高工作效率，在一定程度上提高水輪機(jī)運(yùn)行效果。當(dāng)水電站水輪機(jī)的水位與水頭出現(xiàn)一定的變化，應(yīng)收集各類參數(shù)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使用自動(dòng)化技術(shù)在可編程控制器作用下進(jìn)行控制?？删幊炭刂破鲬?yīng)用到水輪機(jī)控制工作中，可以結(jié)合水輪機(jī)的運(yùn)行情況，利用各類操作指令完成邏輯運(yùn)算與信息處理方面的工作，由此對(duì)速度進(jìn)行合理合規(guī)的控制。例如，在調(diào)節(jié)水輪機(jī)速度時(shí)，對(duì)于下游水位變化的情況，重新組合葉片，使組合曲線達(dá)到最佳值，由此確保水輪機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn)槳處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

2.2 油、水、氣控制

在水電站日常工作控制方面，使用自動(dòng)化技術(shù)可以提高控制工作的便捷性，在生產(chǎn)階段進(jìn)行自動(dòng)化控制，可以提高生產(chǎn)效能。在水電站電氣工程中對(duì)油、水、氣等系統(tǒng)進(jìn)行控制異常關(guān)鍵，相應(yīng)工作的執(zhí)行情況將會(huì)直接關(guān)乎電氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。在油、水、氣等系統(tǒng)運(yùn)行中，需要使用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行控制，還應(yīng)明確工作要點(diǎn)，定期檢查油泵等設(shè)備，查看泵組的運(yùn)行情況。通過合理的調(diào)配使其處于穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，由此延長(zhǎng)油泵的使用壽命，提高其運(yùn)行效率。在智能化技術(shù)應(yīng)用到油、水、氣系統(tǒng)后，需要加強(qiáng)對(duì)工作細(xì)節(jié)的把控程度，確定各項(xiàng)工作的開展?fàn)顩r，嚴(yán)格按照要求開展工作，確保工作達(dá)到管控要求。

2.3 水庫(kù)式電站調(diào)速

水庫(kù)式水電站由于水頭運(yùn)轉(zhuǎn)在較大工作區(qū)域出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，無(wú)法保證水輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)裝置處于穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)對(duì)水電站的供電工作造成不小的影響，不僅會(huì)降低供電質(zhì)量，還會(huì)影響其運(yùn)行速度。在水庫(kù)式電站調(diào)速器中配置可編程控制器，從而提高自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，優(yōu)化水庫(kù)式電站調(diào)速器系統(tǒng)，還能通過機(jī)組完成自動(dòng)關(guān)閉與開啟等操作，以提高水庫(kù)式電站在質(zhì)量操控方面的迅捷性。通過科學(xué)的管控手段將自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)控制方面的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來，可以達(dá)到維護(hù)水電站穩(wěn)定運(yùn)行、可靠供電的目的[4]。

3 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用效果

3.1 電力運(yùn)轉(zhuǎn)分析

在水電站運(yùn)行期間使用自動(dòng)化儀器全程監(jiān)測(cè)掌握水電站發(fā)電設(shè)備，可以掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，利用監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，記錄設(shè)備各階段的運(yùn)行情況，為設(shè)備管理與維護(hù)工作提供可靠的數(shù)據(jù)，提高設(shè)備調(diào)節(jié)與維護(hù)工作的便捷性。在水電站運(yùn)行期間，可以掌握發(fā)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、電壓等指標(biāo)，通過分析查看設(shè)備所處的狀態(tài)，比較其與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的差距，并進(jìn)行有效的控制。在水電站運(yùn)行中需要平衡有功功率與無(wú)功功率，通過科學(xué)的分配方式提高電力整體質(zhì)量。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到水電站后，可以掌握水電站電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，得到準(zhǔn)確的信息并記錄信息。一旦設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)超出規(guī)定范圍，便會(huì)快速發(fā)出警報(bào)，由工作人員到現(xiàn)場(chǎng)查看，確定設(shè)備故障并進(jìn)行處理，將故障造成的不良影響控制到最低值。

3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)效率分析

在水電站管理活動(dòng)中使用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，與以往人類操作的方式相比具備較大的優(yōu)勢(shì)，可以自動(dòng)化運(yùn)行，控制大部分工作。在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，可以削減大部分人力，提高各項(xiàng)工作操控的精準(zhǔn)性。在水電站運(yùn)行中開展管理工作，可以規(guī)避因工作人員技術(shù)掌握不足或是操作失誤等情況，同時(shí)通過運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備存在的故障并進(jìn)行處理，由此提高水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。在水電站運(yùn)行中應(yīng)該將自動(dòng)化技術(shù)在水電站運(yùn)維管理方面的價(jià)值發(fā)揮出來，引導(dǎo)水電站朝標(biāo)準(zhǔn)化、高效化的方向發(fā)展。

3.3 運(yùn)行效益分析

水電站在建設(shè)中加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，引入可實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程掌握水電站內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行情況，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行監(jiān)控與管理等工作，可以在無(wú)人操作的情況下，掌握水電站在不同時(shí)段的運(yùn)行情況。通過設(shè)定的程序以及監(jiān)管的信息進(jìn)行操控，由此可以減少人力成本，還能提高水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，為水電站帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 自動(dòng)化技術(shù)在水電站電氣工程中的發(fā)展前景

4.1 平臺(tái)統(tǒng)一化發(fā)展

在水電站建設(shè)期間使用電子工程自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)該根據(jù)工作目標(biāo)以及技術(shù)應(yīng)用效果，調(diào)整技術(shù)的應(yīng)用方式，根據(jù)技術(shù)應(yīng)用需要，打造具備針對(duì)性的平臺(tái)，滿足不同領(lǐng)域?qū)夹g(shù)的使用要求。電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)眾多，需要花費(fèi)大量成本維護(hù)，將浪費(fèi)大量的資源。因此，在水電站電氣工程發(fā)展期間，需完成自動(dòng)化技術(shù)的轉(zhuǎn)型、升級(jí)等工作，使技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)朝獨(dú)立化、統(tǒng)一化方向發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用有極大的關(guān)聯(lián)，為了進(jìn)一步發(fā)掘自動(dòng)化技術(shù)在水電站電氣工程中的應(yīng)用價(jià)值，需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)信息共享。當(dāng)前應(yīng)該引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)朝通用化方向發(fā)展，使自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用期間完成數(shù)據(jù)傳輸、分析等工作，為水電站電氣工程相關(guān)企業(yè)營(yíng)造良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保工作良好進(jìn)行并為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 朝節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展

在新時(shí)期需要增加對(duì)能源與環(huán)境方面工作的重視程度，我國(guó)在現(xiàn)代化發(fā)展中提出環(huán)保戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)能源控制、環(huán)境保護(hù)提出很多規(guī)定。在此背景下，需調(diào)整電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方式，在技術(shù)應(yīng)用與研究方面關(guān)注節(jié)能、環(huán)保等內(nèi)容，確保在開展相關(guān)工作時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)節(jié)約能源，使電氣工程自動(dòng)化技術(shù)為企業(yè)帶來更多的效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為水電站運(yùn)行過程中必不可少的技術(shù)之一。該技術(shù)改變了以往由人類控制的方法，可以全過程監(jiān)測(cè)水電站運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障并進(jìn)行控制。在水電站建設(shè)期間需調(diào)整自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方式，推進(jìn)基礎(chǔ)建設(shè)工作，完善自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)，掌握水電站運(yùn)行情況。隨著水電站發(fā)展，按照其工作需求調(diào)整管理模式，優(yōu)化水電站運(yùn)行管理結(jié)構(gòu)，提高技術(shù)在運(yùn)行管理方面的應(yīng)用價(jià)值，為水電站穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供保障。