電氣自動化在水利工程中的應用分析

【摘要】水利工程電氣自動化工程一般包括：閘門監控自動化系統、泵站監控自動化系統、大壩安全自動監測系統、水情自動監測系統等。近年來，中型以上的水利工程幾乎都建有自動化系統，部分小型水利工程也安裝了自動化設備實現遙測遙控。本文簡述了電氣自動化的特點，對水利工程電氣自動化及其應用進行了探討分析。

【關鍵詞】電氣自動化；特點；水利工程；應用；

一、電氣自動化的特點

電氣自動化從20世紀50年代在我國出現并發展，其主要表現兩大特點：（1）便捷性。由于電氣自動化技術的便捷性，能夠有效地節約人力資源，提高實際工作效率，使電氣自動化有著巨大的潛在使用價值。（2）廣泛性。得益于電氣自動化技術的便捷性，而且能滿足生產運行質量要求，加之操作簡便，符合時代發展的潮流。因此，在諸多產業中得到了十分廣泛的應用，例如電力生產、加工制造等方面。

二、水利工程電氣自動化的分析

1、水利工程電氣自動化系統的結構。水利工程自動化系統大都采用二層或三層分布式系統結構，第一層為現地測量控制層，第二層為集中監控層，第三層為生產調度管理層。系統各單元間的測控計算機均通過TCP/IP高速以太網連接，其主控級與現地單元級以及現地單元級間采用星形以太網或環網連接，網絡介質大都采用了網線和光纜相結合的模式。控制權分生產調度管理層、集中監控層、現地測量控制層三級，控制權可以進行設置和切換，優先順序為“現地測量控制層—集中監控層—生產調度管理層”。

2、水利工程電氣自動化系統的主要硬件配置。（1）現地測量控制層一般都是由現地傳感器或變送器、現地智能儀表、PLC控制系統等部分組成。現地傳感器或變送器主要包括開度傳感器、荷重傳感器、水位變送器、壓力變送器等；現地智能儀表主要包括開度測控儀、荷重測控儀、水位儀、電流表、電壓表等；PLC控制系統主要由PLC系統與其輸入輸出接口及其電源按鈕等部件組成。（2）集中監控層一般都是由主控計算機、數據服務器、打印機、UPS電源、網絡設備等部分組成。系統主控應用軟件安裝在主控計算機中，可通過主控計算機對整個系統進行操作控制。（3）生產調度管理層一般由調度管理計算機、數據庫服務器、打印機、UPS電源、網絡設備等部分組成，可以進行遠程調度管理和實現辦公自動化。

3、水利工程電氣自動化系統的操作。水利工程自動化系統是一種硬件和軟件相結合的系統，其硬件環節多而分散，影響因素多，且間歇性使用，必須定期對系統進行檢測和維護，以保證系統在需要使用時能正常可靠地工作，因此對操作維護人員的素質要求較高。

三、電氣自動化在水利工程中應用分析

結合某水利工程進行分析。

1、設備選型及設計。水利工程自動化水平的不斷提升，對水輪發電機組自動化元件的需求越來越高。但是目前大多數自動化元件都存在性能穩定性不夠、精確度不高以及靈敏度不好等缺陷，這在一定程度上對水利工程項目的安全造成了影響，因此必須結合工程實際對設備進行選型和設計。

2、水輪發電機組運轉模式的智能控制。某水利工程應用電氣自動化之后，完成了同時關停機以及發電轉調相的管理，并且智能化控制使其可以獨立進行。電氣自動化使水利發電站各組在達到經濟需要的前提下正常運轉，并且針對不同狀況使指定的機組自動開始運作，讓負荷在機組間進行最合理的分配。由于其控制發電機組的開關的特點，即可按照負荷的要求以及理論上的最大功率智能地進行機組間的變換，使實際功率盡量達到最大化。智能控制的還有一個好處就是，在出現未知的事故或者洪澇災害導致機組頻率低下的時候，備用機組會受到智能控制的響應而展開相應任務，而反之在汛期來臨時，智能控制則可以使一些機組處于斷開狀態，避免機組受損。

3、水輪發電機組及其周圍重要設備運行狀態的監測。在某水利工程中，利用電氣自動化技術，不僅對水利工程項目中發電機組的定子與電子中的電路進行常規檢測，而且還可以判定發電機定子繞組以及鐵芯中的溫度是否超出設定數值。除此之外，利用電氣自動化系統的監測性能，還實現了監督發電機組的各項指標，如潤滑、制冷溫度、變速頻率等。更重要的是，假設這些指標其中之一發生未知故障，系統都會采取相應措施，并且向相關工作人員發出警報信號。

4、對周圍重要設備的智能控制。利用電氣自動化已經可以達到智能控制某水電站的各種設備。其中，電氣自動化已經可以達到了對各種油泵、水泵和空壓機等進行熟練的智能控制的地步，并且在這個過程中如有問題出現，輔助設備即可立刻投入運作；對于像變壓器、輸電線路等這樣的基礎電力設備來說，其控制、檢測和保護工作也已經受到智能的影響；同時，電氣自動化還可以針對水工建筑物的工作狀態進行監控，比如掌握發電機組的工作情況，記錄水位的高低變化，保護飲水壓力管等。

5、調整水電站運行成本。電氣自動化應用于某水利工程以前，幾乎一切監測、生產以及保證安全的工作都需要人工自行完成，因此在工作過程中人為的失誤有著很高的發生概率，并且對于人才的需求量很大，增加了勞動成本。某水利工程應用電氣自動化之后，使得工作人員在數量上得到銳減，大量地節省了人力成本。并且通過電氣自動化的應用，使得發動機組能夠對機組發電強度智能增減，此應用所造成的經濟效果非常明顯。另外，在安全以及事故預防等工作方面，經過了電氣自動化應用的水電站都會安裝報警系統與自我保護裝置，在事故發生時，能夠有效防止水電站發生崩潰，避免損失。因此，在實行對于水利工程項目中的電氣自動化的應用時，要注意水電站運行成本的統籌與整合，即提高經濟成本的同時，節約人力成本，加大安全成本投入的同時，降低事故損失成本。

結束語

水利自動化系統是水利工程的輔助工程，也是水利工程安全運行的重要系統。自動化系統采集的數據真實有效與否直接關系到水利防汛抗旱部門的決策效果，因此加強對其進行分析具有重要的現實意義。

參考文獻：

[1]吳永志.PLC在排水泵站自動化監控中的應用[J].科技資訊.2011（09）