電氣自動化在水利水電工程中的應用分析

楊濟舟

(遼寧觀音閣水力發電有限責任公司，遼寧 本溪 117100)

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電氣自動化在水利水電工程中的應用分析

楊濟舟

(遼寧觀音閣水力發電有限責任公司，遼寧 本溪 117100)

水利水電工程是促進我國經濟發展、維持人們正常生活的一項重要且必需的工程。目前，中國水利水電工程中已經廣泛應用了電氣自動化技術，不僅能夠保證水利水電工程系統的正常運行，還能夠實現水電工程自動化運轉的目標。文章首先對電氣自動化進行了概述，并分析了電氣自動化在水利水電工程中的具體應用以及應用情況，以期為廣大水利水電工作者提供借鑒。

電氣自動化；水利工程；應用；智能控制

隨著科學技術的發展，水利水電工程中也逐漸開始應用先進的設備和技術，不僅提高了工作人員的工作效率，還提升了水利水電工程帶來的經濟效益。水利水電工程不僅能夠給用水困難的地區帶來幫助，還能調節洪澇災害，降低自然災害的發生率，確保廣大人民群眾的生命安全，維持我國經濟的穩定發展。因此，在水利水電工程中應用電氣自動化技術是一項惠國惠民的舉措。

1　電氣自動化及系統組成概述

1.1水利水電工程中電氣自動化應用概述

電氣自動化指的是把當今網絡信息技術與電子信息技術等結合為一體的新型技術。電氣自動化大大提升了生產自動化的發展速度，不僅節省了大量的人力物力，還為人們的生活帶來更多的便捷。電氣自動化如今經過長足的發展，已經更加廣泛的應用到了當前社會的方方面面，例如電梯、公交、地鐵以及工廠自動化生產線等。電氣自動化技術作為當今科技日新月異發展下的新興技術，對我國當前的生產力和生產水平的發展有著極其重要的推動作用，而且有助于增強我國整體經濟發展的速度。

1.2水利水電工程電氣自動化系統組成

目前，科學技術已經完全滲透到了水利水電工程中，為其實現了自動化操作的運行模式。電氣自動化系統是結合計算機技術、專用智能測控裝置、可編程序控制器和微機繼電保護裝置等技術與設備的一個組成系統。

電氣自動化系統示意圖見圖1，由圖1所示可以看出是由電氣自動化系統包括以太網與現場總線，通過兩者連接控制站與所屬的智能裝置，而后以順序分層構成分工監控系統。此系統是開放式的，因而能夠進行功能擴展，由于分層結構的便捷性，也可按照功能差異對監控對象實施可靠的配置監控，這一監控方式最突出的特點就是靈活性和分散性。為了提高系統的安全性和可靠性，一般采用的都是冗余配置裝備，采用的是先進且能夠進行升級、控制、檢測、保護的技術。從圖1可以明顯看出，其具有能力較強的人機接口，便于掌控。

2　水利工程中應用電氣自動化的意義

2.1監控水利水電工程的運行狀況

電氣自動化技術應用到水利水電工程中，最突出的作用就是依靠模擬公式監控水利水電工程的運行運作狀況，其作用相當于發電機樞紐一般，進而保證所有系統和相關部件都能夠正常運行，一旦檢測出發電機組出現故障或者隱患的時候，就會瞬時發出警報信號，能夠減少檢測人員在故障排除時消耗的時間，幫助其盡快找到故障點，從而提高維修人員的工作效率，減少維修時間，避免因為發電機組故障導致的無法供電狀態過長，造成經濟損失。發電機組的選擇可以根據工程的實際規模以及設備性能進行選擇。

圖1水電站應用電氣自動化系統的結構示意圖

2.2能夠增強水利水電工程的工作速率和質量

電氣自動化系統在應用到水電工程中時，一方面通過自動監控運行機制增強安全性和穩定性，另一方面也能夠大幅度提高水利工程工作人員的工作效率和質量，保證電力工程企業的效能發展，從而增強整個電力工程企業的經濟效益和社會效益。除此之外，電氣自動化系統還能夠改善原有的復雜且陳舊的工作環境，從而達到轉變電源操作方式提高效能的目標。再次，電氣自動化在水電工程企業中的應用中借助新型計算機監控技術還能夠達到自動處理故障的目標，將工程中存在的隱患消除在萌芽狀態。對電廠的整體運營情況進行系統分析，進而保證在發生事故時能夠能夠及時發現問題，減少維修時間。電氣自動化應用在電力工程企業中，降低了對勞動力資源的需求，從而壓縮了人力資源成本，同時又提高了企業運作效率，極大的增強了企業的經濟效益。

2.3提升運行效益

人工操作的水電系統技術含量低，對水資源的利用率較低，而且發電質量也有所限制。電氣化自動系統完美的解決了上述的缺點，可以提高水資源的利用率課發電質量，除此之外，還能夠實現計算機、設備的自動操作，在無人值班單位情況下整個工程也能夠正常運行，減少了企業成本。電氣自動化系統應用中，還具有自動檢測電網運行的功能，借助自動檢測系統實時監測電力工程負荷運行情況，依據實時監測的詳細數據對發電機工作情況做出自動判斷，當發電機發生故障時，自動檢測系統便能夠及時根據故障情況做出迅速判斷，若是嚴重故障則會智能啟動備用發電機組，以此來保證工作正常運行。

3　電氣自動化在水利水電工程中的具體應用

3.1將電氣自動化應用到水利工程時應該注意的問題

科技的發展推動了微電子技術和電子技術的發展，這些技術現已經被應用到人們生活、工作的方方面面。電氣自動化系統是一項尤為復雜的運行系統，其中包括很多的具體分支，而且在實際的運行過程中還會受很多不確定因素影響而出現各種各樣的問題。水利水電工程的大小在很大程度上決定了其所應用的電站組和設備的類型以及大小，而且不同的設備影響著系統自動化運行的程度。由于水利水電站中包含著大量的工作不同類型的工作方式，因此其運行模式對整個系統的工作效率有著決定性的影響。電氣自動化的應用還能夠增加水利水電工程的環保性能，提升發電效率。在管理是要做好獨立控制工作，避免不同的設備之間出現相互干擾、相互影響的情況。

3.2智能控制水輪發電機組運行

利用電氣自動化系統完成自主控制水輪發電機組運行模式主要體現在以下3點：

1)電氣自動化技術在水電工程中應用時能夠智能管理電力工程發電系統的設備，包括關機、停機、轉調等工作環節，智能化管理最大的優勢就在于可以少人或者無人管理，依靠自動化系統計算機自動處理工作命令。

2)電氣自動化應用到水電工程企業中能夠促進企業低碳節能工作的進展，并且能夠依據在實際工作中的發電情況設置相應合適的機組進行工作，保證能夠在最小耗能的情況下發揮出最大的發電效益。因為在工作中，自動化系統能夠依據具體的工作情況去調整多余的發電機組工作狀態，例如關閉不需要的機組或者根據需求開啟新的機組工作等，保持最大資源利用率，降低無用功。

3)在水利水電工程出現故障時，或者發生了大型事故，例如洪澇等情況，電氣自動化系統此時就會自動接管機組，迅速開啟緊急備用機組進行發電工作。為保證發電機組的安全，電氣自動化系統就會智能的自動斷開某些關鍵的機組。

3.3監測水輪發電機組及關鍵設備運行狀態

電氣自動化系統能夠通過自動檢測系統來檢測發電機組的電子和定子，同時還能夠對系統中的電路安全狀況予以保障，實時監控發電機的運行溫度以及負荷狀態等，確保其鐵芯中的溫度保持在一個設定的溫度范圍中。除此之外，電氣自動化系統還能夠減低發電機組的制冷系統和潤滑度，并且還能夠有效監督機組的變速系統。當發電機組某處一旦出現故障，電氣自動化系統就會立即監測到，并且智能的采取用對措施，而且還會向檢測人員發出緊急警訊和呼叫，確保檢測人員及時清楚發生故障的部位，并且及時進行維修，大大減少了檢測和維修的耗時，避免了由于發電機組故障帶來的經濟效益損失。

3.4智能化控制設備

電氣自動化系統能夠智能控制周圍重要的設備和設施，其中包括：各種水泵、油泵、空壓機等設備。一旦這些設施或者設備或者出現問題，電氣自動化就會自發調控其他設備迅速的進行工作狀態，確保工作的正常運行。

電氣自動化系統能夠對重要的電氣設備進行檢測、監測、控制一級保護，例如變壓器、母線和輸電線等。

電氣自動化能夠實時控制水工建筑物的實際運行狀態，并且能夠對發電機組進行實監測，并且還能夠監督管理攔污閘的暢通問題，一旦發生阻塞，就可提醒維修工人進行通阻工作。同時還能夠智能控制水位的高低，使其保持在合理位置，而且還能夠利用電氣自動化系統飲水壓力管。

3.5設備選型及自動化設計

科技的不斷進步下，水利水電工程自動化的應用程度不斷提升，其中包含的尖端智能科技因子也越來越多，進而使得其所需的自動化元件也越來越多，其在水利水電工程中所帶來的作用也就更加的明顯和重要。當前，發電機自動化應用還存在著不足，例如元件靈敏度不強、穩固性不足以及準確度不夠高等，因此在一定程度上影響著水利水電工程的自動控制的安全。這些制約條件使得相關人員必須對設備進行選型和自動化設計。

例如中低水頭電站中現在已經廣泛的應用了軸流轉漿式水輪機。該水輪機的渦輪葉片為導葉協聯行動模式，應用此水輪發電機之后，中低水投電站的經濟效益得到了極大的提升與增強。汽輪機發電機組制造商有不同的導葉開度和相關曲線的葉片角度，由于渦輪頭和下游水位變化，對工廠的實際操作存在較大的限制，實際操作中，水輪機的運行參數與廠商提供的的本身理論參數有著很大的差異，由此導致工作中存在著一些不足，工作效率無法得到更進一步的提升。由此，在實際操作中，技術人員根據電站的實際情況調整了運行相關參數，使其能夠在不同的頭和上下游水位、手動合作相關導葉，由此進一步優化了聯營曲線，在輸入了PLC之后，整個發點水輪機的工作效率得到了極大的提升。

4　結　論

水利水電工程與人們的生活息息相關，將電氣自動化應用到水利水電工程中，能夠在一定程度上提高發電效率，進而提高人們的生活、工作效率，并且帶動國家的經濟發展。在技術方面，能夠對水利水電工程進行監督，檢測其存在的故障，并且可以及時發出警報信號，大大提高了維修人員的工作效率。本文主要分析了電氣自動化在水利水電工程所發揮的巨大作用，并且論述了電氣自動化在水利水電工程的具體應用，希望能夠相關的企業和工作人們給予幫助。

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1007-7596(2016)07-0135-03

2016-05-12

楊濟舟(1976-)，男，滿族，遼寧本溪人，助理工程師，從事電氣檢修工作。

TV736

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