淺談自動化技術在水利水電工程中的應用

周生營

摘要：水利水電工程是國民經濟的基礎 ，抓好水利水電工程管理是確保水利水 電工程安全和正常運行、擴大再生產的關鍵。水利水電工程管理直接關系到工程質量，因此對這樣一項龐大的工程實行信息自動化技術管理，不僅可以確保工程的質量，還能促進我國經濟發展 。隨著信息技術以及通信網絡的迅速發展和壯大驅使著水利水電工程朝著自動化方向發展，自動化技術功能作用不斷的被水資源調配系統所采用，自動化技術在水利水電工程中的應用不僅能夠提升工程效率，而且也能夠簡化人工操作過程中的難度，從而保證水利水電工程能夠順利的實施，以達到預期的效果。

關鍵詞：自動化技術、水利水電工程、水電站

進入21世紀以來，我國水利水電工程正在經歷一個前所未有的大規模建設階段，隨著一批大型和特大型水利水電工程的建設，各類水利水電工程對自動化控制系統的需求將非常廣泛，為水利水電自動化與信息化技術的應用和發展開辟了廣闊的空間。水利水電自動化控制系統和技術將是今后研究和發展的重要方向。

一、自動化技術在水電站中的應用背景

水利水電自動化技術作為水電建設的一部分，最早出現在20世紀20年代的美國、瑞士等發達國家。40年代，水電站運行采取的是中控室和機房兩級值班。50年代后期，工業發達國家開始實現無人值班，由上級調度所或梯級調度所嚴控。我國當時水電自動化技術水平比較落后，多數電廠還保留著兩級值班的模式。但自改革開放以來，我國水電建設突飛猛進。1979年我國成功建立了計算機監控系統，實現了水力發電站的自動運行和安全控制。隨著計算機科學的迅猛發展，水利水電自動化技術也日益強大。計算機監控技術20世紀80年代初由集中監控、功能分散模式進入80年代的分層模式，并發展到90年代初的開放分布式模式。進入20世紀，我國水利水電自動化技術已日漸成熟。其中國產化程度和“無人值班”的實行是我國水電自動化技術進步的主要標志。

二、自動化技術在水電站應用的必要性

科技與社會的進步，民眾對更好的生活水平的追求要求我們不斷地開拓創新，不斷地完善、更新社會分工當中的各類硬件設備設施；其次，從關注民生、關心工作人員生活層面上來說，我國絕大部分的水電站都建立在較偏遠的山區，致使大量職工生活在不同差度的生活環境里。所以對水電站進行綜合化的自動化改造也會在很大程度上改善廣大水電工作人員的生活、工作環境，計算機監控系統可以代替舊時人工操作以及定時巡查、記錄、回饋等繁瑣的勞動，進而實現少人甚至無人值守。

我國水利水電工程正在經歷一個前所未有的大規模建設階段，隨著一批大型和特大型水利水電工程的建設，各類水利水電工程對自動化控制系統的需求將非常廣泛，為水利水電自動化與信息化技術的應用和發展開辟了廣闊的空間，水利水電自動化控制系統和技術將是今后研究和發展的主要方向。隨著計算機技術、通信技術、網絡技術的迅速發展，水電廠內部不同子系統間的互聯工作也逐步開展起來，監控系統不僅要實現和調速、勵磁、保護等設備的通信，還要實現與調度、水情、閘門、廠內MIS等系統的通信。因而綜合自動化技術也逐步得到了廣泛的延伸與應用。水電自動化是實現以計算機監控為核心的綜合自動化系統的目標，水電站實現自動化元件配置與運行，是水電站現代化管理的發展方向，是科技進步的標志，也是水電站自身生存和發展的需要。

三、實現水電站自動化的意義：

水利水電工程自動化具有一定的復雜性，其包括多項內容，而且會受到較多因素的影響，不同大小的水利水電工程中，應用的發電站組以及設備不同，這些設備影響著系統自動化運行的程度。水利水電工程有著多種工作方式，其運行的模式影響著系統的工作效率。水利水電工程自動化運行影響這電能生產的效率，自動化系統可以發揮監督的作用，可以對工程質量進行控制，在監控的過程中，還需要應用較多的輔助設備，管理這些設備時要做好獨立控制，避免設備之間互相干擾、互相影響。在水電廠中單元級實現現場總線控制系統是具備條件的，是水電廠基礎自動化發展的方向，這將提高水電廠計算機監控系統的可靠性、經濟性和技術性能，使單元級控制系統進入一個新的開放式分布分散智能化控制系統階段。由于水電廠輔機自動化儀表及裝置還有一個完善過程，所以現場總線的應用中必然要實現一個過渡模式，就是將現場總線僅作為通訊網絡使用，將現場控制設備通過I/O直接掛在現場總線上，這樣就將難以解決的通訊問題轉化為系統內的現場總線通訊，同時也解決了網絡數據傳輸的瓶頸現象。在水電廠自動化裝置和自動化儀表完全智能化以后，電廠的被控對象將直接掛在現場總線網絡上，由現場總線來實現數據采集、傳遞和控制、調節等功能，實現功能分布、位置分布、真實的開放式分布系統。

實施水電站綜合自動化系統可顯著提高水電站自動化水平及安全運行水平，為實現電站無人值班（少人值守），流域梯級電站遠方集中控制和優化調度提供強有力的技術保障，目前我國幾乎所有新建水電站都同步實施了綜合自動化系統工程。水電站計算機監控系統是綜合自動化系統的核心和基礎，目前我國主要大中型水電站計算機監控系統均采用更符合我國國情的國內廠家開發的系統。我國水電站計算機監控系統從20世紀80年代開始，經歷了初期以常規為主、計算機為輔的試點模式，到取消常規的全計算機監控實用化模式；系統結構也從全廠集中式結構，發展為比較適合水電站的分層分布式開放系統結構。經過20多年的努力和發展，系統功能和性能指標得到了很大提高，計算機監控系統在水電站也獲得了廣泛應用，技術也逐步趨于成熟，已經可以比較好地實現電站的本地和遠方集中控制、安全監視、優化運行等功能，并滿足水電站無人值班（少人值守）的發展需要。

總之，實現水利水電自動化運行，能夠提高機組、電力系統及控制設備的穩定性、可靠性，避免一些不安全的因素；實現自動化運行能夠提高系統的生產效率，提高系統的抗干擾能力；自動化運行也大大提高了控制設備的數據采集與處理能力；控制系統的性能指標得到提高的同時，也加快了事故處理能力，減少縮短了事故處理的時間周期；另外，系統的智能化也進一步提升。

（作者單位：山東省滕州市城鄉供水中心基建科）