淺談自動化技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

周生營

摘要：水利水電工程是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ) ，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(yùn)行、擴(kuò)大再生產(chǎn)的關(guān)鍵。水利水電工程管理直接關(guān)系到工程質(zhì)量，因此對這樣一項(xiàng)龐大的工程實(shí)行信息自動化技術(shù)管理，不僅可以確保工程的質(zhì)量，還能促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展 。隨著信息技術(shù)以及通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和壯大驅(qū)使著水利水電工程朝著自動化方向發(fā)展，自動化技術(shù)功能作用不斷的被水資源調(diào)配系統(tǒng)所采用，自動化技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)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(shí)施，以達(dá)到預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：自動化技術(shù)、水利水電工程、水電站

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國水利水電工程正在經(jīng)歷一個前所未有的大規(guī)模建設(shè)階段，隨著一批大型和特大型水利水電工程的建設(shè)，各類水利水電工程對自動化控制系統(tǒng)的需求將非常廣泛，為水利水電自動化與信息化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展開辟了廣闊的空間。水利水電自動化控制系統(tǒng)和技術(shù)將是今后研究和發(fā)展的重要方向。

一、自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用背景

水利水電自動化技術(shù)作為水電建設(shè)的一部分，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代的美國、瑞士等發(fā)達(dá)國家。40年代，水電站運(yùn)行采取的是中控室和機(jī)房兩級值班。50年代后期，工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始實(shí)現(xiàn)無人值班，由上級調(diào)度所或梯級調(diào)度所嚴(yán)控。我國當(dāng)時水電自動化技術(shù)水平比較落后，多數(shù)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(shè)突飛猛進(jìn)。1979年我國成功建立了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水力發(fā)電站的自動運(yùn)行和安全控制。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，水利水電自動化技術(shù)也日益強(qiáng)大。計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)20世紀(jì)80年代初由集中監(jiān)控、功能分散模式進(jìn)入80年代的分層模式，并發(fā)展到90年代初的開放分布式模式。進(jìn)入20世紀(jì)，我國水利水電自動化技術(shù)已日漸成熟。其中國產(chǎn)化程度和“無人值班”的實(shí)行是我國水電自動化技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)志。

二、自動化技術(shù)在水電站應(yīng)用的必要性

科技與社會的進(jìn)步，民眾對更好的生活水平的追求要求我們不斷地開拓創(chuàng)新，不斷地完善、更新社會分工當(dāng)中的各類硬件設(shè)備設(shè)施；其次，從關(guān)注民生、關(guān)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(yuǎn)的山區(qū)，致使大量職工生活在不同差度的生活環(huán)境里。所以對水電站進(jìn)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(huán)境，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)少人甚至無人值守。

我國水利水電工程正在經(jīng)歷一個前所未有的大規(guī)模建設(shè)階段，隨著一批大型和特大型水利水電工程的建設(shè)，各類水利水電工程對自動化控制系統(tǒng)的需求將非常廣泛，為水利水電自動化與信息化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展開辟了廣闊的空間，水利水電自動化控制系統(tǒng)和技術(shù)將是今后研究和發(fā)展的主要方向。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，水電廠內(nèi)部不同子系統(tǒng)間的互聯(lián)工作也逐步開展起來，監(jiān)控系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)和調(diào)速、勵磁、保護(hù)等設(shè)備的通信，還要實(shí)現(xiàn)與調(diào)度、水情、閘門、廠內(nèi)MIS等系統(tǒng)的通信。因而綜合自動化技術(shù)也逐步得到了廣泛的延伸與應(yīng)用。水電自動化是實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為核心的綜合自動化系統(tǒng)的目標(biāo)，水電站實(shí)現(xiàn)自動化元件配置與運(yùn)行，是水電站現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向，是科技進(jìn)步的標(biāo)志，也是水電站自身生存和發(fā)展的需要。

三、實(shí)現(xiàn)水電站自動化的意義：

水利水電工程自動化具有一定的復(fù)雜性，其包括多項(xiàng)內(nèi)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(yīng)用的發(fā)電站組以及設(shè)備不同，這些設(shè)備影響著系統(tǒng)自動化運(yùn)行的程度。水利水電工程有著多種工作方式，其運(yùn)行的模式影響著系統(tǒng)的工作效率。水利水電工程自動化運(yùn)行影響這電能生產(chǎn)的效率，自動化系統(tǒng)可以發(fā)揮監(jiān)督的作用，可以對工程質(zhì)量進(jìn)行控制，在監(jiān)控的過程中，還需要應(yīng)用較多的輔助設(shè)備，管理這些設(shè)備時要做好獨(dú)立控制，避免設(shè)備之間互相干擾、互相影響。在水電廠中單元級實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是具備條件的，是水電廠基礎(chǔ)自動化發(fā)展的方向，這將提高水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性能，使單元級控制系統(tǒng)進(jìn)入一個新的開放式分布分散智能化控制系統(tǒng)階段。由于水電廠輔機(jī)自動化儀表及裝置還有一個完善過程，所以現(xiàn)場總線的應(yīng)用中必然要實(shí)現(xiàn)一個過渡模式，就是將現(xiàn)場總線僅作為通訊網(wǎng)絡(luò)使用，將現(xiàn)場控制設(shè)備通過I/O直接掛在現(xiàn)場總線上，這樣就將難以解決的通訊問題轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場總線通訊，同時也解決了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i現(xiàn)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(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上，由現(xiàn)場總線來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳遞和控制、調(diào)節(jié)等功能，實(shí)現(xiàn)功能分布、位置分布、真實(shí)的開放式分布系統(tǒng)。

實(shí)施水電站綜合自動化系統(tǒng)可顯著提高水電站自動化水平及安全運(yùn)行水平，為實(shí)現(xiàn)電站無人值班（少人值守），流域梯級電站遠(yuǎn)方集中控制和優(yōu)化調(diào)度提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，目前我國幾乎所有新建水電站都同步實(shí)施了綜合自動化系統(tǒng)工程。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是綜合自動化系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，目前我國主要大中型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)均采用更符合我國國情的國內(nèi)廠家開發(fā)的系統(tǒng)。我國水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)從20世紀(jì)80年代開始，經(jīng)歷了初期以常規(guī)為主、計(jì)算機(jī)為輔的試點(diǎn)模式，到取消常規(guī)的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)用化模式；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也從全廠集中式結(jié)構(gòu)，發(fā)展為比較適合水電站的分層分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過20多年的努力和發(fā)展，系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)得到了很大提高，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電站也獲得了廣泛應(yīng)用，技術(shù)也逐步趨于成熟，已經(jīng)可以比較好地實(shí)現(xiàn)電站的本地和遠(yuǎn)方集中控制、安全監(jiān)視、優(yōu)化運(yùn)行等功能，并滿足水電站無人值班（少人值守）的發(fā)展需要。

總之，實(shí)現(xiàn)水利水電自動化運(yùn)行，能夠提高機(jī)組、電力系統(tǒng)及控制設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性，避免一些不安全的因素；實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行能夠提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；自動化運(yùn)行也大大提高了控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與處理能力；控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)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(tǒng)的智能化也進(jìn)一步提升。

（作者單位：山東省滕州市城鄉(xiāng)供水中心基建科）