自動化控制技術在水電廠運行中的應用研究

李鵬飛+王宗+張鷹

摘要：本文從自動化控制技術概述入手，探討了自動化控制在水電廠運行中具體的應用技術及存在問題，結合水電廠運行特點，針對性的提出了自動控制系統的管理與維護要點，旨在進一步推進自動化控制技術在水電廠運行中的應用和發展。

關鍵詞：自動化控制技術；水電廠運行；應用；管理維護

前言：

現代智能電子技術和計算機技術的發展給水電廠的自動化運行控制提供了可能，這對于提升水電廠運行水平有著積極的意義。

1自動化控制技術概述

顧名思義，自動化控制技術指的就是對生產過程進行自動控制的技術，自動化控制技術，在沒有值班人員巡視的情況下也能夠實現被控制對象長時間按照預定規律穩定運行。自動化控制技術的應用大大提升了工作效率和質量，在各個控制領域中的應用廣泛。

對于水電廠來說，傳統水電廠以人工操作運行模式為主，不僅費時費力，且信息傳輸不夠及時和準確，影響了水電廠運行效果。自動化控制技術的應用則能夠有效打破人工操作控制模式的局限性，不僅提升了水電廠運行質量和效率，還大大保證了操控人員的安全性[1]。自動化控制技術的應用能夠實現對水電廠系統運行狀態的監督，實現對各環節數據的采集處理和分析，以此為依據，控制水電廠各個設備及程序按照既定規律運行，以實際情況為基礎合理分配各部件工況及工作時間，自動控制系統相當于整個水電廠的大腦，保證水電廠運行的有序性和可靠性。

2自動化控制技術在水電廠運行中的應用

2.1應用技術

2.1.1專家系統技術

專家系統指的是一個或一組人工智能計算程序，其以大量專家知識經驗和推理方法為基礎，能夠解決一系列復雜問題，在眾多領域中有著重要的應用。對于水電廠運行的專家系統來說，主要以水電專家知識經驗和推理方法為依據，通過知識表達的模式將這些知識經驗與方法存儲到計算機系統中，系統自動推理輸入的問題，并作出反應[2]。早在二十世紀六十年代，專家系統就已經應用到了水電廠運行中，帶來了巨大的社會效益和經濟效益，是自動控制技術領域中的里程碑之作，意義深遠。

2.1.2模糊控制技術

模糊控制即采用模糊數學語言對控制規律進行描述，以此來操縱系統進行工作，僅依靠操作人員經驗規律就可以實現模糊控制，其能夠代替傳統手工控制模式。但需要注意的是，模糊控制也存在一定的局限性，其以操作人員經驗規律為基礎，存在一定的不確定性。上世紀八十年代，我國開始了模糊控制的應用，能夠有效改善系統品質，在水電廠運行控制方面的應用成效顯著。但隨著計算機技術和互聯網技術的發展，模糊控制運行規律不精確的問題逐漸凸顯出來，因此其在水電廠運行中的應用也逐漸減少。

2.1.3神經網絡技術

神經網絡是上世紀八十年代出現的一種新技術，其改良了模糊控制系統和專家控制系統，是自動化控制技術中的新領域，集成了多門學科和專業知識理論。

神經網絡控制發展至今取得了眾多成就，出現了多種控制結構，實踐表明，神經網絡控制系統對非線性系統的控制性能最為優良，正是因為神經網絡控制技術有著眾多優越性，在許多水電廠的自動化控制系統中，都應用了這種技術。

2.2應用問題

2.2.1應變能力不足

自動控制設備系統軟件存在一定的技術局限性，在日常運行的過程中，難以結合實際情況、問題和需求實現有效的控制，尤其水電廠運行出現突發問題，應變能力不足。如上文中提到的專家控制系統、模糊控制系統等的軟件功能和控制方式都不甚完善，影響了良好控制性能的實現。

2.2.2先天缺陷

指的是人為因素導致的自動控制系統的先天缺陷，眾所周知，所有自動化設備程序都是由人來編程開發的，編程員專業水平和技術不可能達到完美，在編程的過程中不可避免的會存在一定的缺陷，使得自動控制系統在應用的過程中不能全面滿足水電廠運行實際需要。舉例來說，在編程的過程中，編程人員對編制軟件掌握不熟練會導致系統功能缺陷，而水電廠運行環節眾多、程序復雜，一旦出現異常情況，則可能導致自動化控制系統出現誤動作，從而產生事故。

2.2.3軟件系統問題

就目前來看，我國許多水電廠運行自動控制系統還采用的是上世紀的軟件，存在系統反應速度慢、容易死機等問題，不利于水電廠運行的安全性和可靠性。此外，在軟件選型、設計及安裝的過程中，并沒有以水電廠控制設備規定為基礎，使得控制系統功能本身就存在一定缺陷，設備選取、安裝或設計不當進一步擴大缺陷，導致水電廠運行存在隱患。

3自動控制系統的管理與維護

首先，應當注意合理的選取和使用自動控制系統軟件，水電廠運行的自動化是依靠自動控制系統軟件程序來實現的，程序軟件的合理選取和使用直接關系到系統運行的可靠性。例如調速器、測速裝置、電動閥等作為開機條件的關鍵器件需要以合理程序為基礎進行選用，在使用的過程中，要避免水位淹沒機房等房屋設備，可將自動測報系統傳感器安裝在最低部位，器材選型要保證質量可靠，保證傳感器信息傳送準確無誤，及時觀察和監視水位變化，同時可有利于實現自動控制系統的良好調度。在資金條件允許的條件下，要選擇質量良好的軟件器材定型產品，必要時可以購買進口產品。

第二，應當加強對自動控制系統的監督和管理工作，保證整個水電廠運行信息系統的公開和透明，從而提升自動化技術的應用水平。具體來說，在日常工作的過程中，應當對水電廠生產過程進行實施監督，及時發現和了解水電廠運行和控制過程中存在的問題，并進行控制優化。此外，應當保證生產設備的安全性，加強對技術人員的專業化培訓，積極完善水電廠辦公環境網絡，做好計算機狀態檢測工作，為自動化控制系統性能的良好實現奠定基礎。就目前來看，許多水電廠自動控制系統軟硬件設備配置較為完善，但實際控制效果不良好，這與員工專業水平參差不齊有著密不可分的關系，許多員工不了解系統維護要點，甚至沒有重視自動控制系統維護工作。因此，水電廠相關管理人員應當建立自動控制系統日常維護制度，以此來保證自動控制系統管理維護工作有制可依，加強日常維護和檢修，規范各項自動控制系統操作及管理制度，并做好保密工作，在每一套子系統中設置密碼和登陸限制。此外，每天應當做好測報信息的備份工作，為自動控制系統的管理和維護工作開展提供依據。

第三，應當合理安裝和售后服務。一般來說，水電廠運行自動控制系統都是從相關企業和機構單位購買而來的，在購買的時候，應當以合同的形式奠定售后服務規定和后期維護規定，得到安裝單位的技術支持和培訓服務。在安裝自動化設備的過程中，安裝單位應當無條件提供售后服務，一旦系統運行出現問題，保證能夠及時趕到現場進行處理和維修，延長自動控制系統使用壽命，從而保證自動控制系統運行的可靠性和安全性。

結論：

綜上所述，相較于傳統手工控制模式來說，自動化控制技術在水電廠運行中的應用有著無可比擬的優勢。本文簡要探討了專家系統、模糊控制系統及神經網絡系統三種自動化控制技術的應用方式，并分析了自動化控制技術在水電廠運行應用中存在的問題，結合水電廠運行特點，給出了水電廠運行自動控制系統管理維護要點，旨在進一步提升自動化控制技術在水電廠運行中的應用水平。

參考文獻：

[1]杜熙婷.自動化控制技術在水電廠運行中的應用[J].黑龍江科技信息，2015，19：5.

[2]王聰.水電廠監控系統IEC61850信息建模技術研究及應用[D].中國水利水電科學研究院，2013.

作者簡介：

李鵬飛，1981.05，男，漢，湖北省孝感市，本科，助工，研究方向：智能變電站.endprint