試論水力發電自動化系統存在問題及其控制措施

伍峰

【摘 要】水力發電作為一種高效清潔能源，不僅沒有污染，還有利于節約能源。雖然水力發電的自動化系統得到了廣泛應用，但在其發展過程中仍存在一定的問題。本文詳細闡述了水力發電優勢，同時從控制、維護及管理領域之間的關系及環境方面對其存在的問題進行了分析，并從集成化、分布化及開放性等方面提出了相應的控制措施，以促進水力發電工程得到更好的發展。

【關鍵詞】水力發電；自動化系統；問題；控制措施

引言

水力發電工程是一項綜合性工程，同時承擔著航運、漁業、灌輸、發電等一系列任務，是一個相對復雜的系統。想要使這項復雜的系統實現綜合效益最大化，只依靠人工來控制，其中的困難不言而喻，即使借助設備進行分散控制也很難達到目標，在這個復雜系統中引入數據化集散控制是必然的發展趨勢。所以在水力發電工程中應十分重視其自動化系統。

1、水力發電的優勢

水力發電的優勢主要在于以下兩個方面：（1）環境優勢。水力發電即借助水位的落差將水能轉變成電能的技術。目前各個國家都在盡可能使CO2減少排放，實現綠色生產，水力發電作為一種有效清潔的生產模式，其具備著其他發電方式不能相比的環境優勢。火力發電不僅排放CO2，還會產生CO、SO2等有害氣體，不僅造成環境污染，還對人們的身體健康有危害。（2）價格優勢。與火力、核能發電相比，水力發電的價格最低。目前各國原油價格是相當昂貴的，雖然向用戶收取電費，但其生產價值和消費價值是不成正比的。但應用火力發電就能省去燃料費，且我國具有很多江河，具有一定的開發優勢，不僅能夠節約資源，還能使電價降低。

2、水力發電自動化系統存在問題

2.1控制、維護及管理領域的發展不平衡

與維護及管理自動化相比，控制自動化發展較早，但目前只有在財務、物料及人事管理方面應用了控制自動化，在技術管理方面還沒有任何應用。使控制自動化優勢無法充分發揮。維護自動化發展較晚，目前只在計劃及事后維護階段有所應用。國外在20世紀90年代才開始對狀態、預知及遠程維修等技術的研究，而我國目前只處于初級階段[1]。

2.2控制、維護及管理領域互不合作

控制、維護及管理隸屬于三個部門，互相之間沒有信息交流或者很少有交流，決策上也沒有任何聯系。但在實際工作時，各領域的決策都要依靠另外另個領域的實際信息及情況來決定。因此，三者之間互不合作是不科學的。

2.3環境問題

水電工程與其他工程一樣都要付出代價，所以在水電工程建設過程中很容易出現環境問題。其主要的問題包含兩個方面：（1）自然環境。工程建設能夠改變水文條件，，使水域形態的沖淤產生變化，影響著水質、土壤、地震、小氣候以及地下水，想象著動植物、魚類及水中生物等，還影響著景觀及上下游等。（2）社會環境。工程建設影響著土地利用率、人群遷移以及健康等，還影響著周圍環境產生的效益等。

3、水力發電自動化系統的控制措施

水力發電自動化發展越來越顯著，就電力企業來說，對自動化系統加強應用能夠有效提升工作效率，充分滿足人們的需求，在明確了解自動化系統中存在的問題之后，必須采取相應的控制措施，保證自動化系統的正常運行。具體措施為：

3.1集成化

集成化包含的是功能、目標以及信息集成三個部分。功能集成主要是指控制、維護以及管理三個領域實現有機結合，使其構成一個整體，加強三者之間的交流，充分發揮其自動化優勢。目標集成主要是有效結合自動化系統化的可靠性、效益以及性能，建立統一的目標，使企業經濟利益最大化。信息集成主要是有機結合自動化系統中的有效信息，構成統一化系統，保證信息統一協調，推動自動化系統發展。系統集成主要是指從硬件角度出發，系統結合自身需求，集各家之長，應用不同的供貨商產品，當然，在這其中要做好各設備間的操作問題。從軟件角度出發，在用戶友好的基礎上對軟件系統進行優化，即做到既能仿真，又能實干的軟件系統。

3.2智能化

為了實現自動化系統的目標，必須加強系統以及其組合部分的智能化程度，即實現檢測、操作以及決策的智能化。智能化主要指的是完整的系統、控制領域、維護領域、管理領域生產檢測裝置以及執行裝置等，都具備目標、行為態勢、決策以及狀態故障等一系列的分析能力。

3.3分布化

在完整的集成系統中，必須有科學合理的分布部署，包含任務和智能分布化兩個部分。集成和分布的有機結合才能保證各部分的質量。職責以及安全可靠性，系統才能明確分工、信息共享及正常運行，從而使系統具備最好的性能（質量）、效益（經濟及社會效益）、可靠性。

3.4開放性

就水力發電的自動化系統來說，加強其開放性，主要內容包含：（1）各供貨單位供應的系統是不同的，因此電力企業在選擇設備時要集思廣益，并比較其價格。（2）在工作過程中，應不斷加強其軟硬件功能，對于硬件來說，增設新設備，對于軟件來說，開發其新功能，提升系統的利用率，延長其使用時間[2]。

3.5優化水力發電的自動化系統的調度，實現其持續性發展

水利發電的自動化系統應將發電、航運、漁業、灌溉以及防洪有效結合，實現調度優化，從而使綜合效益最大化。其核心是為了水力發電的自動化控制能與水資源的利用相適應。可以實行：（1）大壩對生物的影響、水稻設置、設計景觀等。（2）進行自動化系統的設計過程中由DDC的自動控制向著數據庫管理控制方向轉變，并有效結合漁業、航運、發電等工作，實現最優調度，從而使綜合效益最大化。所以，根據具體的水利工程來研究探討是十分有必要的，這樣能夠促進設計及建設自動化系統，還能推動水利工程和環境之間的穩定健康發展。在規劃設計系統的過程中，必須對各方面的影響及影響程度有明確的了解，以便針對性進行設計及修改系統，并根據可能出現的環境問題采取相應的控制措施。

結論：綜合所述，為了保護環境的同時解決發電量短缺的問題，水力發電是其必然的發展趨勢，在節約能源的同時滿足用戶需求，并使電力企業經濟效益做大化。但目前來說，水力發電的自動化系統仍存在著一定的問題，因此，國家應加大對問題解決的重視力度，保證其正常運行，為電力行業的發展提供良好的助力。

參考文獻：

[1]趙向勇.水力發電自動化系統存在問題及其控制措施[J].中國新技術新產品，2017（15）：65-66.

[2]楊明剛.水力發電自動化系統存在問題以及解決控制措施[J].電工技術：理論與實踐，2015.

（作者單位：江西贛能股份有限公司居龍潭水電廠）