基于智能技術(shù)的水電廠電氣自動(dòng)化控制方法

王明發(fā)

（沈陽(yáng)藍(lán)通工程分公司 遼寧省沈陽(yáng)市 117101）

在工業(yè)大力發(fā)展以后，現(xiàn)有的水電廠電氣自動(dòng)化控制方法難以達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定性要求，無(wú)法供應(yīng)一片地區(qū)的電力穩(wěn)定運(yùn)行，因此將智能技術(shù)應(yīng)用于水電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中。智能技術(shù)是一種十分具備系統(tǒng)性的技術(shù)，其內(nèi)包含自動(dòng)化控制、信息收集與處理、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，能夠應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，具備十分廣泛的應(yīng)用前景[1]。在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，智能技術(shù)大多側(cè)重于對(duì)人工智能機(jī)器設(shè)備的應(yīng)用，以無(wú)人化操作為前提，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠電氣自動(dòng)化的精準(zhǔn)控制。通過(guò)對(duì)原有自動(dòng)化設(shè)備的智能改造，使之逐漸成為今后電氣工程建設(shè)與發(fā)展的主要方向。傳統(tǒng)的水電廠電氣自動(dòng)化控制方法大多由于自動(dòng)化響應(yīng)能力的提升，而忽略了智能穩(wěn)定效果，從而導(dǎo)致了大多數(shù)的自動(dòng)化設(shè)備都難以穩(wěn)定高效地維持供電，因此本文基于智能技術(shù)研究水電廠電氣自動(dòng)化控制方法。

1 基于智能技術(shù)的水電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)研究

1.1 電氣自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)智能處理

智能技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制器在電氣穩(wěn)定性方面具備極大的理論優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備存在的一些缺陷。如果水電站的控制智能系統(tǒng)需要控制的對(duì)象較多，現(xiàn)有的自動(dòng)化控制設(shè)備就很難對(duì)其施行有效的控制，對(duì)水電站的整條電氣生產(chǎn)體系也會(huì)產(chǎn)生不利影響[2]。因此將智能技術(shù)應(yīng)用在水電廠電氣自動(dòng)化控制體系中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化工程的穩(wěn)定控制。其具體的應(yīng)用流程如圖1所示。

在如圖1所示設(shè)計(jì)主控元件與電路管道的過(guò)程中，還可以建設(shè)一個(gè)能夠精準(zhǔn)跟隨主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的控制系統(tǒng)，作為提升水電站電氣自動(dòng)化控制穩(wěn)定性的反饋機(jī)制，即為伺服系統(tǒng)[3]。直接通過(guò)智能技術(shù)與主機(jī)交流的驅(qū)動(dòng)服務(wù)器最主要的特點(diǎn)就是能夠精確快速地與驅(qū)動(dòng)器變頻系統(tǒng)交流，構(gòu)成交流勵(lì)磁伺服電機(jī)系統(tǒng)。這是變頻技術(shù)的一個(gè)延伸，將能夠受到電極控制的交流電轉(zhuǎn)換為變頻模擬直流電，再通過(guò)變頻系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為晶體管的載波逆變PWM（Pulse Width Modulation）調(diào)節(jié)頻率。由上文所述的伺服系統(tǒng)承載變頻技術(shù)，將交流電外部的驅(qū)動(dòng)器電流環(huán)與位置環(huán)進(jìn)行對(duì)比分析，以此設(shè)計(jì)出新的更準(zhǔn)確的控制算法，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的水電廠電氣自動(dòng)化控制。在此過(guò)程中，可以得到電氣自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行速度曲線。在施行智能技術(shù)在水電站電氣自動(dòng)化控制的過(guò)程中，通過(guò)儀表運(yùn)行速度的下降幅度與電氣自動(dòng)化控制穩(wěn)定性的響應(yīng)時(shí)間可以計(jì)算得到魯棒性變化的波動(dòng)角度，從而通過(guò)智能技術(shù)調(diào)整水電站中的電氣工程運(yùn)行頻率，進(jìn)而提高自動(dòng)化控制的整體穩(wěn)定性和運(yùn)行效率[4]。

與此同時(shí)，這種基于智能技術(shù)的自我調(diào)節(jié)需要能夠結(jié)合水電站電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際需求和當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并縮短反應(yīng)時(shí)間，以便自動(dòng)化設(shè)備能夠及時(shí)做出正確的反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)的過(guò)程就是本文研究的重點(diǎn)[5]。如果能夠?qū)⒎磻?yīng)時(shí)間和運(yùn)行效率控制在一定的范圍內(nèi)，就可以直接確定水電廠電氣自動(dòng)化設(shè)備智能操控的確切實(shí)現(xiàn)。

圖1：基于智能技術(shù)的水電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)流程

圖2：電氣自動(dòng)化比例示意圖

1.2 基于智能數(shù)字處理技術(shù)的自動(dòng)化控制方法

基于上文中電氣自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)智能處理過(guò)程，將智能數(shù)字處理技術(shù)完全與水電廠電氣自動(dòng)化控制方法相結(jié)合，對(duì)該自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行全面控制。此種新型控制方法能夠得到較為直接且理想的控制效果，但是想要完成穩(wěn)定性的優(yōu)化，就需要進(jìn)一步進(jìn)行控制能力提升的改進(jìn)。該智能數(shù)字處理系統(tǒng)將自動(dòng)化設(shè)備作為一個(gè)不做限制傳動(dòng)機(jī)制，通過(guò)曲線進(jìn)行維護(hù)和處理，作為智能數(shù)字處理技術(shù)的動(dòng)力源，使之應(yīng)用于水電廠的電氣自動(dòng)化穩(wěn)定處理中，并構(gòu)建如圖2所示的電氣自動(dòng)化比例示意圖。

如圖2所示，將這樣的電氣自動(dòng)化比例示意圖作為智能數(shù)字處理系統(tǒng)中的動(dòng)力和變速裝置，能夠精準(zhǔn)地確定自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。并隨時(shí)提供智能系統(tǒng)接下來(lái)所需要進(jìn)行的工作步驟和速度位置信息，也可以嘗試將圖3中的電壓信號(hào)源轉(zhuǎn)換為能夠變速的矩陣。智能數(shù)字處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速受到信號(hào)輸入設(shè)備的影響，以響應(yīng)時(shí)間作為執(zhí)行依據(jù)，當(dāng)智能數(shù)字處理系統(tǒng)具備時(shí)間短、穩(wěn)定性高、初始電壓低等特性時(shí)，完全能夠?qū)⑹占降男盘?hào)轉(zhuǎn)換成為電極輸出的角速度，以增強(qiáng)水電廠電氣自動(dòng)化控制裝置的穩(wěn)定性。因此智能數(shù)字處理系統(tǒng)具備極強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)特性，只有當(dāng)位置和速度的信息無(wú)法調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性時(shí)，才能夠以高速閉環(huán)系統(tǒng)作為轉(zhuǎn)換處理機(jī)制。由此可知，智能數(shù)字處理系統(tǒng)的電氣反饋和機(jī)械反饋都能夠顯示其穩(wěn)定平衡能力，設(shè)計(jì)者可以以此作為電氣自動(dòng)化控制方法是否完成優(yōu)化的證明。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

本實(shí)驗(yàn)對(duì)上文中的水電廠電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行模擬仿真，并通過(guò)與傳統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的對(duì)比，判斷文中自動(dòng)化控制技術(shù)是否達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定性效果。使用觸屏端口作為控制界面，其中將siemens TP170A 自有的Protool 作為后臺(tái)軟件，通過(guò)其中的一些功能實(shí)現(xiàn)水電廠電氣的參數(shù)模擬與選定。主機(jī)登陸之后，首先設(shè)定水電廠電氣的基本供電參數(shù)與計(jì)量符號(hào)，將觸屏端口與PLC 通訊頻道串口連接。而通過(guò)外界通道設(shè)定的顯示參數(shù)需要全部傳送到PLC存儲(chǔ)器中，并在PLC 管道無(wú)法控制電氣的自動(dòng)化運(yùn)行時(shí)作為備用通道讀取數(shù)據(jù)。然后根據(jù)觸屏端口的默認(rèn)密碼重新編寫模式代碼，將其中智能性較強(qiáng)的幾項(xiàng)有選擇性地發(fā)送到電腦主機(jī)的驅(qū)動(dòng)器中。最后將觸屏端口的PLC 端與協(xié)議端建立通訊，將觸屏的8 孔接口連接在D 型區(qū)域。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，構(gòu)建15 個(gè)模型進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，最后通過(guò)反復(fù)測(cè)定取平均值，以降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

詳細(xì)記錄上文中實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)Matlab 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，得到如表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

如表1所示，在使用常規(guī)方法進(jìn)行水電廠電氣自動(dòng)化控制的過(guò)程中，波形的峰值和峰谷波動(dòng)幅度較大，明顯高于本文方法。且零點(diǎn)誤差值約為2.96ms，比本文方法的零點(diǎn)誤差2.65ms 高0.31ms。由此可見(jiàn)：使用基于智能技術(shù)的水電廠電氣自動(dòng)化控制方法在穩(wěn)定性方面優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

水電廠中電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)水電廠的正常供電，因此想要安全穩(wěn)定地供應(yīng)一片地區(qū)的電力，就需要最大限度地保證自動(dòng)化控制設(shè)備的穩(wěn)定，本文利用智能技術(shù)對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化處理。實(shí)驗(yàn)證明了文中設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制方法具備更加穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，更適合應(yīng)用在水電廠中，為電力供應(yīng)提供幫助。