電氣自動化在水利水電工程中的應用

甘肅甘蘭水利水電勘測設計院有限責任公司 薛祥斌

水利水電工程作為國家發展的重要內容，有著較高的實用價值，通過人飲、灌溉等推動社會經濟的發展，并獲得相應的社會、經濟效益[1]。因此，水利水電工程更加重視對高效、穩定運行的不斷追求。在自動化技術蓬勃發現的當下，通過對電氣自動化技術的有效應用，可以更好地滿足水利水電工程發展的實際需求[2]。通過與互聯網技術、計算機技術、電子技術等的有機結合，實現對水利水電工程運行的實時監控與控制，以增強水利水電工程自身的工作效率以及安全性。因此，在水利水電工程運行過程中，相關人員應重視對電氣自動化技術的深入探究，在充分發揮其功能的同時，為我國水利系統的安全、穩定運行提供可靠保障。

1 電氣自動化技術及其特點

1.1 概念闡述

自動化就是在無人直接參與狀況下，運用控制裝置對受控對象進行有效操縱，讓控制量變為給定值或者是給定信號的過程。而電氣自動化就是由電子信息、網絡信息技術以及電氣設備結合形成的一種體系。電氣自動化系統主要包括智能監測裝置、設備分層系統、計算機技術、可編程序控制器（PLC）等。作為開源系統，能夠依據實際需求隨時對系統功能實施修改，并可以實時對功能之間存在的差異性進行監控，以增強監測方式的靈活性與分散性，同時還能夠增強電氣自動化系統自身的安全性以及可靠性。通過對多部設備的配備，對人機交互的不斷優化，可以更加全面、有效地掌握系統運行實際情況[3]。

電氣自動化系統整體均是運用以太網、現場總線對不同智能裝置、控制站進行連接，并依照一定的分層順序進行分布，不僅可以使系統功能得到有效拓展，還能夠依據功能差異，落實對監控對象的針對性監控[4]。在科學技術迅速發展的當下，網絡信息技術在各行各業中得到了廣泛應用，并產生了重要影響。所以在水利水電工程建設、運行過程中，也逐步發展得到了新的自動化模式，實現了智能化控制。

1.2 特點分析

電氣自動化水平的不斷提升，不僅降低了人力物力的耗費，而且實現了電子技術、計算機技術等集一體的發展，科技的進步使得電氣自動化面臨的挑戰越來越大，重要性也不言而喻，其有效滲透到人們的日常生產和生活中，如公交、地鐵、工廠生產線等。尤其是在水利水電工程中，通過對電氣自動化技術自身便捷性、高效性、廣泛性優勢的充分發揮，提升了效益節約了成本，推動了社會等多方面的迅速持續發展[5]。

2 電氣自動化的作用

2.1 促進生產

在科學技術迅速發展的時代，電子技術、微電子技術得到了明顯提升，而先進技術的應用范圍較為廣泛。將電氣自動化技術應用到水利水電工程中，可以提升工程自身生產與運行的自動化水平。在供水工程中，電氣自動化技術作為水泵機組的重要樞紐，通過對計算公式的有效模擬，實現對水利水電工程的有效監控，進而為水泵機組和相關部件的良好運行提供可靠保障。當檢測到水泵機組出現相應故障隱患時，會發出經濟報警信號，以提升檢修工人人員的工作效率，顯著提升水泵機組運行的安全性與穩定性。在水利水電工程中，所運用的水泵機組十分多樣，需要以水利水電工程規模為依據進行選擇，設備自身性能對水利水電工程的自動化運行有著決定性作用[6]。

2.2 增強經濟效益

電氣自動化系統可提升工程運行的安全性和穩定性，增強經濟效益。第一，有效運用自動化系統能夠提升水利水電工程的運行效率，保證電能質量，并且還能夠減少工作人員自身工作量，避免其出現疲勞工作的問題，同時還能夠使工作環境以及條件得到完善與優化，保證電源的有效性。第二，通過對電氣自動化系統的有效應用，可以通過計算機、監測技術有效檢查實際運行情況，盡可能消除相關的安全隱患，分析實際運營情況，在出現事故后可縮短維修時間，盡早恢系統運營；第三，運用電氣自動化系統，在一定程度上可降低人力物力財力的消耗，節約生產成本，保障經濟效益。

2.3 綠色環保

在傳統的水利水電工程運行過程中，通常由人力完成各種操作，時常會因為工作人員自身的疏忽或者是技術能力的不達標，導致資源的嚴重浪費，這樣會對環境產生污染，與“綠色環保”理念背道而馳。而通過對電氣自動化技術的有效應用，能夠盡可能減少對資源的浪費。

電氣自動化系統能夠運用計算機對工程運行實施有效監測，即便沒有工作人員值班，計算機也能夠保證工程自身的穩定、正常運行。如果工程運行中出現相應問題，自動化系統就會發出技術報警，給予工作人員有效提醒，使其能夠在最短時間內完成維修。并且還可以針對這些問題對相關數據進行收集，既能夠幫助技術人員明確系統中潛在的問題，還能夠在出現短時間內無法解決問題時，幫助技術人員制定備用方案，計量降低故障問題所造成的損失，使水利水電工程企業能夠獲得更加理想的經濟效益。

3 水利水電工程中電氣自動化的內容與實際應用

3.1 電氣自動化的內容

3.1.1 自動檢測水利水電工程中對相關設備參數的實施檢測，可以為水電站的自動化奠定基礎，水利水電工程中的運行機組及其輔助設備、公用設備、建筑物等。通過對設備進行檢測所獲得的參數可以分為兩類，即電類與非電類，其中電類參數包括：電流、電壓、電能等；而非電類參數包括：溫度、流量等。所采用的檢測方法也是多種多樣的，如檢查、檢測、記錄等，其中對參數進行記錄時可以是連續的，也可以是間斷的，而自動檢測可以為電氣自動化各項功能的落實奠定堅實基礎，通過對自動檢測功能的充分利用，可以對水利水電工程產生更加全面的了解，能夠為水利水電工程的安全、穩定運行提供可靠保障。

3.1.2 自動操作

機組自動操作就是在脈沖命令下實現機組及其附屬設備的自動操作。而發出脈沖命令的方式包括：第一，通過中央控制室發出脈沖命令，被稱為集中控制；第二，通過機旁盤發出脈沖命令，被稱為地控制。水利水電工程中的公用設備有空氣壓縮系統、供電系統、排水系統等，電氣自動化能夠實現對公用設備的自動操作。同時，還能夠實現報警系統、通信系統、設備開關的自動化操作。

3.1.3 自動保護

首先，警報動作。在機組出現異常狀況，但不會產生嚴重危害時。如水泵機組定子鐵心、定子繞組、冷卻器和軸承溫度過高、水泵進出口壓力失常、水泵振動和徑向和軸向位移偏大等，自動保護系統能夠及時發出警報，并控制備用機組投入運行，這樣可以在技術人員發現問題后，使其擁有足夠時間落實相關措施，保證對相關問題進行有效解決；其次，停機跳閘。在機組出現異常問題，并且會產生嚴重危害時。如油壓裝置自身油壓異常、軸承溫度出現異常升高等，自動保護系統就會立即停機跳閘。

3.2 電氣自動化技術的實際應用

3.2.1 對水泵機組的控制

在水利水電工程中，水泵機組是其中重要的組成部分，其運行效率能夠在一定程度上對工程自身價值進行體現，所以在水利水電工程中對電氣自動化系統進行應用時需要做到：第一，對水泵機組的運行狀態進行明確控制，使其能夠在無人值守時，能夠實現自動化運行；第二，以水泵機組的實際運行需求為依據，對水泵機組實施有效調整，確保水泵機組的位置，提升其運行水平，使其能夠滿足實際的控制要求。充分發揮電氣自動化系統的優勢，以在水泵機組出現故障時，及時有效地做出報警響應，爭取在最短時間內使設備恢復正常運行。

對水泵機組的智能化管理與控制主要包括：第一，可以對水泵機組實施智能化控制，不需要工作人員的參與；第二，可以對所收集的相關數據實施智能化分析，使水泵機組始終能夠在最為經濟化的轉臺下開展工作。電氣自動化系統能夠以實時數據以及數據庫中的系統指令為依據，對水泵機組中開展工作的書目實施適當調整。例如在出現故障或者是進出口管道參數異常、進出水池水位異常時，電氣自動化系統就會依照實時監測獲得數據，對水泵機組實施智能化控制，并及時對一些機組進行關閉。

3.2.2 照明系統的有效完善

在水利水電工程中照明系統是其中不可缺少的部分，通過對照明系統的不斷完善，對落實綠色環保節能目標具有重要的意義。作為水利水電工程中較為耗能的系統，可以充分運用太陽能，對所存在的能源消耗問題進行解決，注重對潔凈能源的充分運用，同時通過與相關電力照明設備的有機結合，實現對能源的節約與保護。在此過程中需要根據實際的環境情況選用不同的照明設備，例如室內可以運用熒光燈；而在空間比較大、視野比較廣的地方，可以應用無極熒光燈；在技術車間中，因為對現場各個方面均有著較高要求，就需要應用高壓鈉燈，等等。通過對不同設備光源的應用，推動水利水電工程的持續、良好發展。

3.2.3 對重要設備的智能控制

通過對電氣自動化技術的應用，可以實現對重要設施以及設備的智能控制，而重要設備包括：各種油泵、空壓機、水泵等。在相關設備出現故障問題后，自動化系統能控制其他輔助設備迅速進入緊急運行狀態，以確保水利水電工程的穩定、正常運行。對重要的電氣設備而言，如變壓器、數段線路等，電氣自動化能夠對其實施有效檢測與保護；對水利水電工程建筑物所具備的實際運用狀況實施全面監控，對水位高度進行科學控制，對飲水壓力管實施有效保護。

3.2.4 PLC 在閥門中的運用

在水利水電工程運行過程中，會對各類閥門進行自動控制，使其既能實現就地控制又能遠方控制的基本需求，并能與水泵機組自動控制聯動。如果需要開啟閥門時，需要通過PLC 判斷水泵機組事故停機元件未動作，且導水葉處在全關位置。此時運用PLC 判定可以動作后，應自動運行開閥流程，自動開啟壓力油源。拔出鎖定、打開旁通閥并對閥門前后進行平壓。當閥門前后水壓平衡后，即可開啟啟閉閥門的電磁配壓閥；如果需要關閉閥門時，需要通過PLC 啟動關閥流程，自動開啟壓力油源，拔出鎖定，打開旁通閥，關閉啟閉閥門的電磁配壓閥。PLC 的應用如圖1所示。

圖1 PLC 的應用

4 結語

水利水電工程是一項關乎國計民生的重要工程，對社會經濟的良好、長遠發展有著重要影響。而在科技水平不斷提升的時代，電氣自動化技術在水利水電工程中得到廣泛應用，以提升工作效率，降低投入成本，使水利水電工程企業獲得更高的經濟效益。在新時代不斷發展背景下，人們對水利的依賴性不斷增多，為了使水利系統的運行得到不斷強化，提升泵站運行的穩定性，就需要重視水利水電工程自動化、智能化管控水平的提升。雖然電氣自動化技術的應用獲得了一定成績，但相關人員需要重視對其中存在問題的深入研究，借鑒先進經驗，使電氣自動化技術得到不斷完善。這樣可以增強水利系統的穩定性與安全性，降低對人們生活產生的不良影響，提升人們的生活質量與品質。