水利工程建設中電氣技術的應用研究

潮州市潮安區粵潮峙溪河二級水電站有限公司 魏友相

水利工程系統中有很多電氣設備，如變壓器、開關柜、空壓機等，如果這些設備完全依靠人工進行維護和檢修，則需投入大量人力和物力資源，還有可能會出現失誤操作，加大了系統運行故障率。在水利工程中應用電氣自動化技術，能夠對工程實施實時監控和保護，保證水利工程能夠正常運行，提高管理效率。隨著科學技術的不斷發展，電氣自動化技術在水利工程中的應用會更加廣泛。

1 水利工程中電氣自動化技術的應用價值

1.1 工程效益方面

水利工程正常運作、發揮作用需要電氣系統作為強大技術支持，但是一些規模較大的水利工程電氣系統較為復雜，而且隨著水利工程運行年限的延長，電氣設備出現故障的概率越來越高。應用電氣自動化技術，能夠對電氣設備進行調控，提高電氣系統的運行速度，保證電氣系統可正常運行，提高經濟效益。還可及時發現電氣設備運行過程中存在的問題，開啟報警機制，讓運維人員能在第一時間尋找到故障源，對設備進行維修，以免由于水利工程出現電氣事故停止運行，保證水利工程能夠正常運行。

1.2 工作效率方面

科學技術的發展提高了人們的生活水平，帶來了極大的便利，人們的生活也越來越離不開電子技術、網絡技術等科學技術?？茖W技術被廣泛應用于生活、工作中，發揮了重要的作用?，F階段水利工程也已經開始應用電氣自動化技術，借助電氣自動化技術能夠提升生產力，節約成本、降低資源消耗，可對水利工程進行自動化管理。電氣化自動技術能夠充當水輪發動機樞紐的作用，通過模擬數字可對水利工程的運行狀態進行監測，保證監測準確性和有效性。如果水利工程在運行過程中出現故障，電氣自動化技術能夠進行故障識別并發送報警信號，為維修人員帶來了便利。

在大中型水利工程中分布較多電氣設備，運行維護人員在日常維護過程中要花費較多精力，工作效率不高。應用電氣自動化技術能夠建立一體化監控系統，對整個水利工程電氣設備進行實時監控，了解運行狀態，進行遠程監控。管理人員應用PC機或移動設備就能夠掌握水利工程電氣設備狀態，與人工管理相比提高了工作效率[1]。電氣自動化技術還能夠在第一時間對存在故障的部位發出通知，對故障進行定位，方便運維人員分析故障，AI 技術還能夠生成故障解決方案、便于修理，可提高檢修工作效率。

1.3 保證水利工程正常運作

在水利工程中應用自動化系統，可在最大程度提高水利工程的整體運行效率和運行質量，能夠切實降低資源浪費情況，提升資源利用率，對資源進行優化配置，同時在電氣自動化系統中應用先進技術和檢測技術可避免出現故障，保證水利工程能夠持續、高效、安全運行。

2 水利工程中電氣自動化技術的應用方向

2.1 自動檢測

將電氣自動化技術應用于水利工程中，能夠提高自動化管理水平，對各項設備進行自動化檢測，獲取設備運行參數，系統對參數進行分析，可識別設備是否出現異常情況。水利工程中所需要應用的設備種類較多，如：機組、開關、操控設備、輔助裝置等，這些設備都需要進行自動化檢測[2]。相關人員可先從開關機、轉調等方面著手實現各設備的監控和檢測，全面提高設備自動化程度，避免在運行過程中出現故障，保證設備安全、穩定運行。電氣自動化技術應用于水利工程中能夠發揮節能作用，提高環保性能，符合我國可持續發展戰略思想。電氣自動化技術通過了解設備運行狀態，可對實際情況進行調整，如：應用變頻控制技術可減少設備運行期間所需要的能源消耗，通過自動檢測系統計算運行參數。

目前我國很多水利工程都是應用自動化監控技術對設備運行狀態進行檢測，再應用計算機平臺反應相關數據，在計算機平臺上能夠實施管理和控制指令對設備進行控制，達到運營管理目的。這些功能的實施，都需要中心計算機作為強大技術支持，充分利用網絡延伸性，將通信方式、傳感設備、電氣控制設備進行互相融合，形成功能強大的控制運行管理系統[3]。

以水閘管理系統舉例，實施監控功能需完成以下設置：傳感器、電動機設備、控制單元、通訊體系等，應用監控系統接受傳感器發出的數據并對其進行控制和分析，根據系統運行情況對數據進行整理，發出指令，由中心系統向閘門管理系統發出指令進行控制。在這個過程中，電氣自動化技術完成了對水利工程相關系統的控制和管理，能夠實現管理的高效性。在日常應用中，還可利用監控技術對關鍵環節和設備實施遠程視頻，避免由于個別系統出現故障，影響水利工程正常運行。

2.2 設備智能化控制

應用電氣自動化系統中的智能化控制，能夠對水利工程實現智能化管控，保證設備可進行正常開閉，對流程進行控制，可應用最少的人力發揮最大的管控操作作用，應用智能化技術操作計算機，完成智能化操控，可從以下幾方面進行：

設備操作保護。相關人員在對設備進行操作之前，上位機會根據計算機監控情況對系統收集到的信息進行分析，以此判斷設備是否具有操作條件，以免發生人為誤操作情況。如果判定系統不具備操作條件，那么操作人員要根據上位機發出的信息進行設備檢查，核實具體情況，及時采取有效措施進行解決，方可正式啟動。

事故警示。當設備處于異常運行狀態時，自動化系統會根據上位機發出的警示信息和報警信息，提示操作人員。上位機顯示屏會顯示故障的具體位置、情況、原因、時間等相關信息，還會自動將信息在打印機中進行打印，方便操作人員隨時進行查看和登記，能夠對存檔信息進行調取和查閱。

事故應急處理。當水利工程出現故障后，電氣自動化系統會在第一時間啟動應急處理預案，采取有效措施對故障進行處理。如：若突發安全事故或洪澇災害、主機泵發生故障，電氣自動化系統就會立即開啟緊急停機，系統能夠斷開工程機組設備，將出水門及時關閉進行截流，以免因為內外河道水位差較大，導致主機泵出現逆流，從而將損失降到最低。

2.3 在節水灌溉中的具體應用

我國幅員遼闊、地大物博，對于水資源非常短缺，在農業生產和日常生活中經常需要水資源大量投入。水利工程項目的建設和應用是為了提高水資源利用率，充分發揮節水灌溉目的。以往由于技術條件有限，不具備人工控制水閘的能力，導致水資源利用率較低，出現了嚴重的資源浪費[4]。通過水利電氣自動化技術以及計算機控制技術，能夠達到節水灌溉目的。從目前技術應用情況分析，節水灌溉方式多種多樣。如：噴灌、渠道防滲灌溉等。針對不同的灌溉方式，電氣自動化技術能發揮不同的作用，為我國農業生產助力，促進農業產業可持續發展。

在這一技術實施過程中需依靠傳感器、儀表、計算機系統等，了解農作物生產環境和狀態并進行動態監測。如果系統發現土壤中水分較少影響農作物生長，那么會自動開啟灌溉模式，通過傳感器能夠了解灌溉情況并將情況發送至控制中心。由控制中心對電氣設備進行控制，包括灌溉泵、電動閥等開關控制，可保證灌溉順利進行。同時灌溉過程中有標準可依托，會避免出現某個別區域水量過多而其他區域水量過少的情況。應用電氣自動化技術能夠實現精細化灌溉，提高水的利用率、節約用水，在農業生產中發揮著至關重要的作用。

2.4 水處理中的應用

水利工程能夠實現對水質進行檢驗的功能，可根據環保要求對水質進行監控，在對水進行處理時，電氣自動化技術的應用非常重要，其自身有著較高的技術標準。在電氣技術對水進行處理時，主要對水質進行采樣和監測，了解不同水體的質量情況。對于重點監測數據會提高檢測標準，進行嚴格檢測，如重金屬含量和有害菌群密度等污染物含量超標，會影響水資源的利用，造成一定程度資源浪費。電氣自動化技術能夠對水體進行分離，將不同部位的水應用于不同的生活區域，大大提高了水資源的利用有效率，該功能對環境治理也發揮著輔助作用?？衫盟こ淘诓煌瑓^域設置監測點，將監測信息進行整合分析，通過數據可及時判斷出污染源，采取針對性措施進行水質改善，這也是電氣自動化技術的優勢。

2.5 優化設備型號的選擇與自動化設計

我國科學技術水平的不斷提高帶動了電氣自動化技術的發展，促使電氣自動化技術在越來越多的領域應用，為人生生活帶來了諸多便利。分析我國水利工程建設和應用情況，電氣自動化技術是水利工程運行和管理過程中非常重要的技術。在電氣自動化技術的促進下，水利工程逐漸向智能化方向發展，加快了發展速度，工程管理和運行模式也發生了較大變化，如今管理人員和操作人員很多日常工作內容，都可通過電氣自動化技術實現，真正實現了無人化操作，很多只能系統和自動化配件也陸續投入使用，提高了工作效率和質量，可保證水利工程正常運行。

電氣自動化系統在水利工程中，應用科學技術開發了很多專業的智能控制系統和保護裝置，但是在實際運行過程中仍然存在較多問題。如：部分設備靈敏度不足，缺乏穩定性等，對此研發人員要加大對控制系統和相關裝置的設計，提高技術水平，從實際出發設計出更多合適、穩定的系統，保障發電機能夠正常運行，推動水利工程長足發展。

2.6 應用于閘門監控系統

水利工程中閥門監控系統非常重要，是核心系統，可提高遠程自動控制水平。電氣自動化技術的應用，能夠將閥門監控系統連接手動系統，通過進水閘的前部分可對控制組進行設置，在出水閘位置也要對控制組進行設置，這兩個設置能夠互相配合進行合理管控，確保水利工程可正常運行。在對控制組進行管理期間，借助電氣自動化技術能夠進行遠程控制，可對開關進行轉換。與此同時，還要指派專業人員進行全面管理，對各項指標進行分析和整合，如果發現緊急情況必須要立即進行警示，監控水輪發電機層和開關周圍的監控系統。管理人員必須要掌握閘門監控系統運行和關閉狀態的全部情況，并借助操作控制界面進行數據傳輸，確保監控效果。

2.7 智能控制水輪發電機組

在水利工程中應用電氣自動化系統，不僅能夠保證系統可關機操作，還能夠對發電轉調相和調相轉發點進行相應控制。同時，在這個過程中并不需要人工操作，僅僅通過系統就能夠完成操作。電氣自動化系統中核心技術是智能化技術，通過智能化技術，能夠全面了解對水利工程實際運行狀態，可自動切換和啟動發電機組，能夠將負荷合理分配到每個發電機組，完成資源優化、控制運行成本，充分發揮系統的作用。

2.8 監測相關設備的運行狀態

電氣自動化技術可了解發電機組電子和定子的狀態，而且還可檢測電路的運行情況，對發電機組的鐵芯以及定子繞組溫度進行實時檢測。如果發電機的機芯和定子繞組溫度比較高，那么自動化系統會進行報警，然后進行降溫。與此同時，電氣自動化系統還能監測水輪發電機組制冷系統的運行狀況、變速系統運行狀況和潤滑度等。

3 結語

水利工程的運行與人們生活緊密聯系，其工程質量直接影響人們生產生活水平。伴隨著我國科學技術的發展，通過電氣自動化技術能夠對水利工程整體運行情況進行監測，保證水利工程正常運行，提高水資源的利用率，避免資源浪費。在實際工作中，需要根據工程運行情況加大對電氣自動化技術的研究和提升，從而保證水利工程的社會效益和經濟效益。