电气自动化在水利水电工程中的应用分析

杨济舟

(辽宁观音阁水力发电有限责任公司，辽宁 本溪 117100)



电气自动化在水利水电工程中的应用分析

杨济舟

(辽宁观音阁水力发电有限责任公司，辽宁 本溪 117100)

水利水电工程是促进我国经济发展、维持人们正常生活的一项重要且必需的工程。目前，中国水利水电工程中已经广泛应用了电气自动化技术，不仅能够保证水利水电工程系统的正常运行，还能够实现水电工程自动化运转的目标。文章首先对电气自动化进行了概述，并分析了电气自动化在水利水电工程中的具体应用以及应用情况，以期为广大水利水电工作者提供借鉴。

电气自动化；水利工程；应用；智能控制

随着科学技术的发展，水利水电工程中也逐渐开始应用先进的设备和技术，不仅提高了工作人员的工作效率，还提升了水利水电工程带来的经济效益。水利水电工程不仅能够给用水困难的地区带来帮助，还能调节洪涝灾害，降低自然灾害的发生率，确保广大人民群众的生命安全，维持我国经济的稳定发展。因此，在水利水电工程中应用电气自动化技术是一项惠国惠民的举措。

1　电气自动化及系统组成概述

1.1水利水电工程中电气自动化应用概述

电气自动化指的是把当今网络信息技术与电子信息技术等结合为一体的新型技术。电气自动化大大提升了生产自动化的发展速度，不仅节省了大量的人力物力，还为人们的生活带来更多的便捷。电气自动化如今经过长足的发展，已经更加广泛的应用到了当前社会的方方面面，例如电梯、公交、地铁以及工厂自动化生产线等。电气自动化技术作为当今科技日新月异发展下的新兴技术，对我国当前的生产力和生产水平的发展有着极其重要的推动作用，而且有助于增强我国整体经济发展的速度。

1.2水利水电工程电气自动化系统组成

目前，科学技术已经完全渗透到了水利水电工程中，为其实现了自动化操作的运行模式。电气自动化系统是结合计算机技术、专用智能测控装置、可编程序控制器和微机继电保护装置等技术与设备的一个组成系统。

电气自动化系统示意图见图1，由图1所示可以看出是由电气自动化系统包括以太网与现场总线，通过两者连接控制站与所属的智能装置，而后以顺序分层构成分工监控系统。此系统是开放式的，因而能够进行功能扩展，由于分层结构的便捷性，也可按照功能差异对监控对象实施可靠的配置监控，这一监控方式最突出的特点就是灵活性和分散性。为了提高系统的安全性和可靠性，一般采用的都是冗余配置装备，采用的是先进且能够进行升级、控制、检测、保护的技术。从图1可以明显看出，其具有能力较强的人机接口，便于掌控。

2　水利工程中应用电气自动化的意义

2.1监控水利水电工程的运行状况

电气自动化技术应用到水利水电工程中，最突出的作用就是依靠模拟公式监控水利水电工程的运行运作状况，其作用相当于发电机枢纽一般，进而保证所有系统和相关部件都能够正常运行，一旦检测出发电机组出现故障或者隐患的时候，就会瞬时发出警报信号，能够减少检测人员在故障排除时消耗的时间，帮助其尽快找到故障点，从而提高维修人员的工作效率，减少维修时间，避免因为发电机组故障导致的无法供电状态过长，造成经济损失。发电机组的选择可以根据工程的实际规模以及设备性能进行选择。

图1水电站应用电气自动化系统的结构示意图

2.2能够增强水利水电工程的工作速率和质量

电气自动化系统在应用到水电工程中时，一方面通过自动监控运行机制增强安全性和稳定性，另一方面也能够大幅度提高水利工程工作人员的工作效率和质量，保证电力工程企业的效能发展，从而增强整个电力工程企业的经济效益和社会效益。除此之外，电气自动化系统还能够改善原有的复杂且陈旧的工作环境，从而达到转变电源操作方式提高效能的目标。再次，电气自动化在水电工程企业中的应用中借助新型计算机监控技术还能够达到自动处理故障的目标，将工程中存在的隐患消除在萌芽状态。对电厂的整体运营情况进行系统分析，进而保证在发生事故时能够能够及时发现问题，减少维修时间。电气自动化应用在电力工程企业中，降低了对劳动力资源的需求，从而压缩了人力资源成本，同时又提高了企业运作效率，极大的增强了企业的经济效益。

2.3提升运行效益

人工操作的水电系统技术含量低，对水资源的利用率较低，而且发电质量也有所限制。电气化自动系统完美的解决了上述的缺点，可以提高水资源的利用率课发电质量，除此之外，还能够实现计算机、设备的自动操作，在无人值班单位情况下整个工程也能够正常运行，减少了企业成本。电气自动化系统应用中，还具有自动检测电网运行的功能，借助自动检测系统实时监测电力工程负荷运行情况，依据实时监测的详细数据对发电机工作情况做出自动判断，当发电机发生故障时，自动检测系统便能够及时根据故障情况做出迅速判断，若是严重故障则会智能启动备用发电机组，以此来保证工作正常运行。

3　电气自动化在水利水电工程中的具体应用

3.1将电气自动化应用到水利工程时应该注意的问题

科技的发展推动了微电子技术和电子技术的发展，这些技术现已经被应用到人们生活、工作的方方面面。电气自动化系统是一项尤为复杂的运行系统，其中包括很多的具体分支，而且在实际的运行过程中还会受很多不确定因素影响而出现各种各样的问题。水利水电工程的大小在很大程度上决定了其所应用的电站组和设备的类型以及大小，而且不同的设备影响着系统自动化运行的程度。由于水利水电站中包含着大量的工作不同类型的工作方式，因此其运行模式对整个系统的工作效率有着决定性的影响。电气自动化的应用还能够增加水利水电工程的环保性能，提升发电效率。在管理是要做好独立控制工作，避免不同的设备之间出现相互干扰、相互影响的情况。

3.2智能控制水轮发电机组运行

利用电气自动化系统完成自主控制水轮发电机组运行模式主要体现在以下3点：

1)电气自动化技术在水电工程中应用时能够智能管理电力工程发电系统的设备，包括关机、停机、转调等工作环节，智能化管理最大的优势就在于可以少人或者无人管理，依靠自动化系统计算机自动处理工作命令。

2)电气自动化应用到水电工程企业中能够促进企业低碳节能工作的进展，并且能够依据在实际工作中的发电情况设置相应合适的机组进行工作，保证能够在最小耗能的情况下发挥出最大的发电效益。因为在工作中，自动化系统能够依据具体的工作情况去调整多余的发电机组工作状态，例如关闭不需要的机组或者根据需求开启新的机组工作等，保持最大资源利用率，降低无用功。

3)在水利水电工程出现故障时，或者发生了大型事故，例如洪涝等情况，电气自动化系统此时就会自动接管机组，迅速开启紧急备用机组进行发电工作。为保证发电机组的安全，电气自动化系统就会智能的自动断开某些关键的机组。

3.3监测水轮发电机组及关键设备运行状态

电气自动化系统能够通过自动检测系统来检测发电机组的电子和定子，同时还能够对系统中的电路安全状况予以保障，实时监控发电机的运行温度以及负荷状态等，确保其铁芯中的温度保持在一个设定的温度范围中。除此之外，电气自动化系统还能够减低发电机组的制冷系统和润滑度，并且还能够有效监督机组的变速系统。当发电机组某处一旦出现故障，电气自动化系统就会立即监测到，并且智能的采取用对措施，而且还会向检测人员发出紧急警讯和呼叫，确保检测人员及时清楚发生故障的部位，并且及时进行维修，大大减少了检测和维修的耗时，避免了由于发电机组故障带来的经济效益损失。

3.4智能化控制设备

电气自动化系统能够智能控制周围重要的设备和设施，其中包括：各种水泵、油泵、空压机等设备。一旦这些设施或者设备或者出现问题，电气自动化就会自发调控其他设备迅速的进行工作状态，确保工作的正常运行。

电气自动化系统能够对重要的电气设备进行检测、监测、控制一级保护，例如变压器、母线和输电线等。

电气自动化能够实时控制水工建筑物的实际运行状态，并且能够对发电机组进行实监测，并且还能够监督管理拦污闸的畅通问题，一旦发生阻塞，就可提醒维修工人进行通阻工作。同时还能够智能控制水位的高低，使其保持在合理位置，而且还能够利用电气自动化系统饮水压力管。

3.5设备选型及自动化设计

科技的不断进步下，水利水电工程自动化的应用程度不断提升，其中包含的尖端智能科技因子也越来越多，进而使得其所需的自动化元件也越来越多，其在水利水电工程中所带来的作用也就更加的明显和重要。当前，发电机自动化应用还存在着不足，例如元件灵敏度不强、稳固性不足以及准确度不够高等，因此在一定程度上影响着水利水电工程的自动控制的安全。这些制约条件使得相关人员必须对设备进行选型和自动化设计。

例如中低水头电站中现在已经广泛的应用了轴流转浆式水轮机。该水轮机的涡轮叶片为导叶协联行动模式，应用此水轮发电机之后，中低水投电站的经济效益得到了极大的提升与增强。汽轮机发电机组制造商有不同的导叶开度和相关曲线的叶片角度，由于涡轮头和下游水位变化，对工厂的实际操作存在较大的限制，实际操作中，水轮机的运行参数与厂商提供的的本身理论参数有着很大的差异，由此导致工作中存在着一些不足，工作效率无法得到更进一步的提升。由此，在实际操作中，技术人员根据电站的实际情况调整了运行相关参数，使其能够在不同的头和上下游水位、手动合作相关导叶，由此进一步优化了联营曲线，在输入了PLC之后，整个发点水轮机的工作效率得到了极大的提升。

4　结　论

水利水电工程与人们的生活息息相关，将电气自动化应用到水利水电工程中，能够在一定程度上提高发电效率，进而提高人们的生活、工作效率，并且带动国家的经济发展。在技术方面，能够对水利水电工程进行监督，检测其存在的故障，并且可以及时发出警报信号，大大提高了维修人员的工作效率。本文主要分析了电气自动化在水利水电工程所发挥的巨大作用，并且论述了电气自动化在水利水电工程的具体应用，希望能够相关的企业和工作人们给予帮助。

[1]张健,王霖.电气自动化在水利水电工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2015(10):108.

[2]杨丽丽.水电工程中电气自动化技术探讨[J].信息与电脑：理论版,2015(11):26-27.

[3]吴子洁,涂明.基于水利水电工程中自动化应用的思考[J].科协论坛(下半月)：2013(02):73-74.

[4]刘沫然.电气自动化在水利水电工程中的应用分析[J].低碳世界,2016(06):86-87.

1007-7596(2016)07-0135-03

2016-05-12

杨济舟(1976-)，男，满族，辽宁本溪人，助理工程师，从事电气检修工作。

TV736

B