浅析水利水电工程电气自动化发展趋势

赵玉忠+谢腾腾+韩锦星

摘 要：我国新建成的一些辉煌的水利水电工程，都与电气自动化的技术有着密不可分的关系，但是电气自动化技术在水利水电工程上的应用趋势向着哪个方向发展呢？本文结合当前电气自动化技术在水利水电工程上的应用，从电气自动化系统建立统一标准、自动化与数字化高度统一和电气自动化操控系统的人性化和开放化，分析了水利水电工程电气自动化的发展趋势。

关键词：水利水电工程；电气自动化；发展趋势

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0122-02

1 引言

随着我国科技水平的快速提升，电气自动化在各行各业中得到了广泛的应用，在这种趋势下，水利水电工程也全面引进了电气自动化技术，并将这种技术与水利水电技术有机结合，电气自动化技术很大程度上提高了水利水电工程的生产管理效率，并大大降低了生产管理成本，也有效的提升了生产管理的水平。近些年来，我国新建成的一些辉煌的水利水电工程，都与电气自动化的技术有着密不可分的关系，但是电气自动化技术在水利水电工程上的应用趋势向着哪个方向发展呢？本文将结合当前电气自动化技术在水利水电工程上的应用，分析一下这个发展趋势，以供大家参考。

2 电气自动化技术在水利水电工程应用的现状

2.1 在水利工程上的应用

在水利工程中，电气自动化技术的应用主要是对水利工程中坝体、进水口、水闸等设施的监控，在水坝坝体上安装水压传感器，实时监控坝体水压的变化情况，同时通过水下摄像机对坝体的表面进行观察，同时控制水库内周围安装的全景摄像头对其周边的状况的监控，如对水库周边山体、排污等进行监控。对于监控出现的故障、隐患和异常情况，及时发出报警，这样可以大大的节省巡视人员的工作量提高工作效率。

在水利工程中调节水量是最常见的工作，在此过程中应用电气自动化技术可以让工作人员在电脑前轻点鼠标就可以完成水闸的开合工作，同时通过其传感器检查水闸的开合状态，通过对水闸开合大小的控制，来控制水流的变化，并通过在水闸上的数据采集器，自动监测水流的流速、水量，实现科学的调度水资源，避免水资源的浪费，如果一并在水闸控制设备上安装远程监控系统对这些机电设备就地监控，一旦发生设备故障，就可以在屏幕上显示故障的位置和原因，这样可以大大节省维修人员的时间，从而提高维修效率。

2.2 在水电工程上的应用

一般情况下水利水电工程都比较庞大，运行的设备种类非常多，即使是同一类设备其型号、运行的参数也不尽相同，甚至有些差异还较大，在这种情况下，只有借助电气自动化技术，才能使这个庞大的系统有效安全的运行。

2.2.1 对水轮发电机的有效调配和控制

在水利水电工程中水轮机发电机组往往是核心，因此水轮机发电机组的实时监控和智能控制就显得非常重要了。由于电力网络中用电负荷是不断变化的，电气自动化技术就可以及时调整水轮发电机组运行的机组数量，同时做好运行机组之间的功率分配，提高有功功率，将无功功率降低，使其保持最佳的经济运行状态。在单组水轮发电机组运行过程中，电气自动化技术可以实现对机组的关机和启动，同时对发电机组的相位、初相位进行调节管理和控制，而且这些工作可以通过设定参数在无人情况下，自动完成。特别是在突发故障和洪涝灾害情况下，一些关键机组必须及时切断，往往电气自动化系统可以及时响应，智能将机组的运行频率降低，投入备用机组，保证系统稳定运行。

2.2.2 监测水轮发电机组的关键设备

水轮发电机组中的关键设备定子和转子往往由于高速转动会发热，这时及时的监测两者的温度就非常重要，这时在发电机组的定子这种安装的温度传感器，可以实时的将定子绕组和铁芯的温度传送到中央控制室，同时对机组的润滑系统、变速系统和制冷系统进行监测，一旦发现其温度超过设定的温度，控制系统将自动发出故障警报，并检查发生故障的部位，以供维修人员及时发现故障原因。

2.2.3 监控维护发电机组的辅助设备

水轮发电机组是一个精密而庞大的设备，围绕发电机组周围的设备有供电设备、润滑设备、制冷设备和通风设备，这些设备种类繁多，各有各的运行参数，电气自动化技术在这时可以像一个大管家一样，通过各的设备上的传感器将设备运行数据进行采集，并通过优化的算法确保这些设备始终运行在最佳状态，一旦其中一台设备发生故障，及时启动备用设备，并作出相应的保护动作，确保故障的影响范围最小

3 水利水电工程电气自动化发展趋势

为水利水电工程行业的发展，就要进一步推广电气自动化技术与水利水电技术的相互结合，制定科学的、可持续的发展计划，在此过程中，一定要创新电气自动化技术在水利水电工程的应用。

3.1 电气自动化建立统一的系统标准

水利水电工程往往由于工程所处环境的不同，在设计上有较大的差异，但是水利水电工程中所完成的特定功能是相同的，如坝体的监控、水闸的提升、水轮发电机组的运行监控管理等内容是相同的，为实现水利水电工程自动化的统一管理和自动化设备的通用化，这样水利水电工程电气自动化技术形成统一的系统标准就是必然趋势，将来在进行水利水电工程中一些通用项目在电气自动化设计过程中，就可以使用这一统一的标准，这样就可以大大的减少工程设计的时间，减少工程论证试验调试等所需的时间，从而减低工程的设计成本，促进水利水电工程电气自动化设计的模块化。

3.2 自动化与数字化高度统一

电气自动化只有与数字化高度的统一，才能实现自动控制的数字化，才能实现电气自动体系之间资源和相关数据的共享与交换，才能使控制的指令在电与光之间无缝交换，进一步实现电气自动化的远程化控制，才能实现水利水电工程的电气自动化与物联网的相互融合，并且有效实现指令的信息化，数据的远距离传输。

3.3 电气自动化技术的人性化和开放化

水利水电工程的电气自动化技术今后会使整个工程成为一个有机的整体系统，这样人机交互就需要更多的人性化，实现工作人员在监控设备采用语言交流方式，即可实现对设备的操控，在一个屏幕上可以任意的调度系统中的每一台设备。同时将这种人机交互界面嵌入到手机或其他移动平台，使其与目前的Adnroid和IOS系统相融合，使工作人员使用自己的移动终端就可以实时查看设备的运行情况。

随着网络的开放化，水利水电工程自动化系统也必须通过高效的信息化使其实现云存储，采用分布式算法将水利水电工程自动控制系统的危险分散化，对一些需要大数据运行的操作，调动网络上的每一台信息化设备进行共同计算，提高系统的运行效率。同时通过开放代码实现自动化控制系统的应用软件全球化采购，大大节约软件开发成本，同时也可以实现各种漏洞的检测，提高系统的安全性。

4 结语

电气自动化技术虽然已经在水利水电工程中以及国民的生活中广泛应用，但随着水利水电事业的不断发展以及人们生活生产中需求的不断提升，在现代信息技术高速发展的形势下，为了水利水电工程经济利益的最大化和生产便捷化，电气自动化的研究和创新仍然必不可少，电气自动化技术仍然处在不断革新和发展的阶段。我们必须吸取先进的经验和技术，不断有针对性地进行技术革新。

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