自动化技术在水电站电气工程中的应用及展望

晏迎秋

（广东省源天工程有限公司，广东 广州 511340）

水电站建设中，可以通过电气工程自动化技术的应用，对发电装置进行自动化改进，实现水电站的全面自动化建设，即在无人操作的情况下，系统自动运行发电。还可以整体提升水电站的工作效率，降低因人为操作失误造成的故障发生率，保证电力质量，为水电站带来更高的经济效益和社会效益。本文对自动化技术在水电站电气工程中的应用进行探讨。

1 电气工程自动化概述

现今工业生产领域中，电气工程自动化是应用较为广泛的技术之一，其涉及计算机技术以及电子电气技术等多个技术领域，具备较强的核心实力。电气工程自动化主要的优势在于其自身具备的自动化理念和技术模式，这也是电气自动化在工业生产领域中被广泛应用的主要原因。从电气工程及其自动化技术的发展现状来看，现今的技术水平已经不能彻底满足市场的急切需求，智能化技术则是其今后发展的首要趋势[1]。

（1）随着科学技术的不断发展，电气工程自动化技术已经在多个领域中被广泛应用，并取得了显著的应用效果，尤其在电力行业中的应用更为普遍，不但能够降低员工的工作压力，提高行业工作效率，还有助于有效提升行业的经济效益和社会信誉，备受青睐。

（2）我国现今已经颁布了电气工程自动化的相关应用标准，在很大程度上促进了电气工程自动化的通用性、标准性发展，实现了对操作系统的进一步优化。并且形成了平台开放式的发展模式，在促进相关设备通用性发展的同时，还有效解决了不同厂商产品间存在的内部结构差异问题，为电气工程自动化提供了更加舒适的应用条件。

（3）与计算机信息技术进行相互融合，例如与PLC控制技术的结合等，有效地提高了电力工程自动化的智能程度，使自动化控制系统的操作更为便捷，充分满足了各行业对自动化技术的需求，降低了电气工程自动化系统的运行成本。

2 自动化技术在水电站建设中的应用

（1）自动化技术在油、水、气控制中的应用

利用电气工程技术实施水电站建设，要对各项工作人工的直接参与度进行自动化的控制和管理，利用自动化技术加强对油、水、气系统的管控，保证水电站运行的安全可靠，实现设备的正常运转功能，或采取在系统中应用设备自动开关技术，加强对供水系统相关自动化技术的研发。自动化技术在油、水、气系统的应用需注意：①定期对油泵进行维护检修，提升驱动泵组的运行性能，确保油泵的运行效率，延长油泵的使用时限，有效降低在设备上的成本投入；②控制各项细节性工作，确保细节控制准确无误。

（2）PLC技术在涡轮螺旋桨调速上的应用

多数轴流转浆式水轮机在中低水头水电站建设中具有良好的协调作用，能够在很大程度上提升水轮机的运行效率。实际使用中，水电站中水轮机的水头和水位会发生相应的变化，必须根据商家提供的有关参数利用可编辑逻辑控制器-PLC技术对其进行动态调整。

PLC能够通过相应的操作指令，进行水轮机内部信息的执行和逻辑运算，实现调节速度和传输数据的目的：①当下游水位发生变化时，利用手动方法将叶片进行重新组合，保证叶片的组合曲线最佳；②优化先前叶片的组合曲线，并对具体的PLC单元进行适当调整，确保水轮机涡轮螺旋桨的速度最佳。

（3）PLC技术在水库式电站调速上的应用

水库式水电站运转过程中，其运转水头会产生较大范围的波动变化，造成水下运行汽轮机的液压调节装置不稳定，一旦水头减少，汽轮机的液压调节器就无法控制发电机组进行额定转速的运转，直接影响水电站的运行效率和供电质量。针对这一情况，可在水库式电站的调速器上应用PLC装置，对水库式电站的调速器系统进行科学的优化和改善，合理调整水头高度，实现机组的自动开启和关闭，为水电站的稳定供电提供有效的保障[2]。

（4）PLC在水电站橡胶坝监控系统中的应用

随着社会的发展，用水用电规模不断扩大，许多水资源丰富的地区都建立了小型水电站，橡胶坝作为该类水电站的拦水构筑物，具有强大的节水功能，但也存在很多问题。如，坝顶溢流可能引起共振，使坝袋与坝体之间的水泥基础产生剧烈摩擦，导致坝袋破损；泄漏、自排、热胀冷缩等情况使坝袋内外部压力超出相关规范标准规定值，或因坝袋高度不够，使溢流增大，落差降低。

因此，对橡胶坝进行升降控制和状态监测显得尤为重要，多地水电部门根据自己的实际情况开发了基于PLC技术的小型自动监控系统。实践表明，PLC技术使得自动化系统结构更加简单，也使得修改控制更为容易。

3 电气工程自动化技术效果分析

（1）水电站运转效率

电气工程自动化技术不但精简了水电站的员工，节省劳动力，还便于水电站运转过程中管理工作的开展，有效减少了因工作人员操作失误或对技术掌握不娴熟以及工作态度消极等因素造成的不利影响，降低运转过程中的故障发生率，从而提升水电站的运转效率，推进水电战的运转工作向着高效化、标准化的目标发展。

（2）水电站电力运转

利用自动化仪器对水电站的发电设备进行全自动实时监测，可使得设备维护和调节工作更加便捷，确保水电站发电设备的运转电压和运转频率等指标出于稳定的标准状态，平衡水电站中电网运行无功功率和有功功率之间的能量分配，实现了对电力质量的优化。同时，电气工程自动化技术的应用还能精准、快速检测出水电站电力运转系统的运转情况，并对检测结果进行记录，一旦发现问题便可及时发出警报，降低发电装置的故障发生率。

（3）水电站运行效益

水电站构建自动化实时监控系统，通过计算机对水电站的运转情况进行相应的监控和操作，使水电站在无人操作的情况下可以自主运行，降低运行成本，实现水电站总体效益的有效提升[3]。

4 技术展望

（1）平台统一且独立化发展

电气工程自动化技术在实际水电站建设应用中，因需求不同，致使应用效果存在很大差异，电气工程自动化技术应用应具备针对性的系统平台，以满足不同领域的多方面需求。但因这些平台的维护工作花费较高，在一定程度上造成了严重的资源浪费。因此，随着自动化技术在水电站电气工程中应用的进一步发展，这类平台必定会朝着统一化、独立化的方向发展。

（2）网络系统通用化发展

通用化网络系统的建设也是自动化发展的重要内容之一。网络系统向着通用化方向发展，不但能够更加合理的进行资源配置，还能实现不同平台之间的信息共享，提高信息的精准程度，对电气工程的稳定安全运行提供坚实基础。同时，网络系统通用化发展还能提高电气工程及其自动化技术数据传输工作的效率，为电气工程企业提供更加良好的发展环境，从而进一步推进此项技术的创新发展。

（3）向节能环保化方面发展

环境保护及能源浪费问题是我国新时期急需解决的问题之一，各个领域发展的关注重点都应以节能环保为导向。电气工程自动化在其发展进程中必须提高对节能设计的研发力度，使其朝着生态环保及能源节约的方向持续发展。在确保实现节能环保战略目标的同时，还应降低电气工程的运行成本，实现利益最大化，为相关工程建设创造更高的经济效益和社会效益。

5 结语

电气工程自动化技术在水电站建设中的应用，能够有效减少人力、物力成本投入，并降低因人为因素导致的水电站运行事故的发生概率。同时大大加强了水电站的运行效率，提高了供电质量。水电站建设中必须加强电气工程自动化技术的应用，完善自动化测控系统，以保证水电站自动化运行管理的高效和稳定，更加快速地促使水电站实现可持续发展。