电气自动化在水利水电工程中的运用

摘要：水利水电工程是我国基础设施建设中的重要组成部分，能够为国民经济健康发展提供保障。现阶段，世界各国均认识到了发展水利水电事业的重要性，尤其信息化时代背景下，各种科学技术相继涌现，为水利水电工程建设创造了更加广阔的空间。其中，电气化自动技术因其本身具备环保性、高效性、安全性等优势，被广泛应用到水利水电工程中，并取得了显著的应用效果，受到行业人士高度青睐。不仅能够保证水利水电系统稳定运营，还能够有效提高运行效率。促进我国水利水电工程逐渐向科技化趋势发展。然而，由于我国电气自动化技术在研究和应用方面起步较晚，所以与发达国家相比依然存在一定差距。如何能够将其更加合理、有效的应用到水利水电工程中，成为相关专家和学者需要深入研究和探索的关键课题。

关键词：电气自动化技术 水利水电功能成 自动化控制 智能化

中图分类号：TM76    文献标识码：A

Abstract： Water conservancy and hydropower engineering is an important part of China's infrastructure construction， which can provide guarantee for the healthy development of the national economy. At this stage， all countries in the world have recognized the importance of developing water conservancy and hydropower， and especially in the context of the information age， various science and technology have emerged one after another， creating a broader space for the construction of water conservancy and hydropower projects. Among them， because of its environmental protection， high efficiency， safety and other advantages， electric automation technology has been widely used in water conservancy and hydropower projects， has achieved remarkable application results， and been highly favored by industry people. It can not only ensure the stable operation of the water conservancy and hydropower system， but also effectively improve the operation efficiency and promote the gradual development of water conservancy and hydropower projects in China towards the trend of science and technology. However， due to the late start of research and application of electrical automation technology in China， so there is still a certain gap compared with developed countries， and how to apply it more reasonably and effectively to water conservancy and hydropower projects has become a key topic that relevant experts and scholars need to study and explore in depth.

Key Words： Electrical automation technology; Water conservancy and hydropower function; Automatic control; Intellectualization

新時期科技发展日新月异，越来越多先进技术和设施设备应运而生，并广泛应用到水利水电工程中，不仅提高了水利水电工程利润空间，还能够减轻工作人员劳动强度。其中，电气自动化技术作为一项新兴系统化技术，在水利水电工程中得到广泛应用。结合大量实践来看，引入电气工程自动化技术，能够有效提高水利水电工程监控水平，通过对不同系统运行状况进行合理分析，可以及时发现其中存在的问题，并找到薄弱环节，在此基础上针对性采取措施处理，能够从根源上减少或规避质量问题和安全隐患的产生，从而为水利水电工程安全运营奠定基础。

1电气自动化技术概述

1.1电气自动化技术发展情况

电气自动化技术是建立在电子技术、计算机技术等先进技术基础上发展而来的一门新兴学科，虽然发展时间较短，但当前已经广泛融入社会群众工作生活中。近年来，科技发展日新月异，该技术也得到一定优化和完善，并深入渗透到国防、农业、工业等领域，小到开关设计，大到航空航天，都能够看到电气自动化技术的存在。在实际应用中，想要充分发挥电气自动化技术的作用和功能，离不开电力网理论和控制理论的支撑[1]。将其引入水利水电工程中，能够完成系统分析、设计、开发、管理等一系列操作。

1.2电气自动化技术特征

正是因为电气自动化技术是先进科学技术发展到一定程度演变而来的，所以在实际应用中汇集了网络技术、信息技术、电子技术等诸多技术优势，相对于其他技术而言，该技术自动化水平更高，能够有效节约人力、物力、财力的不必要浪费。现如今，电气自动化技术已经广泛深入到人们生活、工作中，例如：在公交、地铁等自动化生产项目发挥关键作用。而水利水电工程作为一项利国利民的基础建设工程，引入电气自动化技术，能够有效提高生产水平，为国民经济建设奠定基础，促进水利事业向科技化趋势不断进步[2]。

1.3水利水电工程电气自动化系统构成

现阶段，计算机网络技术被广泛应用到各行业、各领域的工程建设中，其中包括水利水电工程。结合实践来看，在技术支撑下，水利水电工程能够形成全新自动化模式，基本实现了工程智能监控、无人值班等目标，可以确保电气工程自动化系统安全運营。而系统的构成则需要依赖于计算机技术完成，具体来说，引入智能监控、继电保护、PLC控制器等装置，通过以太网和线缆将各个控制站合理链接，严格按照分层顺序构建电气自动化系统，可以对水利水电工程运行状况进行实时监控。新时期，水利水电工程中应用的电气自动化系统大多具有开放式特点，能够在一定程度上丰富功能，并且基于功能差异，能够使分层分布结构对监控对象进行优化配置，突出了灵活性、分散性特征[3]。除此之外，为了保证水利水电工程电气自动化系统安全运营，还引入了大量冗余配置装备，在此基础上应加强系统维护管理，确保系统始终处于稳定运行状态。

2电气自动化技术应用到水利水电工程中的意义

2.1提高自动化操作水平

科技的迅速发展，为电气自动化技术优化完善奠定了良好基础，使该技术呈现出广阔的发展前景。现如今，越来越多的水利水电工程在建设中引入电气自动化技术，通过该技术可以对整个项目进行优化、完善，同时，可以实时监控水利水电设备运行状况，一旦发现质量问题或安全隐患，系统能够及时发出报警信号，督促员工第一时间解决。由此可以看出，自动化工作模式能够充分保证水利水电工程安全运行，同时创造最大化经济效益[4]。

2.2提高工作效率和质量

在水利水电工程中引入电气自动化技术，能够构建切实可行的监督机制和运行机制，充分保障了工程运行的可靠性和稳定性。在此基础上，还能够减轻系统操作人员的工作强度和工作难度，有利于提高工作效率和质量，能够为水利水电管理企业创造最大化利益。另外，新时期我国水利水电工程建设规模逐渐扩大，运营环境也日益复杂，采用电气自动化技术可以有效提高工程抗风险能力，使其在复杂环境下安全运行。尤其近年来，电气自动化技术不断完善，基本实现了故障隐患自动化处理目标，如此，既可以减少各种事故的发生，又能够降低劳动力的投入量，有利于扩大企业利润空间，为水利水电工程长期稳定运营提供保障。

2.3节能环保

在传统水利水电工程建设、管理过程中，主要通过人工方式获取数据信息。由于工作量较大，加上人为主观因素影响，容易导致获取的信息和实际情况存在差异，不利于为工程建设提供保障，这也使得很多工程存在水资源浪费现象，无法满足可持续发展要求[5]。而引入电气自动化技术可以有效规避以上问题。具体来说，电气自动化技术能够通过精准计算对工程用水量进行合理控制，工作人员在实际操作过程中只需发挥监管职能即可。如此，既能够提高工作效率和质量，还能够对监控系统进行优化完善，从而及时准确地识别水利水电工程运行中存在的问题。众所周知，收集数据信息的主要目标就是对工程运行状况进行合理分析，便于及时发现工程运行中水资源过度浪费、不必要消耗等情况，并第一时间处理，从而使工程运营达到节能环保目标。

2.4规避各种事故发生

由上文分析可以看出，将电气自动化技术应用到水利水电工程中，既能够保证工程安全运营，又能够创造最大化利润空间，同时可以节约劳动力，改善劳动条件，降低人力成本。在此基础上，通过电气自动化技术，还能够对水利水电工程水库径流进行实时监测并合理预报，有利于优化和控制运行曲线。结合水利水电工程运行情况来看，用电高峰期发电量会不断增加，一旦控制不当容易引发安全事故，而通过电气自动化监控系统实时监测电厂参数，可以及时消除安全隐患。即便发生事故，也能够第一时间处理，不仅能够保证电力系统快速恢复正常，有效节约故障处理时间，还能够尽可能减少事故造成的损失。

3水利水电工程中电气自动化技术的具体应用

3.1安装PLC系统

将PLC系统引入水利水电工程中，能够对水利水电工程运行状况进行全过程监督和控制，也是新形势下保障水利工程质量的有效举措。当前，我国水利水电工程在电气自动化技术支撑下大规模安装了PLC系统，并且系统功能性越来越丰富，能够为使用者安全使用提供保障，一旦发现潜在的危险事故，系统会及时发出报警信号，并采取强制措施处理，最大程度地维护使用者安全，同时降低危险事故造成的不良影响。在水利工程实际施工中。施工人员可以将PLC系统和电气自动化技术有机融合，促进系统向智能化、信息化趋势不断进步，以此来提高水利水电工程施工安全性和稳定性。

3.2安装变频器

变频器的主要作用，是通过改变电机的频率和电压，合理调节电机的运行速度，使电机在发挥作用的同时达到启动节能、补偿节能的效果，这也充分满足了新时期可持续发展要求。在此基础上，还可以设置完成各种保护指令，充分保证电气设备运行安全性和稳定性。

3.3实现继电保护自动化

继电保护在水利水电工程中发挥的作用不容小觑，能够对电气控制系统中的二次设备进行安全保护，当前被广泛应用到电力系统中。主要对线路接地、变压器、母线等设备的运行状态进行监督和保护，其运行状况与水利水电工程功能性、安全性息息相关。继电保护技术应用到水利水电工程的电气控制系统中，既能够对二次设备的动力设备进行保护，也能够根据不同设计要求和运行环境进行保护，并且保护方式具有针对性特点，在继电保护连锁回路中添加电气控制二次回路，一旦二次设备出现潜在问题和隐患，继电保护装置就能够及时启动并进行限制，从而保证动力设备安全。另外，在控制系统中出现错误操作时，可迅速的切断供电电源避免二次设备和动力设备的损坏。由此可见，继电保护自动化装置能够为水利水电工程安全运行奠定良好基础，需要给予其相应重视。

4加强电气自动化技术的有效措施

4.1控制发电机组运行状况

将电气自动化技术应用到水利水电工程中，能够对各类设备进行智能管控。与传统人工管控方式而言，不仅能够提高管理水平，还能够减轻人工劳动强度。具体来说，由于近年来我国水利水电工程建设规模逐渐扩大，运营环境日益复杂，所以管理难度也随之增加，并且工作量不断加大，如果仍然采用人工监控方式，则容易受人为主观因素影响，降低管理质量和效率[6]。而电气自动化技术可以有效规避以上问题，能够保证控制管理的精确度，可以根据工作命令自行处理问题和隐患，全面提高工程运营效率。并且，电气自动化系统还能够根据水利水电工程发电情况，合理选择发电机组，能够在保证发电机组稳定运行的情况下，尽可能减少消耗。与此同时，在发电机组运行过程中一旦发生故障，可以通过电气自动化系统自动切换备用設备，保证机组稳定运营。

4.2监督机组和设备的运行状况

在水利水电工程中引入电气自动化技术，还能够构建完善的自动化监控系统。通过安装各种传感器装置，可以实时收集水利水电设备和系统运行参数，并传递给计算机系统进行科学分析，有效处理。相关人员根据运行参数变化情况，可以对设备运行状况进行全面掌握，及时发现其中存在的异常和隐患。并且，电气自动化系统在运行过程中，一旦发现设备参数超过规定数值，则会及时发出报警信号，督促工作人员维修检测，有利于尽快恢复设备运行状况，减少维修检测时间，降低故障造成的不必要损失。

4.3水利水电设备智能化控制

电气自动化技术不仅能够对水利水电工程的关键设备和发电机组进行控制管理，还能够对周围其他设备设施进行智能化控制，包括空压机、泵等。具体来说，通过电气自动化技术，能够完成智能检测、智能控制、智能巡检等一系列工作，确保周围设施设备稳定运行，全面提高水利水电工程智能化管控水平。

4.4自动化设计及设备选型

随着我国水利水电工程质量标准的不断提升，以及功能不断丰富，在建设过程中引入的自动化元件和电气设备也逐渐增多。在提高工程运行效率和风险抵抗能力的同时，也产生了设备元件灵敏性差、协调性不足、准确性较低等一系列问题。这就需要及时引入电气自动化技术，对设备和元件进行优化改进，在此基础上完成自动化设计工作，并对设备进行合理选型，确保设备、元件有效协调、安全运营，从而充分发挥水利水电工程的作用和功能。具体可以从以下两个方面分析。

4.4.1电气自动化技术在轴流浆式水轮机调速器中的实际应用

轴流浆式水轮机是水利水电工程中的重要组成部分，主要安装在中低水头电站中。其组成结构复杂，包括涡轮叶片、导叶等，只有各组件有效协调，充分发挥联动作用，才能够使轴流转浆式水轮机安全运营，从而为电厂创造更大化利润空间。但结合汽轮机发电组制造商产品研发情况来看，由于不同制造商的导叶开度、叶片角度不尽相同，所以产品性能和质量也存在较大差异。这就需要在产品制造过程中引入电气自动化技术，将其应用到轴流将式水轮机调速器中，确保叶片和导液能够有效协调。但结合工厂实际操作情况来看，由于涡轮头河下游水位始终处于动态变化情况，加上不同厂家所提供的产品参数不尽相同，所以机组运行状况也无法得到保障，稍有不慎就会引发各种质量问题和安全隐患。对此，相关单位可以利用PLC可编程器对程序进行改变，在机组调试或机组运行过程中，可以通过不同涡轮头和手动合作相关的叶片、倒也，导叶来优化曲线，在此基础上，通过输入PLC对原有曲线进行修改，使其在实际运营中处于最佳状态。

4.4.2电气自动化技术在水库式电站调速器中的实际运用

水利水电工程的水库电站具有水头范围较大的特征。这类电站中引用的调速器和启动开度，在设计过程中需要按照涡轮机水头进行分析。结合大量实践来看，在涡轮发电站水头较低的情况下运行时，电液调整通常无法达到额定转速，并且此时会有效增大稳压器启动开度，这就需要相关部门及时更换芯片。另外，电阻串联调节值的开放程度会直接决定单位之间的差异。如果电站头低于设计水头，那么单位启动速度则相对较慢，而交换芯片或将串联电阻去除，并利用电气自动化技术，结合电站投水平优化程序，则能够保证开度指标达到额定值。

5结语

综上所述，水利水电工程是一项利国利民的工程，新时期背景下，随着科学技术不断进步，电气自动化技术被广泛应用到水利水电工程建设中，并呈现出了显著的应用优势。为了加深水利水电工程与电气自动化技术的融合，需要各部门提高重视程度，在充分了解电气自动化技术作用和功能的基础上，严格按照水利水电工程建设标准，合理应用该技术，以此来创造最大化经济效益，达到节能环保目标，减少人力资源投入力度。由于我国在电气自动化技术研究和应用方面起步较晚，与发达国家相比仍然存在一定差距，所以需要积极借鉴发达国家成功经验，对该技术进行优化完善，使其更好地应用到水利水电工程中。

参考文献

[1] 杨波.电气自动化技术在水利水电工程中的应用[J].四川水利，2020（S1）：59，63.

[2] 钱磊.论电气自动化在水利水电工程中的应用[J].新型工业化，2021，11（5）：79-80.

[3] 杨振波.电气自动化在水利水电工程中的应用：评《水利工程信息机电综合自动化培训教材》[J].人民黄河，2021，43（5）：164.

[4] 龚霞.电气自动化在水利水电工程中的应用[J].四川建材，2021，47（4）：145-146.

[5] 姚佳兴.电气自动化在水利水电工程中的应用分析[J].长江技术经济，2022，6（S1）：119-121.

[6] 马振斌，孔令敏.水利水电工程中电气自动化的具体应用[J].水电站机电技术，2020，43（11）：18-19.

作者简介：刘莹莹（1990—），女，本科，助理讲师，研究方向为农业水利工程。