李曜

國電西藏尼洋河流域水電開發(fā)有限公司，中國·西藏 林芝 860000

1 引言

電力能源在中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，一直發(fā)揮著不可替代的作用。中國的電力能源通過火電、水電、核電與新能源發(fā)電組成，在火電與水電有著十分重要的位置?，F(xiàn)階段，隨著環(huán)境保護(hù)理念逐漸深入，水力發(fā)電的發(fā)展前景也變得越來越好，其不僅有效提升了電力體系改革速度，還更好地實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保生產(chǎn)。因此，為了使水利發(fā)電的質(zhì)量與效益得到進(jìn)一步提升，國家就更要提高水電站的建設(shè)力度，要積極促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中的合理應(yīng)用。通過該項(xiàng)技術(shù)能使相關(guān)工作人員的工作強(qiáng)度得到緩解，同時(shí)有效提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而使水電站的經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提高[1]。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站中應(yīng)用的意義

2.1 提高工作安全系數(shù)

在水電站中進(jìn)行電氣自動(dòng)化應(yīng)用能使其中的電氣設(shè)備進(jìn)行高效、準(zhǔn)確地自動(dòng)工作，進(jìn)而更好地避免由于操作不當(dāng)而引發(fā)的安全事故。在設(shè)備運(yùn)行過程中，如果發(fā)生問題，相關(guān)工作人員也能在監(jiān)控系統(tǒng)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，確保水電站的正常運(yùn)行。除此之外，將電氣自動(dòng)化技術(shù)在水電站的各個(gè)工作環(huán)節(jié)中進(jìn)行合理應(yīng)用，減少人力資源成本，提高工作安全性。

2.2 有利于工作穩(wěn)定性

從整體分析，水電站能保障電能輸出，應(yīng)用電氣自動(dòng)化，能對設(shè)備的工作情況進(jìn)行掌握，然后生成監(jiān)督日志，若設(shè)備或者鏈接出現(xiàn)的問題，則能及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，運(yùn)營商便可以快速解決，避免了異常問題的出現(xiàn)。除此以外，應(yīng)用自動(dòng)化，還實(shí)現(xiàn)了對水電站設(shè)備的全程監(jiān)督，減少了由于人為因素所引發(fā)的故障。

2.3 創(chuàng)造運(yùn)行效益

電氣自動(dòng)化技術(shù)一般是通過計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)來對相關(guān)工作進(jìn)行控制與操作，在水電站用應(yīng)用該技術(shù)可以確保當(dāng)中的工作在無人值守的情況下也能正常運(yùn)行，進(jìn)而保證運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。為了確保水電站的高效運(yùn)行，就應(yīng)該考慮對發(fā)電機(jī)組的工作效率進(jìn)行提升。相關(guān)工作人員可以通過電氣自動(dòng)化技術(shù)對電網(wǎng)系統(tǒng)具體情況進(jìn)行科學(xué)地分析，對水電站電能的負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，確保所選擇的發(fā)電機(jī)組數(shù)量與型號的合理性。同時(shí)，還要保證發(fā)電機(jī)組能有最佳的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而使水電站可以通過最低的投入實(shí)現(xiàn)最高的電能產(chǎn)量，使水電站能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2.4 有利于確保電能質(zhì)量

在水電站中，電能質(zhì)量極其關(guān)鍵。而電壓與工頻是兩個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，電網(wǎng)電壓會(huì)受到無功功率的影響，功率頻率會(huì)受到有功功率的影響。在此種狀況下，電能負(fù)載不穩(wěn)定，且隨著實(shí)際情況不斷出現(xiàn)變化，對操作人員的控制造成非常大的影響。通過自動(dòng)化技術(shù)，能有效優(yōu)化水電站的這類現(xiàn)象，保障電壓能在合理范圍內(nèi)，從而使電能質(zhì)量得到提升。

3 水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)檢測方面

自動(dòng)檢測技術(shù)是電氣自動(dòng)化在水電站中應(yīng)用的前提。在水電站的供電過程中，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)是否正確采集是維護(hù)機(jī)組正常工作的前提條件，然而人工采集具有一定的滯后性，數(shù)據(jù)精確度不高，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)采集不及時(shí)的狀況，而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)對供電過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)全面的整合，自動(dòng)巡檢，保證在最短的時(shí)間內(nèi)獲得最清楚和全面的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對供電電網(wǎng)的24 小時(shí)不間斷監(jiān)測。利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以將機(jī)組在電氣和水機(jī)等方面的電流、電壓、溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的檢測，將設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)以數(shù)據(jù)化的方式呈現(xiàn)，并進(jìn)行具體地分析，一旦數(shù)據(jù)參數(shù)出現(xiàn)異常，那么自動(dòng)化控制中的微機(jī)控制系統(tǒng)就可以根據(jù)不同的問題做出針對性的解決，從而激發(fā)保護(hù)程序，提高了水電站在運(yùn)行過程中的安全指數(shù)[3]。

3.2 PLC 技術(shù)的應(yīng)用

在大部分的水電站建設(shè)過程中當(dāng)中，軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)都發(fā)揮了十分重要的作用，可以使水電站的運(yùn)行效率得到巨大提升。在對其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，水輪機(jī)的水頭與水位會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，需要通過相關(guān)參數(shù)再結(jié)合PLC 技術(shù)對水輪機(jī)進(jìn)行合理調(diào)整。PLC 可以根據(jù)相應(yīng)的指令來對水輪機(jī)內(nèi)部信息進(jìn)行有效執(zhí)行，從而達(dá)到調(diào)節(jié)速度與傳輸數(shù)據(jù)的目的。

首先，如果下游水位出現(xiàn)變化，通過手動(dòng)的方式把葉片重新組合，使葉片的組合曲線處于最佳狀態(tài)。其次，要對之前的葉片組合曲線進(jìn)行改善，同時(shí)合理調(diào)整PLC，使水輪機(jī)的渦輪螺旋槳保持在最佳速度。與此同時(shí)，通常情況下，水庫式水電站水頭變化相對較大，對于其調(diào)速器與啟動(dòng)開度的設(shè)計(jì)都是以水輪機(jī)為基礎(chǔ)。不過一旦出現(xiàn)水電站水頭降低或者水輪在低水頭運(yùn)行的現(xiàn)象，那么要通過更換開孔指示器的新膜或者連接電阻的方式來進(jìn)行氣動(dòng)開啟，如果水電站的實(shí)際水頭比設(shè)計(jì)水頭小很多，那么需要將連接電阻去掉。最后，在使用PLC 的過程中，應(yīng)該通過磁頭的高度對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而確保水電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 自動(dòng)保護(hù)方面

水電站作為影響居民日常生活，甚至威脅居民生命財(cái)產(chǎn)安全的基礎(chǔ)民生建設(shè)，在實(shí)踐過程中。也要重視其自動(dòng)保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對水電站運(yùn)行的質(zhì)量控制。例如，微機(jī)保護(hù)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對供電、水機(jī)等各方面數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)測和保護(hù)，確保設(shè)備在工作運(yùn)行時(shí)，所承受的電氣和水利壓力在可控的數(shù)據(jù)閾值內(nèi)，一旦超過臨界點(diǎn)，可以通過微機(jī)自動(dòng)化設(shè)施的預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)自我保護(hù)，確保用電安全。并且在設(shè)備運(yùn)行的過程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以對運(yùn)行過程中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存檔，以保證在工作狀態(tài)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的連續(xù)監(jiān)控，在設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，具有可追溯的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，提升了水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，發(fā)揮了電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要價(jià)值。例如，水電廠空氣中的含水量很大，具有較高的腐蝕性威脅，應(yīng)該為發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置防水保護(hù)層，隔絕空氣中的水分,防止因?yàn)樗指g而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題。而利用自動(dòng)保護(hù)程序可以有效監(jiān)測系統(tǒng)中的含水量，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)切斷電源，保護(hù)設(shè)備安全。

4 水電站電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的展望

隨著中國科技水平的不斷提升，使電氣自動(dòng)化技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，并廣泛地應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。在水電站中想要對電氣自動(dòng)化工程進(jìn)行有效應(yīng)用，就應(yīng)該明確其應(yīng)用方向?，F(xiàn)階段，水電站中系統(tǒng)的運(yùn)行相對復(fù)雜，在當(dāng)中通常都需要利用多個(gè)子系統(tǒng)組合來進(jìn)行工作，并且各個(gè)水電站的實(shí)際情況還有所差異，所以為了使水電站可以穩(wěn)定運(yùn)行，就需要在電氣自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中加強(qiáng)對仿真技術(shù)的應(yīng)用，通過仿真技術(shù)不僅能對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，還可以對電氣設(shè)備進(jìn)行性能調(diào)試與優(yōu)化，使水電站工程項(xiàng)目能順利實(shí)施。與此同時(shí)，隨著智能化技術(shù)的進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域都朝著智能化方向發(fā)展。因此，在水電站中提高智能化技術(shù)的應(yīng)用水平也是十分重要的，通過該項(xiàng)技術(shù)能使水電站工程的結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，對當(dāng)中的設(shè)備進(jìn)行智能化保護(hù)，利用智能化管理使水電站的運(yùn)行過程得到有效監(jiān)控，同時(shí)將運(yùn)行過程中存在的問題信息進(jìn)行收集，并進(jìn)行自動(dòng)預(yù)防與警告，進(jìn)而使系統(tǒng)的運(yùn)行變得更加穩(wěn)定對水電站工程項(xiàng)目實(shí)施中存在的問題及時(shí)地處理，使水電站工程項(xiàng)目的自動(dòng)化控制水平得到提升。

在當(dāng)前日益注重AI 技術(shù)應(yīng)用的今天，利用AI 技術(shù)能有效地減少人力資源成本，并通過應(yīng)用AI 技術(shù)來輔助水電站工程，能更好地分析每個(gè)分部分項(xiàng)的運(yùn)行情況和存在的安全隱患，提升其智能化控制水平。例如，在當(dāng)前日益注重節(jié)能環(huán)保的今天，通過應(yīng)用基于AI 的智能變頻技術(shù)，能結(jié)合系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行情況和實(shí)際運(yùn)行需要的智能分析后，實(shí)現(xiàn)智能變頻的效果，在降低能耗的同時(shí)還能滿足實(shí)際運(yùn)行的需要，同時(shí)還能針對安全問題進(jìn)行預(yù)警和自處理。

5 結(jié)語

綜上所述，科技在飛速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都涌現(xiàn)了越來越多的新技術(shù)，水利水電工程行業(yè)也是如此。電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在水電站運(yùn)行中的有效融合與應(yīng)用，促進(jìn)了水電行業(yè)的進(jìn)步。從自動(dòng)化檢測、自動(dòng)化保護(hù)、自動(dòng)化操作和自動(dòng)化控制這四個(gè)方面入手，不僅有效地減少了人員的工作量，降低了工作強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以更好地實(shí)現(xiàn)對水電站運(yùn)行狀態(tài)的控制，保證供電的安全性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。