自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用研究

李鵬飛+王宗+張鷹

摘要：本文從自動(dòng)化控制技術(shù)概述入手，探討了自動(dòng)化控制在水電廠運(yùn)行中具體的應(yīng)用技術(shù)及存在問(wèn)題，結(jié)合水電廠運(yùn)行特點(diǎn)，針對(duì)性的提出了自動(dòng)控制系統(tǒng)的管理與維護(hù)要點(diǎn)，旨在進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制技術(shù)；水電廠運(yùn)行；應(yīng)用；管理維護(hù)

前言：

現(xiàn)代智能電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給水電廠的自動(dòng)化運(yùn)行控制提供了可能，這對(duì)于提升水電廠運(yùn)行水平有著積極的意義。

1自動(dòng)化控制技術(shù)概述

顧名思義，自動(dòng)化控制技術(shù)指的就是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)，在沒(méi)有值班人員巡視的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)被控制對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間按照預(yù)定規(guī)律穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用大大提升了工作效率和質(zhì)量，在各個(gè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛。

對(duì)于水電廠來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)水電廠以人工操作運(yùn)行模式為主，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且信息傳輸不夠及時(shí)和準(zhǔn)確，影響了水電廠運(yùn)行效果。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用則能夠有效打破人工操作控制模式的局限性，不僅提升了水電廠運(yùn)行質(zhì)量和效率，還大大保證了操控人員的安全性[1]。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電廠系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)對(duì)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集處理和分析，以此為依據(jù)，控制水電廠各個(gè)設(shè)備及程序按照既定規(guī)律運(yùn)行，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)合理分配各部件工況及工作時(shí)間，自動(dòng)控制系統(tǒng)相當(dāng)于整個(gè)水電廠的大腦，保證水電廠運(yùn)行的有序性和可靠性。

2自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用技術(shù)

2.1.1專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)

專(zhuān)家系統(tǒng)指的是一個(gè)或一組人工智能計(jì)算程序，其以大量專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和推理方法為基礎(chǔ)，能夠解決一系列復(fù)雜問(wèn)題，在眾多領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。對(duì)于水電廠運(yùn)行的專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要以水電專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和推理方法為依據(jù)，通過(guò)知識(shí)表達(dá)的模式將這些知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與方法存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動(dòng)推理輸入的問(wèn)題，并作出反應(yīng)[2]。早在二十世紀(jì)六十年代，專(zhuān)家系統(tǒng)就已經(jīng)應(yīng)用到了水電廠運(yùn)行中，帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域中的里程碑之作，意義深遠(yuǎn)。

2.1.2模糊控制技術(shù)

模糊控制即采用模糊數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)控制規(guī)律進(jìn)行描述，以此來(lái)操縱系統(tǒng)進(jìn)行工作，僅依靠操作人員經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就可以實(shí)現(xiàn)模糊控制，其能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工控制模式。但需要注意的是，模糊控制也存在一定的局限性，其以操作人員經(jīng)驗(yàn)規(guī)律為基礎(chǔ)，存在一定的不確定性。上世紀(jì)八十年代，我國(guó)開(kāi)始了模糊控制的應(yīng)用，能夠有效改善系統(tǒng)品質(zhì)，在水電廠運(yùn)行控制方面的應(yīng)用成效顯著。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，模糊控制運(yùn)行規(guī)律不精確的問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，因此其在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用也逐漸減少。

2.1.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的一種新技術(shù)，其改良了模糊控制系統(tǒng)和專(zhuān)家控制系統(tǒng)，是自動(dòng)化控制技術(shù)中的新領(lǐng)域，集成了多門(mén)學(xué)科和專(zhuān)業(yè)知識(shí)理論。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)展至今取得了眾多成就，出現(xiàn)了多種控制結(jié)構(gòu)，實(shí)踐表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)的控制性能最為優(yōu)良，正是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有著眾多優(yōu)越性，在許多水電廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，都應(yīng)用了這種技術(shù)。

2.2應(yīng)用問(wèn)題

2.2.1應(yīng)變能力不足

自動(dòng)控制設(shè)備系統(tǒng)軟件存在一定的技術(shù)局限性，在日常運(yùn)行的過(guò)程中，難以結(jié)合實(shí)際情況、問(wèn)題和需求實(shí)現(xiàn)有效的控制，尤其水電廠運(yùn)行出現(xiàn)突發(fā)問(wèn)題，應(yīng)變能力不足。如上文中提到的專(zhuān)家控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)等的軟件功能和控制方式都不甚完善，影響了良好控制性能的實(shí)現(xiàn)。

2.2.2先天缺陷

指的是人為因素導(dǎo)致的自動(dòng)控制系統(tǒng)的先天缺陷，眾所周知，所有自動(dòng)化設(shè)備程序都是由人來(lái)編程開(kāi)發(fā)的，編程員專(zhuān)業(yè)水平和技術(shù)不可能達(dá)到完美，在編程的過(guò)程中不可避免的會(huì)存在一定的缺陷，使得自動(dòng)控制系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中不能全面滿(mǎn)足水電廠運(yùn)行實(shí)際需要。舉例來(lái)說(shuō)，在編程的過(guò)程中，編程人員對(duì)編制軟件掌握不熟練會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能缺陷，而水電廠運(yùn)行環(huán)節(jié)眾多、程序復(fù)雜，一旦出現(xiàn)異常情況，則可能導(dǎo)致自動(dòng)化控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作，從而產(chǎn)生事故。

2.2.3軟件系統(tǒng)問(wèn)題

就目前來(lái)看，我國(guó)許多水電廠運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)還采用的是上世紀(jì)的軟件，存在系統(tǒng)反應(yīng)速度慢、容易死機(jī)等問(wèn)題，不利于水電廠運(yùn)行的安全性和可靠性。此外，在軟件選型、設(shè)計(jì)及安裝的過(guò)程中，并沒(méi)有以水電廠控制設(shè)備規(guī)定為基礎(chǔ)，使得控制系統(tǒng)功能本身就存在一定缺陷，設(shè)備選取、安裝或設(shè)計(jì)不當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大缺陷，導(dǎo)致水電廠運(yùn)行存在隱患。

3自動(dòng)控制系統(tǒng)的管理與維護(hù)

首先，應(yīng)當(dāng)注意合理的選取和使用自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件，水電廠運(yùn)行的自動(dòng)化是依靠自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，程序軟件的合理選取和使用直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。例如調(diào)速器、測(cè)速裝置、電動(dòng)閥等作為開(kāi)機(jī)條件的關(guān)鍵器件需要以合理程序?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行選用，在使用的過(guò)程中，要避免水位淹沒(méi)機(jī)房等房屋設(shè)備，可將自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)傳感器安裝在最低部位，器材選型要保證質(zhì)量可靠，保證傳感器信息傳送準(zhǔn)確無(wú)誤，及時(shí)觀察和監(jiān)視水位變化，同時(shí)可有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的良好調(diào)度。在資金條件允許的條件下，要選擇質(zhì)量良好的軟件器材定型產(chǎn)品，必要時(shí)可以購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口產(chǎn)品。

第二，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)督和管理工作，保證整個(gè)水電廠運(yùn)行信息系統(tǒng)的公開(kāi)和透明，從而提升自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平。具體來(lái)說(shuō)，在日常工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)水電廠生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和了解水電廠運(yùn)行和控制過(guò)程中存在的問(wèn)題，并進(jìn)行控制優(yōu)化。此外，應(yīng)當(dāng)保證生產(chǎn)設(shè)備的安全性，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn)，積極完善水電廠辦公環(huán)境網(wǎng)絡(luò)，做好計(jì)算機(jī)狀態(tài)檢測(cè)工作，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)性能的良好實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。就目前來(lái)看，許多水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)備配置較為完善，但實(shí)際控制效果不良好，這與員工專(zhuān)業(yè)水平參差不齊有著密不可分的關(guān)系，許多員工不了解系統(tǒng)維護(hù)要點(diǎn)，甚至沒(méi)有重視自動(dòng)控制系統(tǒng)維護(hù)工作。因此，水電廠相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)建立自動(dòng)控制系統(tǒng)日常維護(hù)制度，以此來(lái)保證自動(dòng)控制系統(tǒng)管理維護(hù)工作有制可依，加強(qiáng)日常維護(hù)和檢修，規(guī)范各項(xiàng)自動(dòng)控制系統(tǒng)操作及管理制度，并做好保密工作，在每一套子系統(tǒng)中設(shè)置密碼和登陸限制。此外，每天應(yīng)當(dāng)做好測(cè)報(bào)信息的備份工作，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的管理和維護(hù)工作開(kāi)展提供依據(jù)。

第三，應(yīng)當(dāng)合理安裝和售后服務(wù)。一般來(lái)說(shuō)，水電廠運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)都是從相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)單位購(gòu)買(mǎi)而來(lái)的，在購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)以合同的形式奠定售后服務(wù)規(guī)定和后期維護(hù)規(guī)定，得到安裝單位的技術(shù)支持和培訓(xùn)服務(wù)。在安裝自動(dòng)化設(shè)備的過(guò)程中，安裝單位應(yīng)當(dāng)無(wú)條件提供售后服務(wù)，一旦系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，保證能夠及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理和維修，延長(zhǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)使用壽命，從而保證自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

結(jié)論：

綜上所述，相較于傳統(tǒng)手工控制模式來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。本文簡(jiǎn)要探討了專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三種自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用方式，并分析了自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行應(yīng)用中存在的問(wèn)題，結(jié)合水電廠運(yùn)行特點(diǎn)，給出了水電廠運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)管理維護(hù)要點(diǎn)，旨在進(jìn)一步提升自動(dòng)化控制技術(shù)在水電廠運(yùn)行中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

李鵬飛，1981.05，男，漢，湖北省孝感市，本科，助工，研究方向：智能變電站.endprint