水電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用

摘 要：從技術(shù)應(yīng)用實(shí)際來(lái)說(shuō)，不僅降低了工作量，實(shí)現(xiàn)了少人或者無(wú)人值守，節(jié)約了水電站運(yùn)行成本，增加了資源利用率，提高了水電站運(yùn)行以及管理水平，獲得了不錯(cuò)的效益。現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)踐，分析水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用作用和不足，提出優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：水電站；綜合自動(dòng)化；控制技術(shù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0166-02

傳統(tǒng)的水電站控制模式下，存在著設(shè)備笨重和維修量較大等問(wèn)題，需要依靠人工操作，常見(jiàn)各類人工誤操作事件，而且人機(jī)和人人之間的協(xié)調(diào)難度大，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性以及可靠性不高。水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，為水電站自動(dòng)化發(fā)展，提供了有力的技術(shù)支撐。利用微機(jī)系統(tǒng)或者控制單元，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行單元聯(lián)網(wǎng)，強(qiáng)化對(duì)水電站某個(gè)功能單元數(shù)據(jù)信息的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視以及遠(yuǎn)程控制。

1 水電站綜合自動(dòng)化的必要性分析

從水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用作用角度來(lái)說(shuō)，具體如下：①保證電能的質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，電能質(zhì)量高低，主要指標(biāo)為電壓和頻率。這兩個(gè)指標(biāo)受到無(wú)功功率和有功功率的平衡影響。電壓以及頻率的穩(wěn)定性好，則電能質(zhì)量高。傳統(tǒng)的控制模式下，發(fā)電系統(tǒng)電荷出現(xiàn)變化，無(wú)法及時(shí)調(diào)整功率，使得電壓和頻率穩(wěn)定性較低，進(jìn)而電能質(zhì)量低。應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)后，彌補(bǔ)了這一缺陷，提升了電能質(zhì)量。②優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。水電站所處的環(huán)境較為惡劣，尤其是室外工作環(huán)境。傳統(tǒng)的控制模式下，數(shù)據(jù)信息的采集和控制，工作人員要前往工作現(xiàn)場(chǎng)。而實(shí)現(xiàn)了水電站綜合自動(dòng)化后，數(shù)據(jù)信息的采集以及控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，優(yōu)化了人員作業(yè)環(huán)境，同時(shí)減少了出錯(cuò)率。③降低了運(yùn)行成本。水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)組能夠依據(jù)具體情況，自動(dòng)化增加或者減少機(jī)組發(fā)電，提高了水資源的利用率，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益較高。除此之外，若發(fā)生意外，水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能夠報(bào)警并且啟動(dòng)保護(hù)裝置，避免水電站出現(xiàn)系統(tǒng)性崩潰問(wèn)題，減少運(yùn)行故障損失。

2 水電站綜合自動(dòng)化的具體應(yīng)用分析

2.1 站內(nèi)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

實(shí)際應(yīng)用的站內(nèi)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，具體構(gòu)成如下：

（1）發(fā)電站主要設(shè)備控制系統(tǒng)。利用控制系統(tǒng)，能夠直接控制所在區(qū)域，或者采取遠(yuǎn)程控制的方式。具體操作時(shí)，借助控制盤(pán)與控制操作臺(tái)，切換控制開(kāi)關(guān)。

（2）發(fā)電站的自動(dòng)控制系統(tǒng)。因?yàn)榻ㄔO(shè)時(shí)間差異，使用的監(jiān)控系統(tǒng)，其組成差異。在發(fā)電站自動(dòng)化控制中，較為常用的控制形式為遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置、控制盤(pán)、機(jī)器。監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是將發(fā)電站內(nèi)部的各類數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)傳遞給控制所，由其發(fā)布控制命令，驅(qū)動(dòng)控制盤(pán)進(jìn)行控制。

（3）經(jīng)濟(jì)監(jiān)控。水電站內(nèi)部采取的廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。水電站處于一定負(fù)荷下運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組動(dòng)力變化曲線以及機(jī)組運(yùn)行組合等，進(jìn)行相應(yīng)的分析，研發(fā)最優(yōu)分配方案，指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行。采取最優(yōu)運(yùn)行方式，能夠影響自動(dòng)電壓控制AVC以及自動(dòng)發(fā)電控制AG，促使水電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)效益最大化的目標(biāo)。

2.2 大壩計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

使用的大壩計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其自動(dòng)化控制方式如下：①自動(dòng)控制。此控制方式的實(shí)現(xiàn)，是在自動(dòng)控制中設(shè)置自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)，依據(jù)水位參數(shù)，開(kāi)展分析和判斷，進(jìn)而判斷閘門(mén)是否開(kāi)啟或者關(guān)閉，結(jié)合大壩運(yùn)行系統(tǒng)具體情況，向操作盤(pán)發(fā)送操作命令。②遠(yuǎn)程控制。此控制方式的實(shí)現(xiàn)，是在遠(yuǎn)程控制檔中，設(shè)置自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門(mén)的遠(yuǎn)程控制。監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成：①閘門(mén)集中控制設(shè)備系統(tǒng)。運(yùn)行的設(shè)備系統(tǒng)，綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了閘門(mén)安全運(yùn)行，保證了水系周圍居民生產(chǎn)和生活的安全性。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇的是開(kāi)放分布式閘門(mén)集中控制系統(tǒng)，利用主控級(jí)以及現(xiàn)地控制單元級(jí)，實(shí)現(xiàn)各類功能。②工業(yè)電視設(shè)備系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，水電站生產(chǎn)崗位中，部分崗位較為陰暗潮濕，而且噪聲和粉塵較多，威脅著職工的身體健康，利用此系統(tǒng)，進(jìn)行工作環(huán)境監(jiān)測(cè)，及時(shí)優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。因?yàn)榇讼到y(tǒng)由攝像機(jī)、監(jiān)聽(tīng)頭以及云臺(tái)等組成，其中攝像機(jī)能夠?qū)⑸a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)景物的光信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，進(jìn)而傳輸信號(hào)，為后續(xù)分析工作的開(kāi)展，提供相應(yīng)的信息。利用此系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電站運(yùn)行實(shí)際情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，了解實(shí)際存在的問(wèn)題，進(jìn)而改善工作人員的工作環(huán)境。③閘門(mén)現(xiàn)地控制系統(tǒng)。在閘門(mén)啟閉機(jī)室，設(shè)置此系統(tǒng)，利用端子，能夠?qū)⑵浜蜋C(jī)械限位和啟閉機(jī)等相互連接，組成1套機(jī)械，圖1為架構(gòu)圖。不僅具有自動(dòng)控制功能，而且具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

2.3 水庫(kù)水文信息的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

此系統(tǒng)的構(gòu)成，主要如下：①中心控制站。其主要組成包括通信電臺(tái)和電子計(jì)算機(jī)等，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控范圍內(nèi)各個(gè)遙測(cè)站點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的收集和分析，實(shí)現(xiàn)洪水預(yù)報(bào)。除此之外，通過(guò)控制閘門(mén)的開(kāi)啟或者關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)水利調(diào)節(jié)。②遙測(cè)站。其主要組成包括電源設(shè)備和數(shù)傳機(jī)以及雨量計(jì)等，能夠?qū)崿F(xiàn)水文信息和雨量信息等的收集。③信息傳輸通道。利用信息傳輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)中心站與遙測(cè)站的緊密連接。圖2為架構(gòu)圖。

2.4 水力機(jī)組自我保護(hù)系統(tǒng)

水電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用，水力機(jī)組自我保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，具體如下：①緊急事故保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí)，停機(jī)電磁閥操作接力器能夠自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)葉，使得機(jī)組停止運(yùn)行后處于靜止?fàn)顟B(tài)，完成事故處理后再開(kāi)機(jī)。②一般事故保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)調(diào)相解列保護(hù)和發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作等情況，系統(tǒng)會(huì)出于自我保護(hù)，停止運(yùn)行機(jī)組，當(dāng)完成事故處理后再開(kāi)機(jī)。

3 強(qiáng)化水電站綜合自動(dòng)化功能的策略

從目前水電站綜合自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)際來(lái)說(shuō)，存在著缺少管理機(jī)制和工程單位不統(tǒng)一等問(wèn)題，使得工程標(biāo)準(zhǔn)以及安全評(píng)價(jià)不完善。在實(shí)際工作中，因?yàn)槿藛T因素的影響，水電站自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維管理工作不到位，影響著水電站自動(dòng)化運(yùn)行質(zhì)量，因此需要進(jìn)一步改造。

3.1 做好水泵機(jī)組安裝的把控

因?yàn)樗脵C(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的信息，為水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分析以及診斷的初始數(shù)據(jù)，因此必須要保證其初始安裝的質(zhì)量。開(kāi)展水泵機(jī)組安裝作業(yè)前，工程管理人員要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，以便合理應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，認(rèn)真了解機(jī)電設(shè)備技術(shù)信息，制定完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)展機(jī)組安裝作業(yè)時(shí)，對(duì)于底座部分，要做好仔細(xì)勘察，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及方案，進(jìn)行工程質(zhì)量的檢驗(yàn)[1]。

3.2 引入人工智能

從發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，水電站綜合自動(dòng)化的智能化水平不斷提升，水電站基本實(shí)現(xiàn)了少人值守，甚至是無(wú)人值守。應(yīng)用綜合自動(dòng)化控制技術(shù)后，工作量減少，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)以及計(jì)算等，發(fā)揮著積極的作用。為了進(jìn)一步提升水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能水平，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷地完善。引入人工智能，發(fā)揮其記錄功能優(yōu)勢(shì)，有效記錄各類數(shù)據(jù)信息，高效處理各類復(fù)雜問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)管控水電站的目標(biāo)。從當(dāng)前人工智能發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，在水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，其功能作用尚未全面發(fā)揮，還需要加大技術(shù)研究，促使系統(tǒng)的有效融合，為相關(guān)工作的開(kāi)展，提供強(qiáng)有力的保障[2]。

3.3 完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

對(duì)目前水電站綜合自動(dòng)化應(yīng)用存在的系列不足，要完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，具體如下：①構(gòu)建綜合信息采集系統(tǒng)。基于原有信息采集，構(gòu)建信息綜合采集系統(tǒng)，使得采集的內(nèi)容精細(xì)化，增強(qiáng)內(nèi)容的實(shí)用性以及實(shí)效性。結(jié)合水電站業(yè)務(wù)實(shí)際需求，完善原有系統(tǒng)，構(gòu)建綜合信息采集體系，實(shí)現(xiàn)信息整合和共享，保證信息的有效性。②完善水利信息網(wǎng)。水電站綜合自動(dòng)化應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)，需要注重完善水利信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)通訊，為相關(guān)工作的開(kāi)展，提供完整的水利信息，進(jìn)而保證此項(xiàng)工作開(kāi)展的效率[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用，能夠起到積極的作用。不過(guò)其功能作用尚未全面發(fā)揮，還需要進(jìn)一步完善。在具體實(shí)踐中，要做好水泵機(jī)組安裝的把控，引入人工智能，完善系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。從系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際來(lái)說(shuō)，若想實(shí)現(xiàn)全面的把控，當(dāng)前的技術(shù)水平有限，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用研究。

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[3]黃興榮，劉仁江.淺談中小型水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技資訊，2014，12（05）：25.

收稿日期：2018-7-10

作者簡(jiǎn)介：盧少軍（1974-），男，大專，主要從事水電站電力系統(tǒng)及自動(dòng)化方面工作。