自動化技術在水電站電氣工程中的應用及展望

晏迎秋

（廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 511340）

水電站建設中，可以通過電氣工程自動化技術的應用，對發電裝置進行自動化改進，實現水電站的全面自動化建設，即在無人操作的情況下，系統自動運行發電。還可以整體提升水電站的工作效率，降低因人為操作失誤造成的故障發生率，保證電力質量，為水電站帶來更高的經濟效益和社會效益。本文對自動化技術在水電站電氣工程中的應用進行探討。

1 電氣工程自動化概述

現今工業生產領域中，電氣工程自動化是應用較為廣泛的技術之一，其涉及計算機技術以及電子電氣技術等多個技術領域，具備較強的核心實力。電氣工程自動化主要的優勢在于其自身具備的自動化理念和技術模式，這也是電氣自動化在工業生產領域中被廣泛應用的主要原因。從電氣工程及其自動化技術的發展現狀來看，現今的技術水平已經不能徹底滿足市場的急切需求，智能化技術則是其今后發展的首要趨勢[1]。

（1）隨著科學技術的不斷發展，電氣工程自動化技術已經在多個領域中被廣泛應用，并取得了顯著的應用效果，尤其在電力行業中的應用更為普遍，不但能夠降低員工的工作壓力，提高行業工作效率，還有助于有效提升行業的經濟效益和社會信譽，備受青睞。

（2）我國現今已經頒布了電氣工程自動化的相關應用標準，在很大程度上促進了電氣工程自動化的通用性、標準性發展，實現了對操作系統的進一步優化。并且形成了平臺開放式的發展模式，在促進相關設備通用性發展的同時，還有效解決了不同廠商產品間存在的內部結構差異問題，為電氣工程自動化提供了更加舒適的應用條件。

（3）與計算機信息技術進行相互融合，例如與PLC控制技術的結合等，有效地提高了電力工程自動化的智能程度，使自動化控制系統的操作更為便捷，充分滿足了各行業對自動化技術的需求，降低了電氣工程自動化系統的運行成本。

2 自動化技術在水電站建設中的應用

（1）自動化技術在油、水、氣控制中的應用

利用電氣工程技術實施水電站建設，要對各項工作人工的直接參與度進行自動化的控制和管理，利用自動化技術加強對油、水、氣系統的管控，保證水電站運行的安全可靠，實現設備的正常運轉功能，或采取在系統中應用設備自動開關技術，加強對供水系統相關自動化技術的研發。自動化技術在油、水、氣系統的應用需注意：①定期對油泵進行維護檢修，提升驅動泵組的運行性能，確保油泵的運行效率，延長油泵的使用時限，有效降低在設備上的成本投入；②控制各項細節性工作，確保細節控制準確無誤。

（2）PLC技術在渦輪螺旋槳調速上的應用

多數軸流轉漿式水輪機在中低水頭水電站建設中具有良好的協調作用，能夠在很大程度上提升水輪機的運行效率。實際使用中，水電站中水輪機的水頭和水位會發生相應的變化，必須根據商家提供的有關參數利用可編輯邏輯控制器-PLC技術對其進行動態調整。

PLC能夠通過相應的操作指令，進行水輪機內部信息的執行和邏輯運算，實現調節速度和傳輸數據的目的：①當下游水位發生變化時，利用手動方法將葉片進行重新組合，保證葉片的組合曲線最佳；②優化先前葉片的組合曲線，并對具體的PLC單元進行適當調整，確保水輪機渦輪螺旋槳的速度最佳。

（3）PLC技術在水庫式電站調速上的應用

水庫式水電站運轉過程中，其運轉水頭會產生較大范圍的波動變化，造成水下運行汽輪機的液壓調節裝置不穩定，一旦水頭減少，汽輪機的液壓調節器就無法控制發電機組進行額定轉速的運轉，直接影響水電站的運行效率和供電質量。針對這一情況，可在水庫式電站的調速器上應用PLC裝置，對水庫式電站的調速器系統進行科學的優化和改善，合理調整水頭高度，實現機組的自動開啟和關閉，為水電站的穩定供電提供有效的保障[2]。

（4）PLC在水電站橡膠壩監控系統中的應用

隨著社會的發展，用水用電規模不斷擴大，許多水資源豐富的地區都建立了小型水電站，橡膠壩作為該類水電站的攔水構筑物，具有強大的節水功能，但也存在很多問題。如，壩頂溢流可能引起共振，使壩袋與壩體之間的水泥基礎產生劇烈摩擦，導致壩袋破損；泄漏、自排、熱脹冷縮等情況使壩袋內外部壓力超出相關規范標準規定值，或因壩袋高度不夠，使溢流增大，落差降低。

因此，對橡膠壩進行升降控制和狀態監測顯得尤為重要，多地水電部門根據自己的實際情況開發了基于PLC技術的小型自動監控系統。實踐表明，PLC技術使得自動化系統結構更加簡單，也使得修改控制更為容易。

3 電氣工程自動化技術效果分析

（1）水電站運轉效率

電氣工程自動化技術不但精簡了水電站的員工，節省勞動力，還便于水電站運轉過程中管理工作的開展，有效減少了因工作人員操作失誤或對技術掌握不嫻熟以及工作態度消極等因素造成的不利影響，降低運轉過程中的故障發生率，從而提升水電站的運轉效率，推進水電戰的運轉工作向著高效化、標準化的目標發展。

（2）水電站電力運轉

利用自動化儀器對水電站的發電設備進行全自動實時監測，可使得設備維護和調節工作更加便捷，確保水電站發電設備的運轉電壓和運轉頻率等指標出于穩定的標準狀態，平衡水電站中電網運行無功功率和有功功率之間的能量分配，實現了對電力質量的優化。同時，電氣工程自動化技術的應用還能精準、快速檢測出水電站電力運轉系統的運轉情況，并對檢測結果進行記錄，一旦發現問題便可及時發出警報，降低發電裝置的故障發生率。

（3）水電站運行效益

水電站構建自動化實時監控系統，通過計算機對水電站的運轉情況進行相應的監控和操作，使水電站在無人操作的情況下可以自主運行，降低運行成本，實現水電站總體效益的有效提升[3]。

4 技術展望

（1）平臺統一且獨立化發展

電氣工程自動化技術在實際水電站建設應用中，因需求不同，致使應用效果存在很大差異，電氣工程自動化技術應用應具備針對性的系統平臺，以滿足不同領域的多方面需求。但因這些平臺的維護工作花費較高，在一定程度上造成了嚴重的資源浪費。因此，隨著自動化技術在水電站電氣工程中應用的進一步發展，這類平臺必定會朝著統一化、獨立化的方向發展。

（2）網絡系統通用化發展

通用化網絡系統的建設也是自動化發展的重要內容之一。網絡系統向著通用化方向發展，不但能夠更加合理的進行資源配置，還能實現不同平臺之間的信息共享，提高信息的精準程度，對電氣工程的穩定安全運行提供堅實基礎。同時，網絡系統通用化發展還能提高電氣工程及其自動化技術數據傳輸工作的效率，為電氣工程企業提供更加良好的發展環境，從而進一步推進此項技術的創新發展。

（3）向節能環保化方面發展

環境保護及能源浪費問題是我國新時期急需解決的問題之一，各個領域發展的關注重點都應以節能環保為導向。電氣工程自動化在其發展進程中必須提高對節能設計的研發力度，使其朝著生態環保及能源節約的方向持續發展。在確保實現節能環保戰略目標的同時，還應降低電氣工程的運行成本，實現利益最大化，為相關工程建設創造更高的經濟效益和社會效益。

5 結語

電氣工程自動化技術在水電站建設中的應用，能夠有效減少人力、物力成本投入，并降低因人為因素導致的水電站運行事故的發生概率。同時大大加強了水電站的運行效率，提高了供電質量。水電站建設中必須加強電氣工程自動化技術的應用，完善自動化測控系統，以保證水電站自動化運行管理的高效和穩定，更加快速地促使水電站實現可持續發展。