電力技術在水利工程中的應用分析

摘要：水利工程在我國經濟發展中具有重要的作用。水利工程在施工的過程中面臨的環境較為復雜，需要保障水利工程在施工過程中的電力保障。為此本文首先分析了水利工程中的發電技術和供電技術，并對電力技術在水利工程中的應用情況進行了分析。

關鍵詞：電力技術;水利工程;應用

水利工程涉及到的技術方面較廣，不僅包括建設施工技術、水利控制技術，電力技術在水利工程中也具有較廣的應用，涉及到水利工程施工的全過程中。本文主要從自動化控制技術、機電一體化技術、供電技術、發電技術等內容，其中對于發電技術，本文主要考慮到水利工程的施工環境和施工條件，介紹了風光互補發電技術，可以為水利工程提供較為可靠的電力供應保障。

1 電力技術概述

1.1 自動化控制技術

自動化控制技術是隨著科技進步和工業生產需要而逐漸發展起來的先進技術，自動化控制技術未來的發展趨勢是和其他相關技術相結合，將自動化控制技術應用在其他行業中。隨著自動化控制技術的發展進步，智能化控制技術逐漸在多個行業中得到了應用[1]。此外，自動化控制技術和水利工程技術兩者之間也存在一定的相似性，將兩者進行結合可以使水利工程施工技術變得更加智能化。智能化符合未來水利工程施工技術的發展方向，自動化只是智能化概念的一部分，智能化不僅包括自動化，還包括感知、分析、思考、判斷、決策者等與智能化相關的技術。

1.2 發電技術

水利工程在施工過程中需要大量的電力供應，但水利工程的施工環境一般較為偏遠，如在偏遠的山區或者通電困難較大的地區，則需要就地進行發電，以滿足施工過程中的電力需求。近年來，隨著可再生能源發電及控制利用技術的提高，尤其是風電和光伏兩種技術較為成熟的發電技術，目前已經在我國的電力領域中得到了廣泛的采用，具有較強代表性的為微電網技術。在水利工程施工區域中，可以利用風光互補發電技術，構建微電網系統，保證施工過程中的電力需求。

1.3 供電技術

如果水利工程施工的地區具有較好的供電環境和供電條件，可以通過設立一定的施工專用變壓器，直接并入大電網為水利工程施工進行供電，但應做到不會造成上級變壓器重載或過載。若不滿足施工專用變壓器直接接入的條件，可以通過架設一定的供電線路的方式，為水利工程施工進行供電[2]。對于變壓器容量的選擇方面，需要考慮到該工程具體的負荷大小情況，合理選擇合適容量的變壓器和線路線徑。施工完成之后，需要拆除該施工臨時變壓器，以降低對大電網的影響。

2 水利工程中的電力技術

2.1 機電一體化技術

電氣控制技術在機械工程領域中的應用較為廣泛，近年來的機電一體化技術的在多個行業中都具有應用。水利工程在施工的過程中，需要采用較多的先進的機電一體化設備，以提高施工的效率和施工的質量。機電一體化產品可以分為控制系統和執行機構等部分，在機電執行機構中，主要包括驅動元件和機電執行機構等兩部分，控制系統主要是根據傳感器接收到的信號，傳輸到信息處理及控制系統中，經過控制系統中的算法進行控制運算，得出合適的機電生產控制策略和控制方案。

在機電一體化技術中，信息處理及控制系統需要依靠傳感器子系統提供數據信息來源，傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。在機電一體化生產中，對機電生產過程采用最優化控制算法，可以提高智能制造的生產水平。在最優化控制系統中關鍵在于對控制算法的選取，在最優化控制算法中，首先可以利用自動控制原理中的能控性矩陣和能觀性矩陣，對機電一體化生產系統進行建模，可以得到狀態空間方程。

2.2 機電一體化的控制方式

機電一體化中所采用的機電生產控制算法的控制模式主要有開環控制系統和閉環控制系統等，對于采用開環方式的控制系統，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據輸出量的情況進行調節，故該種控制系統的控制系統較差。在機電一體化中，若采用開環控制方式，則按照機電產品的功能分解為機電控制子系統和機電執行機構子系統等，并且機電執行機構子系統完全根據控制系統的控制指令來進行機電生產的實際控制，在對機電控制性能要求不高的情況下可以采用開環控制方式[3]。若對產品的控制性能要求較高，則可以采用閉環控制系統。采用那種控制方式，需要根據水利工程的施工特點和施工需求，選擇合適的機電一體化設備，保證施工能夠順利進行。

2.3 風光互補發電技術

水利工程所處的環境較為偏遠，采用風電和光伏發電技術具有較好的條件，可為水利工程施工提高可靠的電力保障。風電一般在晚上出力較大，夜間風電大發，白天出力較小，與光伏出力相反，兩者之間存在互補性。光伏發電的特性與太陽光照強度具有明顯的關系。在有條件的水利工程施工地區，采用風光互補發電技術，可以以較為經濟的方式提供清潔的電力供應。在風光互補發電控制系統中，需要配置一定的蓄電池，保證當風電或光伏度出力較小時，能夠通過蓄電池的放電保證正常的電力供應，風光儲聯合控制系統是目前應用技術較為成熟的發電技術，也已經有較多的實際工程應用。

3 電力技術在水利工程中的應用

3.1 機電控制系統的應用

在水利工程施工的過程中，涉及到較多的機電一體化設備，以提高水利工程的施工效率。在機電一體化設備的控制系統中，采用了大量的控制算法和控制程序。機電控制系統應該具有較好的控制性能，能夠滿足水利工程的施工需要，控制響應應能夠做到及時、迅速并準確執行相關的控制指令。

3.2 風光互補供電技術

若水利工程建設地區的風力發電資源較為豐富，則可以在該地區建設具有一定裝機規模的風電發電機組。考慮到風電發電一般在晚上，為了保證白天水利工程的施工效率和電力需求，同時保證整個發電控制系統的功率穩定，可以配套建設一定的光伏發電控制系統，以達到平滑全天候的發電功率曲線，保證發電控制系統的安全穩定運行。對于風電和光伏的裝機容量的確定，可以通過預測出該水利工程施工中的負荷需求大小，并考慮風電和光伏發電出力系數，進行綜合考慮確定，保證功率能夠達到平滑，滿足施工的電力需求。

3.3 電力自動化化施工技術

隨著科技的進步，水利工程施工技術的自動化水平也同步得到了一定的提高，智能化技術和水利工程施工技術相結合，相互促進，從而進一步提高水利工程施工的技術水平和自動化程度，實現智能化逐漸成為水利工程施工技術所追求的目標。現代化的水利工程施工技術對人的思維的模擬程度較高，可以將人的行為或者思維轉化為數據信息進行處理，并通過計算機控制程序進行合理有效的控制。隨著自動化控制技術和水利工程施工技術的不斷發展，在前沿技術井噴的時代背景下，水利工程施工技術正迎來大變革、大發展的機遇期。隨著科學技術的不斷發展，未來自動化控制技術在水利工程施工技術中的滲透率也將不斷提高，同時兩種技術間相互促進，共同提高各自領域中的技術水平，使自動化和水利工程施工技術不斷向前發展。

4 結論

可靠的電力供應在工程建設領域中較為關鍵，能夠影響工程項目的施工能否順利進行。在水利工程中，應該多采用現代化的電力自動化控制技術、機電一體化技術和供電系統技術，以保證水利工程的施工自動化水平和施工質量，提高水利工程的整體效益。

參考文獻：

[1]徐文博.關于風光互補發電系統在水利工程中的應用[J].科技創新與應用，2015（16）：194.

[2]朱松輝.水利水電工程施工技術若干問題的思考[J].住宅與房地產，2016（15）：101103.

[3]曹博，陳起俊，孫帥.風光發電技術在建筑應用中的實例分析[J].山東建筑大學學報，2011，26（1）：3335.

作者簡介：胡彥明（1977），男，漢族，河北石家莊人，本科，工程師，目前從事水電電網工程工作。