基于智能技術的水電廠電氣自動化控制方法

王明發

（沈陽藍通工程分公司 遼寧省沈陽市 117101）

在工業大力發展以后，現有的水電廠電氣自動化控制方法難以達到預期的穩定性要求，無法供應一片地區的電力穩定運行，因此將智能技術應用于水電廠電氣自動化控制技術中。智能技術是一種十分具備系統性的技術，其內包含自動化控制、信息收集與處理、計算機語言等多個專業領域的知識，能夠應用在各個領域，具備十分廣泛的應用前景[1]。在電氣自動化控制領域，智能技術大多側重于對人工智能機器設備的應用，以無人化操作為前提，實現對水電廠電氣自動化的精準控制。通過對原有自動化設備的智能改造，使之逐漸成為今后電氣工程建設與發展的主要方向。傳統的水電廠電氣自動化控制方法大多由于自動化響應能力的提升，而忽略了智能穩定效果，從而導致了大多數的自動化設備都難以穩定高效地維持供電，因此本文基于智能技術研究水電廠電氣自動化控制方法。

1 基于智能技術的水電廠電氣自動化控制技術研究

1.1 電氣自動化驅動智能處理

智能技術相對于傳統的電氣自動化控制器在電氣穩定性方面具備極大的理論優勢，在實際應用過程中也能夠彌補傳統自動化設備存在的一些缺陷。如果水電站的控制智能系統需要控制的對象較多，現有的自動化控制設備就很難對其施行有效的控制，對水電站的整條電氣生產體系也會產生不利影響[2]。因此將智能技術應用在水電廠電氣自動化控制體系中，能夠實現對電氣自動化工程的穩定控制。其具體的應用流程如圖1所示。

在如圖1所示設計主控元件與電路管道的過程中，還可以建設一個能夠精準跟隨主控系統實現預期目標的控制系統，作為提升水電站電氣自動化控制穩定性的反饋機制，即為伺服系統[3]。直接通過智能技術與主機交流的驅動服務器最主要的特點就是能夠精確快速地與驅動器變頻系統交流，構成交流勵磁伺服電機系統。這是變頻技術的一個延伸，將能夠受到電極控制的交流電轉換為變頻模擬直流電，再通過變頻系統轉換為晶體管的載波逆變PWM（Pulse Width Modulation）調節頻率。由上文所述的伺服系統承載變頻技術，將交流電外部的驅動器電流環與位置環進行對比分析，以此設計出新的更準確的控制算法，從而實現更加精準的水電廠電氣自動化控制。在此過程中，可以得到電氣自動化驅動的運行速度曲線。在施行智能技術在水電站電氣自動化控制的過程中，通過儀表運行速度的下降幅度與電氣自動化控制穩定性的響應時間可以計算得到魯棒性變化的波動角度，從而通過智能技術調整水電站中的電氣工程運行頻率，進而提高自動化控制的整體穩定性和運行效率[4]。

與此同時，這種基于智能技術的自我調節需要能夠結合水電站電氣自動化系統的實際需求和當前的運行狀態，并縮短反應時間，以便自動化設備能夠及時做出正確的反應，這個反應的過程就是本文研究的重點[5]。如果能夠將反應時間和運行效率控制在一定的范圍內，就可以直接確定水電廠電氣自動化設備智能操控的確切實現。

圖1：基于智能技術的水電廠電氣自動化控制技術流程

圖2：電氣自動化比例示意圖

1.2 基于智能數字處理技術的自動化控制方法

基于上文中電氣自動化驅動智能處理過程，將智能數字處理技術完全與水電廠電氣自動化控制方法相結合，對該自動化設備進行全面控制。此種新型控制方法能夠得到較為直接且理想的控制效果，但是想要完成穩定性的優化，就需要進一步進行控制能力提升的改進。該智能數字處理系統將自動化設備作為一個不做限制傳動機制，通過曲線進行維護和處理，作為智能數字處理技術的動力源，使之應用于水電廠的電氣自動化穩定處理中，并構建如圖2所示的電氣自動化比例示意圖。

如圖2所示，將這樣的電氣自動化比例示意圖作為智能數字處理系統中的動力和變速裝置，能夠精準地確定自動化控制設備運行的狀態。并隨時提供智能系統接下來所需要進行的工作步驟和速度位置信息，也可以嘗試將圖3中的電壓信號源轉換為能夠變速的矩陣。智能數字處理系統的轉速受到信號輸入設備的影響，以響應時間作為執行依據，當智能數字處理系統具備時間短、穩定性高、初始電壓低等特性時，完全能夠將收集到的信號轉換成為電極輸出的角速度，以增強水電廠電氣自動化控制裝置的穩定性。因此智能數字處理系統具備極強的驅動特性，只有當位置和速度的信息無法調節其穩定性時，才能夠以高速閉環系統作為轉換處理機制。由此可知，智能數字處理系統的電氣反饋和機械反饋都能夠顯示其穩定平衡能力，設計者可以以此作為電氣自動化控制方法是否完成優化的證明。

2 實驗設計

表1：實驗結果

2.1 實驗準備工作

本實驗對上文中的水電廠電氣自動化控制技術進行模擬仿真，并通過與傳統自動化控制技術的對比，判斷文中自動化控制技術是否達到預期的穩定性效果。使用觸屏端口作為控制界面，其中將siemens TP170A 自有的Protool 作為后臺軟件，通過其中的一些功能實現水電廠電氣的參數模擬與選定。主機登陸之后，首先設定水電廠電氣的基本供電參數與計量符號，將觸屏端口與PLC 通訊頻道串口連接。而通過外界通道設定的顯示參數需要全部傳送到PLC存儲器中，并在PLC 管道無法控制電氣的自動化運行時作為備用通道讀取數據。然后根據觸屏端口的默認密碼重新編寫模式代碼，將其中智能性較強的幾項有選擇性地發送到電腦主機的驅動器中。最后將觸屏端口的PLC 端與協議端建立通訊，將觸屏的8 孔接口連接在D 型區域。為保證實驗結果的準確性，構建15 個模型進行多次實驗，最后通過反復測定取平均值，以降低實驗結果的偶然性。

2.2 實驗結果分析

詳細記錄上文中實驗的各項數據，并通過Matlab 軟件進行數據整理與分析，得到如表1所示的實驗結果。

如表1所示，在使用常規方法進行水電廠電氣自動化控制的過程中，波形的峰值和峰谷波動幅度較大，明顯高于本文方法。且零點誤差值約為2.96ms，比本文方法的零點誤差2.65ms 高0.31ms。由此可見：使用基于智能技術的水電廠電氣自動化控制方法在穩定性方面優于傳統方法。

3 結束語

水電廠中電氣自動化控制設備的穩定運行關系到整個水電廠的正常供電，因此想要安全穩定地供應一片地區的電力，就需要最大限度地保證自動化控制設備的穩定，本文利用智能技術對此進行了優化處理。實驗證明了文中設計的自動化控制方法具備更加穩定的數據，更適合應用在水電廠中，為電力供應提供幫助。