智能技术在水电自动化设备中应用

智能技术在水电自动化设备中应用

张龙飞

青海黄河水电公司李家峡发电分公司 青海省 尖扎县 坎布拉镇 811900

摘 要：经济发展水平大幅度提高，水电自动化设备的功能也越来越全面，主要得益于智能技术的应用。本论文着重于研究智能技术在水电自动化设备中应用。

关键词：水电自动化设备；智能技术；应用

引言：

中国的水电自动化设备种类繁多，投入使用的数量也逐年增加。智能技术的广泛应用，对水电自动化设备的广泛应用起到了重要的作用。包括辅助设备状态监测设备和机组检测都采用了智能技术，对水电自动化设备的监测和检测功能发挥起到了重要的作用。

一、综合自动化系统中智能技术的应用

（一）基础监控设备

为了顺利实现基础监控设备的自动监控的目的，可以在控制室应用智能技术对设备进行调度和控制。具体的工作中，需要设置监控水位的摄像头，可以直接传输各种信息。所有信息通过设备内部所安装的智能元件准确及时地传输到中控室后，转换成相应的信息视频图像。比如在水电站，如果要监测渠道内的水量，可以采用超声波液位计进行观测，因为超声波液位计设计上是全封闭的，不会与水直接接触，所以传感器的安全性大大提高。工作人员要充分掌握水位，确保观测点的监测数据不会出现错误。为了提高自动化监测的质量，需要在各水电站的前池和进水闸安装摄像头，可以实现远程智能化管理^[1] 。

（二）计算机监控网络系统

应用智能技术可以有效连接水电站内部调度中心和移动互联网，通过运行网络平台，调度员可以更系统地掌握业务发展情况，增强系统的先进性和及时性。根据水电站综合自动化系统的运行状况以及所实现的运行效果，需要的对电站通信网络进行了适当的优化。

（三）系统网络

综合自动化控制系统中，站控层和地面控制层是的重要组成部分，均按照IEEE802.3标准与计算机设备有效连接，发挥智能技术的作用控制网络中各节点的数据传输速率，通常能够有效控制在1000MB/s。硬件设备运行的过程中，通常不会出现异常，这是由于双网冗余结构的应用，系统的运行中提高了可靠性。

二、 自动化控制系统中智能技术的应用

自动化控制系统主要为三个部分组成，即PC端、计算机可编程程序控制器和水电站的分布式控制系统。PC端通过智能化继电保护装置与智能测控装置，使用各种接口进行信息输入和输出，达到智能控制的效果。分布控制系统的运行中，发挥无线网络智能装置的功能和主控机功能，这些功能在智能技术环境中相互协调，可以实现分层监控，也可以实现分布式监控。计算机可编程控制器的应用中，其所发挥的功能可以按照规模分类，也可以按照功能分类，通过划分为不同层次采用相应的控制方式，从而实现智能化操作。

水电站自动控制系统有丰富的功能，这些功能的自动调节和有效使用都需要发挥智能技术的作用，不仅可以完成水电自动化设备的智能管理工作，而且可以独立控制水电站的运行，通信系统得以进一步完善^[2] 。例如，在水电站自动化管理工作中，会自动生成报表，明确信息存储并对设定的参数详细记录，创造良好的条件以确保工作的实施。水电站的智能控制，通过水电站的自动化设备运行情况调度安排，合理制定设备管理方案，积极调整机组负荷状态，采用自动电压控制AVC，结合使用断路器操作技术等等，使管理效率大大提高。由于采用了智能技术，通信系统能够顺利进行水文预报，水电站信息资源得以共享。

三、涡轮螺旋桨调速中可编程逻辑控制器的应用

可编程逻辑控制器作为一种可编程控制器，主要发挥的功能使存储机器内部信息，并对设备执行各种操作指令，诸如逻辑操作、顺序操作、计算操作等指令智能控制。通过操作指令，可以对速度智能调节，更及时地传输数据，从而提高了水电站水轮发电机的轴流调节效率，采用了水轮发电机螺杆，提高了水轮发电机的转速。目前，由于涡轮螺旋桨为不同厂家生产，存在明显的差异^[3] 。在速度方面需要不断提高，还要合理调整，就需要发挥智能技术的作用，并根据实际情况调整螺旋桨运行速度，以保证水电站水轮发电机螺旋桨运行速度能够满足实际生产需要。

四、水库式电站调速器中可编程逻辑控制器的应用

由于水电站在发电过程中水头变化幅度较大，在水下运行中经常出现汽轮机流体调压器失稳，对水电站的发电十分不利。水库式电站的调速器可根据运行情况随时进行调整，以便对水电站的运行速度合理控制。可编程逻辑控制器程序存储器在电站调速器中的应用，当水下水轮发电机的液压装置在运行的过程中产生故障的时候，必须增加串联电阻，更换芯片重新启动机组，然后调整输出差。如果这些措施不能解决上述问题，可采用可编程逻辑控制器编辑程序存储器，使驱动单元的运行速度大大提高^[4] 。

五、微机调速器中可编程逻辑控制器的应用

（一）测频原理

为了提高机组运行的稳定性，可编程逻辑控制器微机调速器广泛应用于水电站自动化设备中，其具有特定的频率测量原理。经隔离变压器后，发电机端电压电视频率信号经过隔离之后进行滤波处理为方波信号，向可编程逻辑控制器传输，这个信号的一个特点使可以对可编程逻辑控制器的计数器进行控制。另一种是频率方波信号，通过积分更高的频率或电压转换原来的频率信号为电压信号，电气柜内的转速表可以将这种信号充分利用起来发挥指示作用

^[6] 。

（二）自工况下空载与负载运行

可将单位频率信号和电网频率信号输入可编程逻辑控制器，计算单位频率值和电网频率值。当机组频率没有超过电网频率的时候，控制导叶接力器的开度增大，水轮发电机组流量也增加，机组的运转速度提高，使机组频率实时自动跟踪电网频率。水轮发电机组在运行的过程中，通过采集交流电的频率信号，合理控制其反馈到控制水轮发电机导叶开合角度，对水轮发电机的输出功率予以控制，通过反馈控制原理，就可以稳定发电机的运转速度。应用智能技术控制水轮发电机，就是应用监控各网的数据对水轮发电机的入水流量进行调整，使发电量间接改变。水轮发电机是在精确并网时设置的，用于实时监控入网和接网的各参数，使水电站的值班人数减少，甚至可以实现无人值班。

结束语：

通过上面的研究可以明确，中国各个地区的水电站建设规模不断扩大，运行情况也存在差异，水电自动化设备的应用效果也各有不同。当前的水电自动化设备要更好地发挥其功能，就需要采用智能技术，使设备的功能更加完善，确保企业整体收益增加。虽然智能技术的不断升级，水电自动化设备在应用智能技术的过程中要需要不断改进，以满足更多的运行需求，获得更高的经济效益。

参考文献：

[1] 李国强. 水电厂电气自动化控制设备稳定性技术探析[J]. 数字化用户, 2019, 025(2):27，32.

[2] 王杰飞, 郝巧玲, 李辉,等. 基于大数据技术的水电站自动化设备运行数据挖掘策略研究[C]// 中国水力发电工程学会继电保护专委会2019年年会暨继电保护专业精益化管理研讨会论文集. 2019.

[3] 梁东. 关于水利水电工程中电气及其自动化系统的智能化应用探讨[J]. 消费导刊, 2019, 000(17):51-52.

[4] 周玥涛. 探究电气及其自动化系统在水利水电工程中的智能化应用[J]. 大科技, 2020, 000(7):62-63.

[5] 徐章恒, 吴潇, 欧阳凌云,等. 某大型水电站自动化元件的应用及技术改造[J]. 中国新技术新产品, 2020，000(3):46-47.

[6] 章光裕, 刘连翔. 基于“互联网+”的水电站管理信息系统设计与实现[J]. 自动化应用, 2019，000(2):93-96.