电气自动化在水利水电工程中的应用分析

电气自动化在水利水电工程中的应用分析

屈冰、陈强强、张贵霞

中国葛洲坝集团机电建设有限公司，四川成都  610000

摘要：现阶段，水利水电工程一直受到社会大众的关注，众多不同规模的水利水电工程都在如火如荼的建设当中，其中电气自动化的应用是非常重要的内容，同时，也会让水利水电工程施工的时间增加，在工程建设期间，科学应用电气自动化，是提高工作水平与速度最有效的方法之一。基于此，本文就电气自动化在水利水电工程中的应用进行简要分析。

关键词：电气自动化；水利水电工程；应用

在新时代的大背景下，各个行业紧随时代发展步伐，向着更好的方向前进。但发展过程中遇到的挑战不容忽视，对于各个行业的生产经营效率等多方面提出较高要求。将电气自动化在水利水电工程中加以运用，可以有效提高工作效率。

1水利水电中电气自动化技术概述

应用在水利水电中的自动化技术有很多，如可编程逻辑控制器（programmablelogiccontroller，PLC）技术，能够实现自动化控制目标，技术优势显著，应用价值很高。PLC技术在水利水电电气工程中的应用原理如图1所示。此外，在水利水电电气工程中还应用到计算机技术，传统的电气控制以人工控制为主，需要耗费大量的人力。而在计算机技术的支持下，不仅能够实现对自动化程序的高效处理，也可以实现对监控装置的保护，最大限度优化装置性能。同时，计算机技术具有远程监控、数据采集、系统调试、数据分析等多元功能[1]，将其应用于水利水电电气工程，可实时采集系统运行数据，进而评估和判断水电当前的运行状态，及时发现异常情况，保证系统正常运行。根据计算机技术计算得出的相关数据，能够准确统计水利水电的出力大小，并针对不合理的地方进行改进或调整，进而提高水利水电运行的安全性和稳定性。另外，水利电气工程中常应用实时监控技术，并借此搭建“专家系统”，提供语音报警、全球定位系统（global positioning system, GPS）时钟校准等功能，能够全天候地监控和记录监控数据，准确评估水利电气工程设备运行情况，并根据记录的数据信息绘制出水利电气工程设备运行模拟曲线，为机组设备的调度、运行参数的调整提供依据。在监控系统运行过程中，通过远动通信、中央控制主机、控制台等建立联系，能够实时传递各类信息资料，确保监控数据的可靠性和时效性。同时，在水利电气工程自动化控制过程中，结合水利水能变化特征进行调节，掌握水电在自动化运行中消耗的能量，从而判断自动化系统或相关机械设备有无异常。实时监控技术在水利电气工程中的应用原理如图2所示。

图1：PLC技术在水利电气工程中的应用原理

图2：实时监控技术在水电电气工程中的应用原理

2电气自动化在水利水电工程中的主要作用

2.1监测水利水电工程的运行状况

利用电气自动化技术可以实时监控整个水利水电项目的运转情况，一旦出现故障或安全问题，就会立刻启动报警，并对故障类型、故障范围以及故障产生机理进行分析，在最短的时间内进行维护。电气自动化技术具有很高的时效性，能够在较短的时间内进行检修，从而避免了机组长时间的停机，减少了不必要的经济损失，为整个水利水电工程项目的安全运行提供保障。

2.2提质增效

建立和运作自动监控运行体系，提高整个项目的稳定性，使各种设备能够在较好的工作环境下有效工作，同时也能使员工享有更好的工作条件，通过各种生产因素相互配合，为水利水电项目带来较大的社会效益和经济效益。将电气自动化系统和现代计算机网络技术相结合，可以对整个水利水电建设过程进行全面监控，准确评估工程的运行状态，同时根据已有的信息对可能的情况做出快速预测，以便在源头上解决问题。电气自动化具有优越的工作特性，不但减少了对人力资源的使用，还能避免人力作业工作效率较低等问题。

3电气自动化在水利水电工程的具体应用

随着水利水电工程电气自动化系统的逐渐运用，将其与计算机技术、智能测控设备的软硬件相结合，建立一个完整的电气自动化系统，以保证项目的顺利进行。

3.1发电设施和配电设施的自动控制

发电设施和配电设施是水利水电项目中的关键设备，将电气自动化技术引入发电系统能够显著提升设施自动化水平。通过智能化转调相、自动关停机以及智能操作等手段，对发电机组进行有效控制，以机器操作代替人工危险操作，实现全天候严密监测，促进管理工作更加便捷高效，降低人力管理成本。与此同时，自动化装置能及时发现外界不安全因素，对企业安全管理和风险控制起着决定性作用。汛期时，后备机组能够对流量、降水量、水位等主要参数进行实时监控，发现异常情况后及时报警并自动停电，避免对设备的破坏，实现对发电机组及闸门的自动保护，减少经济损失。

3.2设备的统一调控与设计优化

电力设备在水利水电项目中所占比例较高，采用电气自动化技术可以有效进行结构的优化和完善。水利水电项目中，设备的选择和管道的布局非常烦琐，尤其是在设备与配电网的交界点上很可能会发生器件性能不可靠、设备不协调、水闸和电器设备不符等问题，利用自动化技术可以对设备进行最优选择，并对故障进行仿真，通过不断调整使整个系统的工作更加平稳。水利水电工程施工过程中主要涉及水泵、油泵、配电设备、闸机、变压器以及输电线路，采用电气自动化技术能够针对各类关键设备进行控制、切换等综合作业，实现作业过程的自动化，避免人为作业带来的不方便、烦琐以及错误作业等问题，提高资源配置的有效性和合理性。根据机组的工况，科学合理地调整机组的状态，使机组处于最佳状态，从而实现资源的合理分配。

3.3在变电站中的应用

将电气自动化技术应用于变电站中，可以根据情况及时处理问题，当出现重大问题时，系统会发出警告，技术人员可根据报告内容及时修整，保证机器和软件的正常工作，实现理想的控制效果。电气自动化系统功能强大，可以进行模式调整、实时监控及信息预警等。电气自动化系统运行具有全方位和多层次的特点，能够实现理想化的工作状态。目前，变电站广泛应用全微机化设备，增加了电气自动化技术功效，通过计算机电缆实现了监管和调整，获得了良好的工作效果。

3.4设备选择

选择10kV输电线路作为总线，采用电感方式进行电力系统的非同步传动，采用串联电抗器和真空接触器进行电力补偿。根据电网具体条件进行选型，选用合适的绝缘开关和线路，采用母线和子线的方式进行供电，从而实现配电和变压的再分布。选用可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）自动编程供电装置进行内部电力的传输，通过调整电线的分布实现整体的电流配置，从而实现低压和高压之间的相应传输。在水利水电工程中对接地线和过流保护两方面进行研究，从而实现对电网的安全保护。水电项目中，通过一体化的设计和经营方法实现应急照明和事故照明，还可以增加主机保护、高负荷保护、单相接地保护以及电流速断保护等电力保护。采用计算机对上位机、下位机进行实时监控，对多个资源进行集成与配置，从而提高系统运行效率。

4结论

从水利水电工程发电配电设施自动控制、统一调控、线路优化以及设备选型4个方面进行电气自动化应用分析，应用新型电气自动化系统可以全面提高水利水电工程的自动化水平，促进设备运行效率提升，降低故障率，节约人力资源，减少运行成本，更好地服务于国民经济发展。

参考文献：

[1]邹云龙，张琼，吴兵.浅议电气自动化技术在农业水利中的应用[J].电子测试，2020(16):123-124.

[2]顾建伟.基于水利工程的电气自动化技术应用现状及改进策略[J].中国设备工程，2020(21):198-199.

[3]张见刚.探讨水利枢纽工程中电气自动化技术的应用[J].建材与装饰,2020(08):246-247.