自动化控制技术在水电厂运行中的应用研究

李鹏飞+王宗+张鹰

摘要：本文从自动化控制技术概述入手，探讨了自动化控制在水电厂运行中具体的应用技术及存在问题，结合水电厂运行特点，针对性的提出了自动控制系统的管理与维护要点，旨在进一步推进自动化控制技术在水电厂运行中的应用和发展。

关键词：自动化控制技术；水电厂运行；应用；管理维护

前言：

现代智能电子技术和计算机技术的发展给水电厂的自动化运行控制提供了可能，这对于提升水电厂运行水平有着积极的意义。

1自动化控制技术概述

顾名思义，自动化控制技术指的就是对生产过程进行自动控制的技术，自动化控制技术，在没有值班人员巡视的情况下也能够实现被控制对象长时间按照预定规律稳定运行。自动化控制技术的应用大大提升了工作效率和质量，在各个控制领域中的应用广泛。

对于水电厂来说，传统水电厂以人工操作运行模式为主，不仅费时费力，且信息传输不够及时和准确，影响了水电厂运行效果。自动化控制技术的应用则能够有效打破人工操作控制模式的局限性，不仅提升了水电厂运行质量和效率，还大大保证了操控人员的安全性[1]。自动化控制技术的应用能够实现对水电厂系统运行状态的监督，实现对各环节数据的采集处理和分析，以此为依据，控制水电厂各个设备及程序按照既定规律运行，以实际情况为基础合理分配各部件工况及工作时间，自动控制系统相当于整个水电厂的大脑，保证水电厂运行的有序性和可靠性。

2自动化控制技术在水电厂运行中的应用

2.1应用技术

2.1.1专家系统技术

专家系统指的是一个或一组人工智能计算程序，其以大量专家知识经验和推理方法为基础，能够解决一系列复杂问题，在众多领域中有着重要的应用。对于水电厂运行的专家系统来说，主要以水电专家知识经验和推理方法为依据，通过知识表达的模式将这些知识经验与方法存储到计算机系统中，系统自动推理输入的问题，并作出反应[2]。早在二十世纪六十年代，专家系统就已经应用到了水电厂运行中，带来了巨大的社会效益和经济效益，是自动控制技术领域中的里程碑之作，意义深远。

2.1.2模糊控制技术

模糊控制即采用模糊数学语言对控制规律进行描述，以此来操纵系统进行工作，仅依靠操作人员经验规律就可以实现模糊控制，其能够代替传统手工控制模式。但需要注意的是，模糊控制也存在一定的局限性，其以操作人员经验规律为基础，存在一定的不确定性。上世纪八十年代，我国开始了模糊控制的应用，能够有效改善系统品质，在水电厂运行控制方面的应用成效显著。但随着计算机技术和互联网技术的发展，模糊控制运行规律不精确的问题逐渐凸显出来，因此其在水电厂运行中的应用也逐渐减少。

2.1.3神经网络技术

神经网络是上世纪八十年代出现的一种新技术，其改良了模糊控制系统和专家控制系统，是自动化控制技术中的新领域，集成了多门学科和专业知识理论。

神经网络控制发展至今取得了众多成就，出现了多种控制结构，实践表明，神经网络控制系统对非线性系统的控制性能最为优良，正是因为神经网络控制技术有着众多优越性，在许多水电厂的自动化控制系统中，都应用了这种技术。

2.2应用问题

2.2.1应变能力不足

自动控制设备系统软件存在一定的技术局限性，在日常运行的过程中，难以结合实际情况、问题和需求实现有效的控制，尤其水电厂运行出现突发问题，应变能力不足。如上文中提到的专家控制系统、模糊控制系统等的软件功能和控制方式都不甚完善，影响了良好控制性能的实现。

2.2.2先天缺陷

指的是人为因素导致的自动控制系统的先天缺陷，众所周知，所有自动化设备程序都是由人来编程开发的，编程员专业水平和技术不可能达到完美，在编程的过程中不可避免的会存在一定的缺陷，使得自动控制系统在应用的过程中不能全面满足水电厂运行实际需要。举例来说，在编程的过程中，编程人员对编制软件掌握不熟练会导致系统功能缺陷，而水电厂运行环节众多、程序复杂，一旦出现异常情况，则可能导致自动化控制系统出现误动作，从而产生事故。

2.2.3软件系统问题

就目前来看，我国许多水电厂运行自动控制系统还采用的是上世纪的软件，存在系统反应速度慢、容易死机等问题，不利于水电厂运行的安全性和可靠性。此外，在软件选型、设计及安装的过程中，并没有以水电厂控制设备规定为基础，使得控制系统功能本身就存在一定缺陷，设备选取、安装或设计不当进一步扩大缺陷，导致水电厂运行存在隐患。

3自动控制系统的管理与维护

首先，应当注意合理的选取和使用自动控制系统软件，水电厂运行的自动化是依靠自动控制系统软件程序来实现的，程序软件的合理选取和使用直接关系到系统运行的可靠性。例如调速器、测速装置、电动阀等作为开机条件的关键器件需要以合理程序为基础进行选用，在使用的过程中，要避免水位淹没机房等房屋设备，可将自动测报系统传感器安装在最低部位，器材选型要保证质量可靠，保证传感器信息传送准确无误，及时观察和监视水位变化，同时可有利于实现自动控制系统的良好调度。在资金条件允许的条件下，要选择质量良好的软件器材定型产品，必要时可以购买进口产品。

第二，应当加强对自动控制系统的监督和管理工作，保证整个水电厂运行信息系统的公开和透明，从而提升自动化技术的应用水平。具体来说，在日常工作的过程中，应当对水电厂生产过程进行实施监督，及时发现和了解水电厂运行和控制过程中存在的问题，并进行控制优化。此外，应当保证生产设备的安全性，加强对技术人员的专业化培训，积极完善水电厂办公环境网络，做好计算机状态检测工作，为自动化控制系统性能的良好实现奠定基础。就目前来看，许多水电厂自动控制系统软硬件设备配置较为完善，但实际控制效果不良好，这与员工专业水平参差不齐有着密不可分的关系，许多员工不了解系统维护要点，甚至没有重视自动控制系统维护工作。因此，水电厂相关管理人员应当建立自动控制系统日常维护制度，以此来保证自动控制系统管理维护工作有制可依，加强日常维护和检修，规范各项自动控制系统操作及管理制度，并做好保密工作，在每一套子系统中设置密码和登陆限制。此外，每天应当做好测报信息的备份工作，为自动控制系统的管理和维护工作开展提供依据。

第三，应当合理安装和售后服务。一般来说，水电厂运行自动控制系统都是从相关企业和机构单位购买而来的，在购买的时候，应当以合同的形式奠定售后服务规定和后期维护规定，得到安装单位的技术支持和培训服务。在安装自动化设备的过程中，安装单位应当无条件提供售后服务，一旦系统运行出现问题，保证能够及时赶到现场进行处理和维修，延长自动控制系统使用寿命，从而保证自动控制系统运行的可靠性和安全性。

结论：

综上所述，相较于传统手工控制模式来说，自动化控制技术在水电厂运行中的应用有着无可比拟的优势。本文简要探讨了专家系统、模糊控制系统及神经网络系统三种自动化控制技术的应用方式，并分析了自动化控制技术在水电厂运行应用中存在的问题，结合水电厂运行特点，给出了水电厂运行自动控制系统管理维护要点，旨在进一步提升自动化控制技术在水电厂运行中的应用水平。

参考文献：

[1]杜熙婷.自动化控制技术在水电厂运行中的应用[J].黑龙江科技信息，2015，19：5.

[2]王聪.水电厂监控系统IEC61850信息建模技术研究及应用[D].中国水利水电科学研究院，2013.

作者简介：

李鹏飛，1981.05，男，汉，湖北省孝感市，本科，助工，研究方向：智能变电站.endprint