电气自动化在水利水电工程中的应用

甘肃甘兰水利水电勘测设计院有限责任公司 薛祥斌

水利水电工程作为国家发展的重要内容，有着较高的实用价值，通过人饮、灌溉等推动社会经济的发展，并获得相应的社会、经济效益[1]。因此，水利水电工程更加重视对高效、稳定运行的不断追求。在自动化技术蓬勃发现的当下，通过对电气自动化技术的有效应用，可以更好地满足水利水电工程发展的实际需求[2]。通过与互联网技术、计算机技术、电子技术等的有机结合，实现对水利水电工程运行的实时监控与控制，以增强水利水电工程自身的工作效率以及安全性。因此，在水利水电工程运行过程中，相关人员应重视对电气自动化技术的深入探究，在充分发挥其功能的同时，为我国水利系统的安全、稳定运行提供可靠保障。

1 电气自动化技术及其特点

1.1 概念阐述

自动化就是在无人直接参与状况下，运用控制装置对受控对象进行有效操纵，让控制量变为给定值或者是给定信号的过程。而电气自动化就是由电子信息、网络信息技术以及电气设备结合形成的一种体系。电气自动化系统主要包括智能监测装置、设备分层系统、计算机技术、可编程序控制器（PLC）等。作为开源系统，能够依据实际需求随时对系统功能实施修改，并可以实时对功能之间存在的差异性进行监控，以增强监测方式的灵活性与分散性，同时还能够增强电气自动化系统自身的安全性以及可靠性。通过对多部设备的配备，对人机交互的不断优化，可以更加全面、有效地掌握系统运行实际情况[3]。

电气自动化系统整体均是运用以太网、现场总线对不同智能装置、控制站进行连接，并依照一定的分层顺序进行分布，不仅可以使系统功能得到有效拓展，还能够依据功能差异，落实对监控对象的针对性监控[4]。在科学技术迅速发展的当下，网络信息技术在各行各业中得到了广泛应用，并产生了重要影响。所以在水利水电工程建设、运行过程中，也逐步发展得到了新的自动化模式，实现了智能化控制。

1.2 特点分析

电气自动化水平的不断提升，不仅降低了人力物力的耗费，而且实现了电子技术、计算机技术等集一体的发展，科技的进步使得电气自动化面临的挑战越来越大，重要性也不言而喻，其有效渗透到人们的日常生产和生活中，如公交、地铁、工厂生产线等。尤其是在水利水电工程中，通过对电气自动化技术自身便捷性、高效性、广泛性优势的充分发挥，提升了效益节约了成本，推动了社会等多方面的迅速持续发展[5]。

2 电气自动化的作用

2.1 促进生产

在科学技术迅速发展的时代，电子技术、微电子技术得到了明显提升，而先进技术的应用范围较为广泛。将电气自动化技术应用到水利水电工程中，可以提升工程自身生产与运行的自动化水平。在供水工程中，电气自动化技术作为水泵机组的重要枢纽，通过对计算公式的有效模拟，实现对水利水电工程的有效监控，进而为水泵机组和相关部件的良好运行提供可靠保障。当检测到水泵机组出现相应故障隐患时，会发出经济报警信号，以提升检修工人人员的工作效率，显著提升水泵机组运行的安全性与稳定性。在水利水电工程中，所运用的水泵机组十分多样，需要以水利水电工程规模为依据进行选择，设备自身性能对水利水电工程的自动化运行有着决定性作用[6]。

2.2 增强经济效益

电气自动化系统可提升工程运行的安全性和稳定性，增强经济效益。第一，有效运用自动化系统能够提升水利水电工程的运行效率，保证电能质量，并且还能够减少工作人员自身工作量，避免其出现疲劳工作的问题，同时还能够使工作环境以及条件得到完善与优化，保证电源的有效性。第二，通过对电气自动化系统的有效应用，可以通过计算机、监测技术有效检查实际运行情况，尽可能消除相关的安全隐患，分析实际运营情况，在出现事故后可缩短维修时间，尽早恢系统运营；第三，运用电气自动化系统，在一定程度上可降低人力物力财力的消耗，节约生产成本，保障经济效益。

2.3 绿色环保

在传统的水利水电工程运行过程中，通常由人力完成各种操作，时常会因为工作人员自身的疏忽或者是技术能力的不达标，导致资源的严重浪费，这样会对环境产生污染，与“绿色环保”理念背道而驰。而通过对电气自动化技术的有效应用，能够尽可能减少对资源的浪费。

电气自动化系统能够运用计算机对工程运行实施有效监测，即便没有工作人员值班，计算机也能够保证工程自身的稳定、正常运行。如果工程运行中出现相应问题，自动化系统就会发出技术报警，给予工作人员有效提醒，使其能够在最短时间内完成维修。并且还可以针对这些问题对相关数据进行收集，既能够帮助技术人员明确系统中潜在的问题，还能够在出现短时间内无法解决问题时，帮助技术人员制定备用方案，计量降低故障问题所造成的损失，使水利水电工程企业能够获得更加理想的经济效益。

3 水利水电工程中电气自动化的内容与实际应用

3.1 电气自动化的内容

3.1.1 自动检测水利水电工程中对相关设备参数的实施检测，可以为水电站的自动化奠定基础，水利水电工程中的运行机组及其辅助设备、公用设备、建筑物等。通过对设备进行检测所获得的参数可以分为两类，即电类与非电类，其中电类参数包括：电流、电压、电能等；而非电类参数包括：温度、流量等。所采用的检测方法也是多种多样的，如检查、检测、记录等，其中对参数进行记录时可以是连续的，也可以是间断的，而自动检测可以为电气自动化各项功能的落实奠定坚实基础，通过对自动检测功能的充分利用，可以对水利水电工程产生更加全面的了解，能够为水利水电工程的安全、稳定运行提供可靠保障。

3.1.2 自动操作

机组自动操作就是在脉冲命令下实现机组及其附属设备的自动操作。而发出脉冲命令的方式包括：第一，通过中央控制室发出脉冲命令，被称为集中控制；第二，通过机旁盘发出脉冲命令，被称为地控制。水利水电工程中的公用设备有空气压缩系统、供电系统、排水系统等，电气自动化能够实现对公用设备的自动操作。同时，还能够实现报警系统、通信系统、设备开关的自动化操作。

3.1.3 自动保护

首先，警报动作。在机组出现异常状况，但不会产生严重危害时。如水泵机组定子铁心、定子绕组、冷却器和轴承温度过高、水泵进出口压力失常、水泵振动和径向和轴向位移偏大等，自动保护系统能够及时发出警报，并控制备用机组投入运行，这样可以在技术人员发现问题后，使其拥有足够时间落实相关措施，保证对相关问题进行有效解决；其次，停机跳闸。在机组出现异常问题，并且会产生严重危害时。如油压装置自身油压异常、轴承温度出现异常升高等，自动保护系统就会立即停机跳闸。

3.2 电气自动化技术的实际应用

3.2.1 对水泵机组的控制

在水利水电工程中，水泵机组是其中重要的组成部分，其运行效率能够在一定程度上对工程自身价值进行体现，所以在水利水电工程中对电气自动化系统进行应用时需要做到：第一，对水泵机组的运行状态进行明确控制，使其能够在无人值守时，能够实现自动化运行；第二，以水泵机组的实际运行需求为依据，对水泵机组实施有效调整，确保水泵机组的位置，提升其运行水平，使其能够满足实际的控制要求。充分发挥电气自动化系统的优势，以在水泵机组出现故障时，及时有效地做出报警响应，争取在最短时间内使设备恢复正常运行。

对水泵机组的智能化管理与控制主要包括：第一，可以对水泵机组实施智能化控制，不需要工作人员的参与；第二，可以对所收集的相关数据实施智能化分析，使水泵机组始终能够在最为经济化的转台下开展工作。电气自动化系统能够以实时数据以及数据库中的系统指令为依据，对水泵机组中开展工作的书目实施适当调整。例如在出现故障或者是进出口管道参数异常、进出水池水位异常时，电气自动化系统就会依照实时监测获得数据，对水泵机组实施智能化控制，并及时对一些机组进行关闭。

3.2.2 照明系统的有效完善

在水利水电工程中照明系统是其中不可缺少的部分，通过对照明系统的不断完善，对落实绿色环保节能目标具有重要的意义。作为水利水电工程中较为耗能的系统，可以充分运用太阳能，对所存在的能源消耗问题进行解决，注重对洁净能源的充分运用，同时通过与相关电力照明设备的有机结合，实现对能源的节约与保护。在此过程中需要根据实际的环境情况选用不同的照明设备，例如室内可以运用荧光灯；而在空间比较大、视野比较广的地方，可以应用无极荧光灯；在技术车间中，因为对现场各个方面均有着较高要求，就需要应用高压钠灯，等等。通过对不同设备光源的应用，推动水利水电工程的持续、良好发展。

3.2.3 对重要设备的智能控制

通过对电气自动化技术的应用，可以实现对重要设施以及设备的智能控制，而重要设备包括：各种油泵、空压机、水泵等。在相关设备出现故障问题后，自动化系统能控制其他辅助设备迅速进入紧急运行状态，以确保水利水电工程的稳定、正常运行。对重要的电气设备而言，如变压器、数段线路等，电气自动化能够对其实施有效检测与保护；对水利水电工程建筑物所具备的实际运用状况实施全面监控，对水位高度进行科学控制，对饮水压力管实施有效保护。

3.2.4 PLC 在阀门中的运用

在水利水电工程运行过程中，会对各类阀门进行自动控制，使其既能实现就地控制又能远方控制的基本需求，并能与水泵机组自动控制联动。如果需要开启阀门时，需要通过PLC 判断水泵机组事故停机元件未动作，且导水叶处在全关位置。此时运用PLC 判定可以动作后，应自动运行开阀流程，自动开启压力油源。拔出锁定、打开旁通阀并对阀门前后进行平压。当阀门前后水压平衡后，即可开启启闭阀门的电磁配压阀；如果需要关闭阀门时，需要通过PLC 启动关阀流程，自动开启压力油源，拔出锁定，打开旁通阀，关闭启闭阀门的电磁配压阀。PLC 的应用如图1所示。

图1 PLC 的应用

4 结语

水利水电工程是一项关乎国计民生的重要工程，对社会经济的良好、长远发展有着重要影响。而在科技水平不断提升的时代，电气自动化技术在水利水电工程中得到广泛应用，以提升工作效率，降低投入成本，使水利水电工程企业获得更高的经济效益。在新时代不断发展背景下，人们对水利的依赖性不断增多，为了使水利系统的运行得到不断强化，提升泵站运行的稳定性，就需要重视水利水电工程自动化、智能化管控水平的提升。虽然电气自动化技术的应用获得了一定成绩，但相关人员需要重视对其中存在问题的深入研究，借鉴先进经验，使电气自动化技术得到不断完善。这样可以增强水利系统的稳定性与安全性，降低对人们生活产生的不良影响，提升人们的生活质量与品质。