水利工程建設(shè)中電氣技術(shù)的應(yīng)用研究

潮州市潮安區(qū)粵潮峙溪河二級(jí)水電站有限公司 魏友相

水利工程系統(tǒng)中有很多電氣設(shè)備，如變壓器、開關(guān)柜、空壓機(jī)等，如果這些設(shè)備完全依靠人工進(jìn)行維護(hù)和檢修，則需投入大量人力和物力資源，還有可能會(huì)出現(xiàn)失誤操作，加大了系統(tǒng)運(yùn)行故障率。在水利工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)こ虒?shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)，保證水利工程能夠正常運(yùn)行，提高管理效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

1 水利工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

1.1 工程效益方面

水利工程正常運(yùn)作、發(fā)揮作用需要電氣系統(tǒng)作為強(qiáng)大技術(shù)支持，但是一些規(guī)模較大的水利工程電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且隨著水利工程運(yùn)行年限的延長(zhǎng)，電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的概率越來(lái)越高。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備進(jìn)行調(diào)控，提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行速度，保證電氣系統(tǒng)可正常運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。還可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，開啟報(bào)警機(jī)制，讓運(yùn)維人員能在第一時(shí)間尋找到故障源，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，以免由于水利工程出現(xiàn)電氣事故停止運(yùn)行，保證水利工程能夠正常運(yùn)行。

1.2 工作效率方面

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了人們的生活水平，帶來(lái)了極大的便利，人們的生活也越來(lái)越離不開電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)?？茖W(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生活、工作中，發(fā)揮了重要的作用?，F(xiàn)階段水利工程也已經(jīng)開始應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，借助電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠提升生產(chǎn)力，節(jié)約成本、降低資源消耗，可對(duì)水利工程進(jìn)行自動(dòng)化管理。電氣化自動(dòng)技術(shù)能夠充當(dāng)水輪發(fā)動(dòng)機(jī)樞紐的作用，通過(guò)模擬數(shù)字可對(duì)水利工程的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和有效性。如果水利工程在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠進(jìn)行故障識(shí)別并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，為維修人員帶來(lái)了便利。

在大中型水利工程中分布較多電氣設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)人員在日常維護(hù)過(guò)程中要花費(fèi)較多精力，工作效率不高。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠建立一體化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)水利工程電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。管理人員應(yīng)用PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備就能夠掌握水利工程電氣設(shè)備狀態(tài)，與人工管理相比提高了工作效率[1]。電氣自動(dòng)化技術(shù)還能夠在第一時(shí)間對(duì)存在故障的部位發(fā)出通知，對(duì)故障進(jìn)行定位，方便運(yùn)維人員分析故障，AI 技術(shù)還能夠生成故障解決方案、便于修理，可提高檢修工作效率。

1.3 保證水利工程正常運(yùn)作

在水利工程中應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)，可在最大程度提高水利工程的整體運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，能夠切實(shí)降低資源浪費(fèi)情況，提升資源利用率，對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，同時(shí)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)可避免出現(xiàn)故障，保證水利工程能夠持續(xù)、高效、安全運(yùn)行。

2 水利工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方向

2.1 自動(dòng)檢測(cè)

將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于水利工程中，能夠提高自動(dòng)化管理水平，對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，獲取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析，可識(shí)別設(shè)備是否出現(xiàn)異常情況。水利工程中所需要應(yīng)用的設(shè)備種類較多，如：機(jī)組、開關(guān)、操控設(shè)備、輔助裝置等，這些設(shè)備都需要進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)[2]。相關(guān)人員可先從開關(guān)機(jī)、轉(zhuǎn)調(diào)等方面著手實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的監(jiān)控和檢測(cè)，全面提高設(shè)備自動(dòng)化程度，避免在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于水利工程中能夠發(fā)揮節(jié)能作用，提高環(huán)保性能，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想。電氣自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，如：應(yīng)用變頻控制技術(shù)可減少設(shè)備運(yùn)行期間所需要的能源消耗，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算運(yùn)行參數(shù)。

目前我國(guó)很多水利工程都是應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)平臺(tái)反應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上能夠?qū)嵤┕芾砗涂刂浦噶顚?duì)設(shè)備進(jìn)行控制，達(dá)到運(yùn)營(yíng)管理目的。這些功能的實(shí)施，都需要中心計(jì)算機(jī)作為強(qiáng)大技術(shù)支持，充分利用網(wǎng)絡(luò)延伸性，將通信方式、傳感設(shè)備、電氣控制設(shè)備進(jìn)行互相融合，形成功能強(qiáng)大的控制運(yùn)行管理系統(tǒng)[3]。

以水閘管理系統(tǒng)舉例，實(shí)施監(jiān)控功能需完成以下設(shè)置：傳感器、電動(dòng)機(jī)設(shè)備、控制單元、通訊體系等，應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)接受傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行控制和分析，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，發(fā)出指令，由中心系統(tǒng)向閘門管理系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行控制。在這個(gè)過(guò)程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)完成了對(duì)水利工程相關(guān)系統(tǒng)的控制和管理，能夠?qū)崿F(xiàn)管理的高效性。在日常應(yīng)用中，還可利用監(jiān)控技術(shù)對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程視頻，避免由于個(gè)別系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響水利工程正常運(yùn)行。

2.2 設(shè)備智能化控制

應(yīng)用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的智能化控制，能夠?qū)λこ虒?shí)現(xiàn)智能化管控，保證設(shè)備可進(jìn)行正常開閉，對(duì)流程進(jìn)行控制，可應(yīng)用最少的人力發(fā)揮最大的管控操作作用，應(yīng)用智能化技術(shù)操作計(jì)算機(jī)，完成智能化操控，可從以下幾方面進(jìn)行：

設(shè)備操作保護(hù)。相關(guān)人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作之前，上位機(jī)會(huì)根據(jù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控情況對(duì)系統(tǒng)收集到的信息進(jìn)行分析，以此判斷設(shè)備是否具有操作條件，以免發(fā)生人為誤操作情況。如果判定系統(tǒng)不具備操作條件，那么操作人員要根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的信息進(jìn)行設(shè)備檢查，核實(shí)具體情況，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行解決，方可正式啟動(dòng)。

事故警示。當(dāng)設(shè)備處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的警示信息和報(bào)警信息，提示操作人員。上位機(jī)顯示屏?xí)@示故障的具體位置、情況、原因、時(shí)間等相關(guān)信息，還會(huì)自動(dòng)將信息在打印機(jī)中進(jìn)行打印，方便操作人員隨時(shí)進(jìn)行查看和登記，能夠?qū)Υ鏅n信息進(jìn)行調(diào)取和查閱。

事故應(yīng)急處理。當(dāng)水利工程出現(xiàn)故障后，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急處理預(yù)案，采取有效措施對(duì)故障進(jìn)行處理。如：若突發(fā)安全事故或洪澇災(zāi)害、主機(jī)泵發(fā)生故障，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)就會(huì)立即開啟緊急停機(jī)，系統(tǒng)能夠斷開工程機(jī)組設(shè)備，將出水門及時(shí)關(guān)閉進(jìn)行截流，以免因?yàn)閮?nèi)外河道水位差較大，導(dǎo)致主機(jī)泵出現(xiàn)逆流，從而將損失降到最低。

2.3 在節(jié)水灌溉中的具體應(yīng)用

我國(guó)幅員遼闊、地大物博，對(duì)于水資源非常短缺，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常需要水資源大量投入。水利工程項(xiàng)目的建設(shè)和應(yīng)用是為了提高水資源利用率，充分發(fā)揮節(jié)水灌溉目的。以往由于技術(shù)條件有限，不具備人工控制水閘的能力，導(dǎo)致水資源利用率較低，出現(xiàn)了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)[4]。通過(guò)水利電氣自動(dòng)化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠達(dá)到節(jié)水灌溉目的。從目前技術(shù)應(yīng)用情況分析，節(jié)水灌溉方式多種多樣。如：噴灌、渠道防滲灌溉等。針對(duì)不同的灌溉方式，電氣自動(dòng)化技術(shù)能發(fā)揮不同的作用，為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)助力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

在這一技術(shù)實(shí)施過(guò)程中需依靠傳感器、儀表、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，了解農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境和狀態(tài)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)土壤中水分較少影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，那么會(huì)自動(dòng)開啟灌溉模式，通過(guò)傳感器能夠了解灌溉情況并將情況發(fā)送至控制中心。由控制中心對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，包括灌溉泵、電動(dòng)閥等開關(guān)控制，可保證灌溉順利進(jìn)行。同時(shí)灌溉過(guò)程中有標(biāo)準(zhǔn)可依托，會(huì)避免出現(xiàn)某個(gè)別區(qū)域水量過(guò)多而其他區(qū)域水量過(guò)少的情況。應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化灌溉，提高水的利用率、節(jié)約用水，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2.4 水處理中的應(yīng)用

水利工程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)的功能，可根據(jù)環(huán)保要求對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，在對(duì)水進(jìn)行處理時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用非常重要，其自身有著較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在電氣技術(shù)對(duì)水進(jìn)行處理時(shí)，主要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行采樣和監(jiān)測(cè)，了解不同水體的質(zhì)量情況。對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)提高檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，如重金屬含量和有害菌群密度等污染物含量超標(biāo)，會(huì)影響水資源的利用，造成一定程度資源浪費(fèi)。電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)λw進(jìn)行分離，將不同部位的水應(yīng)用于不同的生活區(qū)域，大大提高了水資源的利用有效率，該功能對(duì)環(huán)境治理也發(fā)揮著輔助作用?？衫盟こ淘诓煌瑓^(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行整合分析，通過(guò)數(shù)據(jù)可及時(shí)判斷出污染源，采取針對(duì)性措施進(jìn)行水質(zhì)改善，這也是電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2.5 優(yōu)化設(shè)備型號(hào)的選擇與自動(dòng)化設(shè)計(jì)

我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高帶動(dòng)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，促使電氣自動(dòng)化技術(shù)在越來(lái)越多的領(lǐng)域應(yīng)用，為人生生活帶來(lái)了諸多便利。分析我國(guó)水利工程建設(shè)和應(yīng)用情況，電氣自動(dòng)化技術(shù)是水利工程運(yùn)行和管理過(guò)程中非常重要的技術(shù)。在電氣自動(dòng)化技術(shù)的促進(jìn)下，水利工程逐漸向智能化方向發(fā)展，加快了發(fā)展速度，工程管理和運(yùn)行模式也發(fā)生了較大變化，如今管理人員和操作人員很多日常工作內(nèi)容，都可通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化操作，很多只能系統(tǒng)和自動(dòng)化配件也陸續(xù)投入使用，提高了工作效率和質(zhì)量，可保證水利工程正常運(yùn)行。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在水利工程中，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)開發(fā)了很多專業(yè)的智能控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中仍然存在較多問(wèn)題。如：部分設(shè)備靈敏度不足，缺乏穩(wěn)定性等，對(duì)此研發(fā)人員要加大對(duì)控制系統(tǒng)和相關(guān)裝置的設(shè)計(jì)，提高技術(shù)水平，從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)出更多合適、穩(wěn)定的系統(tǒng)，保障發(fā)電機(jī)能夠正常運(yùn)行，推動(dòng)水利工程長(zhǎng)足發(fā)展。

2.6 應(yīng)用于閘門監(jiān)控系統(tǒng)

水利工程中閥門監(jiān)控系統(tǒng)非常重要，是核心系統(tǒng)，可提高遠(yuǎn)程自動(dòng)控制水平。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)㈤y門監(jiān)控系統(tǒng)連接手動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)水閘的前部分可對(duì)控制組進(jìn)行設(shè)置，在出水閘位置也要對(duì)控制組進(jìn)行設(shè)置，這兩個(gè)設(shè)置能夠互相配合進(jìn)行合理管控，確保水利工程可正常運(yùn)行。在對(duì)控制組進(jìn)行管理期間，借助電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可對(duì)開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。與此同時(shí)，還要指派專業(yè)人員進(jìn)行全面管理，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析和整合，如果發(fā)現(xiàn)緊急情況必須要立即進(jìn)行警示，監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)層和開關(guān)周圍的監(jiān)控系統(tǒng)。管理人員必須要掌握閘門監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行和關(guān)閉狀態(tài)的全部情況，并借助操作控制界面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保監(jiān)控效果。

2.7 智能控制水輪發(fā)電機(jī)組

在水利工程中應(yīng)用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)可關(guān)機(jī)操作，還能夠?qū)Πl(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)控制。同時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中并不需要人工操作，僅僅通過(guò)系統(tǒng)就能夠完成操作。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中核心技術(shù)是智能化技術(shù)，通過(guò)智能化技術(shù)，能夠全面了解對(duì)水利工程實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，可自動(dòng)切換和啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，能夠?qū)⒇?fù)荷合理分配到每個(gè)發(fā)電機(jī)組，完成資源優(yōu)化、控制運(yùn)行成本，充分發(fā)揮系統(tǒng)的作用。

2.8 監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

電氣自動(dòng)化技術(shù)可了解發(fā)電機(jī)組電子和定子的狀態(tài)，而且還可檢測(cè)電路的運(yùn)行情況，對(duì)發(fā)電機(jī)組的鐵芯以及定子繞組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。如果發(fā)電機(jī)的機(jī)芯和定子繞組溫度比較高，那么自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，然后進(jìn)行降溫。與此同時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)還能監(jiān)測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、變速系統(tǒng)運(yùn)行狀況和潤(rùn)滑度等。

3 結(jié)語(yǔ)

水利工程的運(yùn)行與人們生活緊密聯(lián)系，其工程質(zhì)量直接影響人們生產(chǎn)生活水平。伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)λこ陶w運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證水利工程正常運(yùn)行，提高水資源的利用率，避免資源浪費(fèi)。在實(shí)際工作中，需要根據(jù)工程運(yùn)行情況加大對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究和提升，從而保證水利工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。