电气自动化在水电厂中的应用及维护研究

夏忠林

摘要：随着科技不断进步和工业改革发展，电气自动化技术被广泛应用到各个领域，发挥着重要作用。水电厂是我国重要的民生企业，关系到生活用水和工业用水质量，将电气自动化技术应用到水电厂中，能够有效提升水电厂的运转效率与运行质量，从而保障区域供水的高效性、安全性、稳定性。本文围绕电气自动化在水电厂中的应用及维护进行了分析。

关键词：电气自动化 水电厂 应用 维护

引言

水电厂以防洪和救助为主，同时兼顾了供水、发电、农田灌溉等综合利用项目。目前，水电厂的电气自动化的应用越来越普遍，这对减人提效发挥了更好的作用，改善工作条件，提高水电厂的经济和安全，为实现“远程监控”和“无人值守”奠定了良好的基础。电气自动化技术在水电站工程中的应用，提高了水电厂的运行状态以及运行效率，有效地提高了水电厂的开发水平，本文针对电气自动化在水电站中的应用展开了探讨。

一、自动化监控系统特点及在水电厂中的应用

（一）水电厂电力自动化的监控模式

集中监控方式：集中监控能够将所有的数据和信息都汇总到同一个服务器专用进行处理，这样能够极大的提高系统维护效率，并且可以降低系统的复杂程度，易于进行信息安全管理和系统设计。但是此类系统对服务器性能要求很高，且经常出现信息通道堵塞的情况，系统运行较慢，且投资额度较大。

远程监控方式：远程监控则比集中监控更为灵活和便捷，可以实现厂区无死角监控，且不需要大量的铺设信号传输线路及电力线路，就近设置传输信号源和电源即可，维护成本也非常低，但是该方法很难实现自动化的指令传输，仅作为监控使用才有优势，因此不适合全厂范围内的大量使用。

现场总线监控方式：现场总线监控可以兼具上述二者的优势，且充分利用了网络技术的优势，实现部分区域的远程数据交换与运行状态监控，部分关键区域则直接连接到系统的主服务器，从而实现有的放矢，在保证了自动化控制功能需求的前提下降低了成本。

（二）自动化监控系统特点

自动化监控系统的特点有以下5个：①自动化监控系统有着智能化的特点，突破了众多仪表盘和复杂测量装置的限制，缩小了体积和占地面积，由中心系统进行一体化控制，智能化效果良好；②自动化监控系统有着人性化的特点，工作人员可以对系统工作时间段进行有效调节，对于一些细微检测而言，工作人员可以进行有针对性的设定，从而提升检测精度和检测效率；③自动化监测系统有着可选择化的特点，能实现水电厂的全方位检测，也可以进行局部监测，工作人员可以根据水电厂实际情况自行选择；④自动化监测系统有精确度高的特点，其由编制好的程序控制，相比于人工监测而言，精确度更高，能精确到小数点后4位；⑤自动化监控系统有着协调性的特点，对于水电厂监测而言，其涉及到各个岗位和环节，保证监测的协调性至关重要。

（三）自动化监控系统在水电厂中的应用

（1）电视安防监控系统：①机电设备的监控。电视安防监控系统能对所有水电厂所有机电设备进行全方位监测，掌控机电设备的运行状态，以此来保证水电厂的安全、稳定运行。②对工作人员的工作状态的监控。电视安防监控系统有着远程控制功能，一旦出现故障，能迅速发出告警，帮助工作人员进行快速故障处理。

（2）报警系统：将防盗报警系统设置在水电厂的关键区域内，可实现火警报警功能、防盗报警功能等。此外，报警系统还能记录报警事件。水电厂的安全、稳定运行关系着人们的正常生产、生活，因此，报警系统的应用至关重要。

（3）门禁系统：操作房是水电厂运行的关键，不能任由无关人员随意进出，门禁系统的应用能增加身份识别功能，工作人员通过身份识别之后才能进入，避免无关人员对操作控制中心造成破坏。

二、计算机技术在水电厂电气自动化应用

（一）电网调度自动化的应用

电力系统自动化最重要的部分是电网调度自动化。电网调度自动化在我国分为县级调度、区域调度、省级調度、大面积调度、国家电网调度，这些都离不开计算机技术的应用。电网调度控制中心的计算机网络系统是最重要的组成部分之一。在此基础上，建立了电网调度自动化系统。通过它，连接打印设备、大屏幕显示、服务器、工作站、变电站终端设备等。在电网调度自动化的作用下，计算机不仅需要实时采集数据，而且实时监控电网的安全。同时还需要实现电力系统状态估计和电力负荷预测的功能。

（二）变电站自动化技术的应用

现在随着科学技术的发展，网络变电站和变输站的垄断式测量标准数据的工具成为国家及专业技术人员对系统的衡量标准，把相关程序相结合，技术人员以一定的形式、规模和要求模拟出了别具一格且自成一体的新型系统的运算手段和方法，为了让得出的最后结果更接近实际。变电站自动化技术的应用，完全满足了变电站的运行操作任务。

（三）智能电网技术的应用

计算机技术中应用最广泛的技术是智能电网技术，它涵盖了发电、调度、传输、分配、分布等各个环节。智能电网技术的建设依赖于许多具有可靠性、双向性和实时性的计算机技术。

三、水电厂电气自动化中PLC技术的应用

（一）PLC技术的数据处理

PLC技术具有为操作、数据传输、数据转换、数学运算和排序等功能，能有效完成数据的处理、分析和采集。这些数据可以应用于其他智能设备，以完成控制操作。数据可用于处理大型控制系统，如不受控制的柔性制造系统，以及过程控制系统。

（二）PLC技术的开关量控制

水力发电厂一般选择这种开关量及顺序把控这两个办法来把控辅助体系的工艺过程，开关量把控的使用经常看见，可从扩充来对输入及输出点数来做控制，不受阻碍。

（三）PLC技术的顺序控制

PLC技术人员以一定的形式、规模和要求模拟出了别具一格且自成一体的新型系统的运算手段和方法，为了让得出的最后结果更接近实际，并且精确值更高。

（四）PLC技术的闭环过程控制

并过程控制是指闭环控制连续变化的模拟量（如流量、温度、压力等），模拟量的闭环PID控制可由PLC利用模拟量I/O模块来完成，还能够实现模拟量与数字量二者之间的A/D转换、D/A转换。同时，还可以利用PID子程序、专用的PlD模块来实现。

四、电气自动化在水电厂维护策略

（一）提高设备检修水平

电气自动化在水电厂的应用功能一定要加强相关设备的检修，确保设备的高性能运行，提高设备的实用性、耐用性方面，同时降低设备的运行成本。在电气自动化控制设备方面，水电厂要成立专门的检修小组，严格监督设备的状态，防止设备故障引起安全事故，由此降低安全事故的发生几率，提高电气自动化控制设备运行时的经济效益和社会效益。水电厂要根据生产情况制定出检修计划，以周、月、季度、年为检修单位，制定相关的检修计划，按照设备在电气自动化控制中的运行周期，实行检修计划，专门检查设备的运行状态、性能，及时更换有故障隐患的设备，同时，在日常生产过程中监测、记录设备的运行方式，便于后期制定检修计划，由此才能规避设备中的故障风险，保障水厂的稳定运行。

（二）完善自动化控制系统

水电厂的管理和维修人员应该熟悉电气自动化系统的结构，如处理单元、人机接口和实时高速数据网络，对相关设施和设备有一定的了解。同时，对电气自动化系统各模块的功能进行了清晰的了解，掌握了系統外的接线图。对系统中数据信息的流动和数据处理过程有一个清晰的认识。在电气自动化控制系统中，必须熟悉仪器和模块的工作状态。根据硬件和软件的不同特点，及时完成电气自动化控制系统的软硬件备份。软件备份需要对操作系统进行常规内容备份、分布式处理单元的组成和数据库的历史记录。在硬件方面，我们应该关注一些容易损坏的关键部件。如电源模块和分布式处理单元模块。

（三）培养专业技术人才

虽然目前我国加强了对电气自动化方面的人才培养，也越来越重视，然而又因为领域的不同，电气自动化的应用存在一些不同之处。水厂的电气自动化系统存在着一定的特殊性，针对这些开展的培训工作，必须要将理论和实践充分的融合，使电气自动化控制系统的技术人员在充分了解水电厂生产工艺和运作流程的基础上，提高对电气自动化的控制和完善技能。水电厂可以聘请相关专家到现场对技术人员进行指导，通过分析电气自动化的工作原理和故障案例，来提升技术人员的专业素养，使其在电气自动化系统出现故障时有随机应变能力，快速解决问题。

五、结束语

总而言之，电气自动化系统能对水电厂的日常生产进行管理和调度，是水电厂运行实现自动化管理和监控的重要手段。对电气自动化技术加强应用，并加大电气自动化设备投入，不算完善电气自动化系统，进而实现高质量、高效率、高安全系数以及低能耗生产，在满足供水需求的同时，保证供水质量以及水电厂的经济效益。