探索电气工程中的自动化技术应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 25 日 作者简介：谢俊（1996），男，汉族，广西来宾人，本科，助理工程师，主要从事水电站发电运行技术工作。-204-探索电气工程中的自动化技术应用 谢 俊 广西广投桥巩能源发展有限公司，广西 来宾 54610 摘要：摘要：为解决水电站中电气设备运行质量和效益低的问题，本文结合电气工程自动化技术运行原理，详细分析了将该技术应用到水电站中的具体措施，其中涵盖了水库式电站调速、涡轮螺旋桨调速以及设备监测维修等，旨在提高水电站发电的稳定性和可靠性，强化设备系统的运行效果。通过对自动化控制技术的合理应用，保障电气基础设备的安全运行，同时，减少对能源资源的消耗，能够为水电站电气工程，获取更多的经济效益和社会效益，以期为相关人员提供参考和借鉴。关键词：关键词：电气工程；自动化技术；应用方法 中图分类号：中图分类号：F407 随着社会经济的不断发展，水电站工程的建设规模日益扩大，在这种背景下，基础电气设备的种类和功能也日趋多样性，想要从根本上保障水电站工程的综合运行效益，就要引进自动化控制技术，在该技术的支持下，对基础电气设备的运行流程和程序等，进行优化和改良，提高设备系统的整体运行能力，助推水电站电气工程的高质量、高效率发展成为现实。由此可知，深层次分析和研究自动化技术在水电站工程中的应用方法，对电气行业的发展而言，具有深远的意义。1 水电站电气工程自动化技术简析 1.1 电气工程自动化技术运行原理 将自动化控制技术应用到水电站电气工程中，能够实现对电气设备的全天候监督，在监督过程中，能够获取到与电气设备运行工况有关的信息数据，其中包括运行参数、能源消耗量等，一旦设备存在异常情况，自动化控制系统会对故障原因进行识别和分析，并快速发出报警信号，相关人员接收到警报后，可及时到故障现场处理问题，如图 1 所示，从而保证水电站运行的稳定性1。图 1 水电站电气设备故障停机报警流程图 在电气工程中应用自动化控制技术时，要将重点放在工频与电压上，想要保障水电站的电能质量，就要利用自动化技术，对干扰电能质量的因素加以控制，如有功功率、无功功率等，这就需要技术人员，通过对发电机组的科学调试，将工频与电压控制在合理范围内，为水电站电能质量提供坚实的保障，助力于水电站的稳定运行。1.2 现状分析 从部分水电站电气工程对自动化控制技术目前的应用情况来看，取得了一定的效果，但也存在诸多不足和漏洞。首先，依托于自动化技术的控制模块，可实现水电厂的无人化监管，如图 2 所示。图 2 自动化控制模块运行流程图 其次，利用自动化控制系统对发电机组的运行流程加以优化，灵活调节负荷模块，控制调节机组的功率，中国科技期刊数据库 工业 A-205-能够保障机组运行的安全性和稳定性，将故障问题的发生概率控制在最小范围内，满足相关负荷要求2。最后，将自动化技术有效应用到水电站中，有益于全面系统的了解电气工程的实际运行工况，在此基础上，对发电机组以及相关设备实施调控，可促进电气工程的顺利运行。例如，对轴承的温度、发电机定子等，展开自动化控制，确保其运行状态符合规范要求，能够降低故障问题的发生概率。此外，现阶段，部分水电站在使用自动化技术时，未能配备专业的技术人员，缺少完善的工作机制，导致自动化控制技术难以发挥出应有的作用和价值，给基础电气设备的安全运行，造成了不良影响。针对这种情况，需要水电站电气工程重视自动化控制技术，根据该技术的运行原理以及优势特征等，建立健全工作机制，配备技术水平高、专业能力强的人员，负责自动化控制系统的应用和管理工作，通过对自动化技术的高水平应用，推动电气工程的可持续发展3。1.3 技术改良 1.3.1 计算机技术 电子计算机是电气工程自动化控制系统发展的必经路径，为优化水电站的整体运行效益，要将计算机技术应用到相关系统中。以监控系统为例，将计算机技术与该系统有机结合，不仅能够从传统以人工为主的工作模式中脱离出来，简化工作程序和流程，还能够提高监控质量和效率。不同的监控系统，在结构与功能上存在较大的差异性，在这种情况下，计算机技术与可编程序控制器（PLC），对维护系统的稳定运行，起着显著的作用。但想要进一步增强监控系统的运行能力，使其朝着电子计算机发展，还要对测控装置和微机继电保护装置加以协调，确保二者能够协调稳定运行。1.3.2 体系结构 通过对自动化控制模块的深入研究和分析可知，基于自动化控制技术的模块结构十分复杂，且具备较强的拓展性。对此，在优化设计分布式分层系统的过程中，一方面要对监控对象实行调节，确保各项功能的配置具有合理性，以强化系统运行的灵活性。此外，为保障自动化工作模块的安全性，还要对其相关配置加以优化，为系统后期的创新升级奠定基础。例如，技术人员可将新型计算机技术应用到分布式分层系统中，如 Windows 操控技术等4。1.3.3 自动记录 自动记录系统主要的功能是记录、储存电力设备的运行参数以及定值等，并生成相关报表，为技术人员开展工作，提供有力的数据支持。在优化升级自动记录系统的过程中，要重视线路的改良完善，发电机设备的优化，从多个层面提升水电站的运行质量，为高完整度、准确度报表的生成，创造有利条件。在操控自动记录系统时，不仅要储存好有关数据参数，做好整定值，还要将各调度系统科学整合到一起，为各个程序的协调运行夯实基础。1.3.4 实时监控 自动化技术能够为实时监控系统开展信息数据的采集、整合以及处理工作，提供其所需数据，以便于监控模块与故障报警模块的协调运行，实现对电气设备的动态化监控。在改良监控设备与系统的过程中，既要加强对自动化技术的应用，还要对辅助设备进行灵活的调整，如断路器等。与此同时，还要丰富系统的功能，如增加运行工况的自动转换功能等，通过这种方式，促进系统运行的灵活性和可靠性。1.3.5 供电系统 经实践证明，将自动化技术与供电系统有机结合，能够将供电事故的发生概率降低到最小。针对供电系统的优化改良，要将重点放在两方面，分别是先进设备的引进和维护，以及计算机监控体系的完善。对设备和体系进行有效优化，既能够降低故障发生概率，还能够为企业创造更多的经济价值，促进水电站的长效健康发展。近年来，我国社会各领域对水资源的开发和利用程度不断加大，在此种背景下，水电站综合自动化系统在相关领域中得到了广泛应用，这就需要水电站电气工程顺应行业的发展趋势，加强对综合自动化供电系统的运用。1.3.6 太网构成 在太网构成模块运行期间，要重视工作站的协调运行，保障各模块处于协调稳定的运行状态，以此为太网构成模块的升级优化提供助力。此外，还要以国际标准协议为基础，将竞争型通讯模式应用到模块中，充分发挥出双绞线传输介质的作用和价值。常规情况下，国际标准协议的控制节点数要255。具体而言，在太网构成模块中应用自动化技术，能够实现对遥控程序以及保护程序的协调处理，促进系统的精准度。中国科技期刊数据库 工业 A-206-1.4 优势特征 在水电站电气工程中，自动化控制技术的优势特征，主要体现在以下几方面，如表 1 所示。表 1 电气自动化技术的优势特征 序号 优势特征 具体表现 1 自动性 自动化技术可对电气设备实行自动监测控制，弥补了传统以人工为主监控模式的不足，节省了水电站的运行成本 2 实时性 自动化控制系统能够实时高效的采集完整的电气运行数据，为设备管理人员开展工作，提供真实准确的信息数据，从根本上避免信息滞后的问题 3 节能性 电气工程自动化的核心实践思路就是合理配置现有的水力发电资源，以免造成资源的浪费，而利用自动化技术，管理发电机组，能够提高资源的综合利用效益，降低对生态环境的污染和破坏 2 电气自动化技术在水电站中的应用要点 2.1 水库式电站调速 水库式水电站出现大幅度波动的主要原因是水头运转区域较大，缺少稳定性，导致水轮机液压调节装置无法正常运行，会直接影响到供电作业的顺利实施，供电质量和效率均会有所下降。对于这种情况，可将编程控制器应用到水库电站中，该装置不仅能够维护电站调速器系统的正常运行，还能够对发电机组的运行状态加以控制，如自动开启或者关闭系统等，从而增强水库式发电站运行的敏捷性，达成稳定供电的目标5。2.2 涡轮螺旋桨调速 在水电站中有大量复杂的设备，其中就包括轴流转浆式水轮机，在安装该设备的过程中，技术人员要严格按照规范内容合理安装。在轴流转浆式水轮机运行过程中，为进一步增强其整体运行成效，要利用自动化技术促进其工作质量和效率。在实际操作中，当水轮机的水位与水头发生明显的变化后，自动化技术会在可编程控制器的支持下，采集各类参数，并联系水轮机的运行状况，下达相应的操控指令，在此基础上，进行逻辑运算和信息处理，能够起到良好的效果，实现对水轮机运行速度的动态化调控。在控制水轮机速度的过程中，要对下游水位的变化状况展开详细的了解和观察，再将叶片重新组合到一起，解决叶片曲线值不佳的问题，使其值数达到最优，确保涡轮螺旋桨调速能够保持最优运行状态。2.3 控制水、气、油 在水电站的生产环节中，利用自动化技术，对水、气以及油等进行控制，可以增强生产效能，保障电气工程运转的安全性。在控制水、气、油系统的过程中，要对油泵等设备展开常态化检查，实时掌控泵组的运行工况，利用科学合理的调配方式，使其保持正常运行状态，以此增加油泵的使用年限，使其运行效率达到最高。此外，在油、水、气系统中，应用智能化技术，能够实现对工作细节的全方位的把控，确保各个系统的运行状态符合规范要求。2.4 水库电站管理 在水库电站管理中，要加强对 PLC 技术的应用，将该技术全面贯彻落实到电气工程及其自动化的各个环节中，利用有关信息数据，对水库电站中各项设备的基础运行情况，实施全方位的了解，当设备出现异常情况时，PLC 技术能够及时展开站台报警，为相关人员作出准确的反馈，留有时间和空间。另外，在水库电站运行期间，还可能发生网络连接问题，而自动化技术能够提醒相关人员，网络异常情况，以便于技术人员及时疏通网络，保证水库电站的有序运行。2.5 设备监测维修 大多数水电站的工作环境较差，且机组设备处于长期高负荷运行状态，在长期频繁使用的过程中，机组设备容易发生故障问题，而自动化技术能够精准识别出机组潜在的故障隐患，为相关人员开展运维工作，指明正确的方向。如图 3 所示，水库电站设备的运行流程较为复杂，为加强对现有设备的监测，及时发现故障问题，一方面要利用网络信息化的自动监测技术，对设备的运行能力等展开管控，另一方面要完善设备维修机制。将自动化技术与监测维修机制相融合，为设备的长久可靠运行，提供坚实的保障。图 3 水库电站设备运行流程图 3 水电站电气工程自动化技术的应用效果分析 中国科技期刊数据库 工业 A-207-3.1 电力运转 在水电站运行过程中，需要做好有功功率与无功功率的平衡工作，灵活运用自动化技术，对电力系统的电压以及功率等进行监测，一旦发现有数据超过合理范围，及时作出预警，相关人员到现场查看故障原因，再采取有针对性的措施解决故障，做到真正意义上的及时发现问题并解决问题，能够将故障问题带来的不良影响降低到最小。3.2 运行效益 在建设水电站时，利用自动化技术引进监控系统，再借助计算机远程控制系统，对设备展开 24h 监测，即便是在无人操作的情况下，也能够了解到水电站的实际工况。由此可知，自动化控制技术可减少水电站对人力资源的依赖，降低整体运行成本，提高经济效益。3.3 运转效率 自动化技术有利于提高各项工作的准确性，减少人力资源的同时，还能够降低设备操控的失误率，避免因人为操控不当等原因，给设备的正常运行造成不良影响。因此要充分发挥出该技术在水电站稳定性增强以及运维管理中的价值，促进水电站的标准化、现代化发展。4 结论 综上所述，在水电站运行过程中，电气工程自动化技术已经成为核心技术手段之一，这种技术改变了传统以人工为主的工作模式，可对水电站的实际运行情况，展开动态化监控，全过程管理，及时发现设备的异常情况再加以控制，可保障水电站的供电效果。因此在建设水电站的过程中，要加大对自动化控制技术的应用力度，完善水电站的基础建设，推动设备的稳定运行。参考文献 1刘向华.电气工程及自动化技术的应用与发展探索J.中小企业管理与科技(下旬刊),2021(12):191-193.2王东.新时代电气工程自动化技术的应用及发展研究J.住宅与房地产,2021(02):216-217.3许素玲.电气自动化技术在电力工程中的应用探索J.中国设备工程,2021(12):220-222.4詹诗语.电气工程及自动化技术的应用与发展探索J.产业与科技论坛,2021,20(05):45-46.5毛译.机械设备电气工程自动化技术的应用探索J.湖北农机化,2020(01):68.