水利工程中電力技術(shù)的應(yīng)用

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摘要:水利工程在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的作用。水利工程在施工的過(guò)程中面臨的環(huán)境較為復(fù)雜，需要保障水利工程在施工過(guò)程中的電力保障。為此本文首先分析了水利工程中的發(fā)電技術(shù)和供電技術(shù)，并對(duì)電力技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:電力技術(shù);水利工程;應(yīng)用

水利工程涉及到的技術(shù)方面較廣，不僅包括建設(shè)施工技術(shù)、水利控制技術(shù)，電力技術(shù)在水利工程中也具有較廣的應(yīng)用，涉及到水利工程施工的全過(guò)程中。本文主要從自動(dòng)化控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、供電技術(shù)、發(fā)電技術(shù)等內(nèi)容，其中對(duì)于發(fā)電技術(shù)，本文主要考慮到水利工程的施工環(huán)境和施工條件，介紹了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)，可以為水利工程提供較為可靠的電力供應(yīng)保障。

1電力技術(shù)概述

1．1自動(dòng)化控制技術(shù)

自動(dòng)化控制技術(shù)是隨著科技進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)需要而逐漸發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是和其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在其他行業(yè)中。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，智能化控制技術(shù)逐漸在多個(gè)行業(yè)中得到了應(yīng)用［1］。此外，自動(dòng)化控制技術(shù)和水利工程技術(shù)兩者之間也存在一定的相似性，將兩者進(jìn)行結(jié)合可以使水利工程施工技術(shù)變得更加智能化。智能化符合未來(lái)水利工程施工技術(shù)的發(fā)展方向，自動(dòng)化只是智能化概念的一部分，智能化不僅包括自動(dòng)化，還包括感知、分析、思考、判斷、決策者等與智能化相關(guān)的技術(shù)。

1．2發(fā)電技術(shù)

水利工程在施工過(guò)程中需要大量的電力供應(yīng)，但水利工程的施工環(huán)境一般較為偏遠(yuǎn)，如在偏遠(yuǎn)的山區(qū)或者通電困難較大的地區(qū)，則需要就地進(jìn)行發(fā)電，以滿足施工過(guò)程中的電力需求。近年來(lái)，隨著可再生能源發(fā)電及控制利用技術(shù)的提高，尤其是風(fēng)電和光伏兩種技術(shù)較為成熟的發(fā)電技術(shù)，目前已經(jīng)在我國(guó)的電力領(lǐng)域中得到了廣泛的采用，具有較強(qiáng)代表性的為微電網(wǎng)技術(shù)。在水利工程施工區(qū)域中，可以利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)，構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)，保證施工過(guò)程中的電力需求。

1．3供電技術(shù)

如果水利工程施工的地區(qū)具有較好的供電環(huán)境和供電條件，可以通過(guò)設(shè)立一定的施工專用變壓器，直接并入大電網(wǎng)為水利工程施工進(jìn)行供電，但應(yīng)做到不會(huì)造成上級(jí)變壓器重載或過(guò)載。若不滿足施工專用變壓器直接接入的條件，可以通過(guò)架設(shè)一定的供電線路的方式，為水利工程施工進(jìn)行供電［2］。對(duì)于變壓器容量的選擇方面，需要考慮到該工程具體的負(fù)荷大小情況，合理選擇合適容量的變壓器和線路線徑。施工完成之后，需要拆除該施工臨時(shí)變壓器，以降低對(duì)大電網(wǎng)的影響。

2水利工程中的電力技術(shù)

2．1機(jī)電一體化技術(shù)

電氣控制技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛，近年來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)的在多個(gè)行業(yè)中都具有應(yīng)用。水利工程在施工的過(guò)程中，需要采用較多的先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，以提高施工的效率和施工的質(zhì)量。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以分為控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分，在機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，主要包括驅(qū)動(dòng)元件和機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)等兩部分，控制系統(tǒng)主要是根據(jù)傳感器接收到的信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚砑翱刂葡到y(tǒng)中，經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)中的算法進(jìn)行控制運(yùn)算，得出合適的機(jī)電生產(chǎn)控制策略和控制方案。在機(jī)電一體化技術(shù)中，信息處理及控制系統(tǒng)需要依靠傳感器子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息來(lái)源，傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。在機(jī)電一體化生產(chǎn)中，對(duì)機(jī)電生產(chǎn)過(guò)程采用最優(yōu)化控制算法，可以提高智能制造的生產(chǎn)水平。在最優(yōu)化控制系統(tǒng)中關(guān)鍵在于對(duì)控制算法的選取，在最優(yōu)化控制算法中，首先可以利用自動(dòng)控制原理中的能控性矩陣和能觀性矩陣，對(duì)機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模，可以得到狀態(tài)空間方程。

2．2機(jī)電一體化的控制方式

機(jī)電一體化中所采用的機(jī)電生產(chǎn)控制算法的控制模式主要有開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)等，對(duì)于采用開(kāi)環(huán)方式的控制系統(tǒng)，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據(jù)輸出量的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，故該種控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)較差。在機(jī)電一體化中，若采用開(kāi)環(huán)控制方式，則按照機(jī)電產(chǎn)品的功能分解為機(jī)電控制子系統(tǒng)和機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)等，并且機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)完全根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令來(lái)進(jìn)行機(jī)電生產(chǎn)的實(shí)際控制，在對(duì)機(jī)電控制性能要求不高的情況下可以采用開(kāi)環(huán)控制方式［3］。若對(duì)產(chǎn)品的控制性能要求較高，則可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用那種控制方式，需要根據(jù)水利工程的施工特點(diǎn)和施工需求，選擇合適的機(jī)電一體化設(shè)備，保證施工能夠順利進(jìn)行。

2．3風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)

水利工程所處的環(huán)境較為偏遠(yuǎn)，采用風(fēng)電和光伏發(fā)電技術(shù)具有較好的條件，可為水利工程施工提高可靠的電力保障。風(fēng)電一般在晚上出力較大，夜間風(fēng)電大發(fā)，白天出力較小，與光伏出力相反，兩者之間存在互補(bǔ)性。光伏發(fā)電的特性與太陽(yáng)光照強(qiáng)度具有明顯的關(guān)系。在有條件的水利工程施工地區(qū)，采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)，可以以較為經(jīng)濟(jì)的方式提供清潔的電力供應(yīng)。在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)中，需要配置一定的蓄電池，保證當(dāng)風(fēng)電或光伏度出力較小時(shí)，能夠通過(guò)蓄電池的放電保證正常的電力供應(yīng)，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合控制系統(tǒng)是目前應(yīng)用技術(shù)較為成熟的發(fā)電技術(shù)，也已經(jīng)有較多的實(shí)際工程應(yīng)用。

3電力技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3．1機(jī)電控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在水利工程施工的過(guò)程中，涉及到較多的機(jī)電一體化設(shè)備，以提高水利工程的施工效率。在機(jī)電一體化設(shè)備的控制系統(tǒng)中，采用了大量的控制算法和控制程序。機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)該具有較好的控制性能，能夠滿足水利工程的施工需要，控制響應(yīng)應(yīng)能夠做到及時(shí)、迅速并準(zhǔn)確執(zhí)行相關(guān)的控制指令。

3．2風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)

若水利工程建設(shè)地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電資源較為豐富，則可以在該地區(qū)建設(shè)具有一定裝機(jī)規(guī)模的風(fēng)電發(fā)電機(jī)組?？紤]到風(fēng)電發(fā)電一般在晚上，為了保證白天水利工程的施工效率和電力需求，同時(shí)保證整個(gè)發(fā)電控制系統(tǒng)的功率穩(wěn)定，可以配套建設(shè)一定的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，以達(dá)到平滑全天候的發(fā)電功率曲線，保證發(fā)電控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于風(fēng)電和光伏的裝機(jī)容量的確定，可以通過(guò)預(yù)測(cè)出該水利工程施工中的負(fù)荷需求大小，并考慮風(fēng)電和光伏發(fā)電出力系數(shù)，進(jìn)行綜合考慮確定，保證功率能夠達(dá)到平滑，滿足施工的電力需求。

3．3電力自動(dòng)化化施工技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，水利工程施工技術(shù)的自動(dòng)化水平也同步得到了一定的提高，智能化技術(shù)和水利工程施工技術(shù)相結(jié)合，相互促進(jìn)，從而進(jìn)一步提高水利工程施工的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)智能化逐漸成為水利工程施工技術(shù)所追求的目標(biāo)。現(xiàn)代化的水利工程施工技術(shù)對(duì)人的思維的模擬程度較高，可以將人的行為或者思維轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制程序進(jìn)行合理有效的控制。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)和水利工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，在前沿技術(shù)井噴的時(shí)代背景下，水利工程施工技術(shù)正迎來(lái)大變革、大發(fā)展的機(jī)遇期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)自動(dòng)化控制技術(shù)在水利工程施工技術(shù)中的滲透率也將不斷提高，同時(shí)兩種技術(shù)間相互促進(jìn)，共同提高各自領(lǐng)域中的技術(shù)水平，使自動(dòng)化和水利工程施工技術(shù)不斷向前發(fā)展。

4結(jié)論

可靠的電力供應(yīng)在工程建設(shè)領(lǐng)域中較為關(guān)鍵，能夠影響工程項(xiàng)目的施工能否順利進(jìn)行。在水利工程中，應(yīng)該多采用現(xiàn)代化的電力自動(dòng)化控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和供電系統(tǒng)技術(shù)，以保證水利工程的施工自動(dòng)化水平和施工質(zhì)量，提高水利工程的整體效益。

參考文獻(xiàn):

［1］徐文博．關(guān)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015(16):194．

［2］朱松輝．水利水電工程施工技術(shù)若干問(wèn)題的思考［J］．住宅與房地產(chǎn)，2016(15):101-103．

［3］曹博，陳起俊，孫帥．風(fēng)光發(fā)電技術(shù)在建筑應(yīng)用中的實(shí)例分析［J］．山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26(1):33-35．

作者：胡彥明 單位：南京東禾自動(dòng)化工程有限公司