泵站運行管理自動化系統功能特點

王宇航，高廣峰

（黑龍江省桃山水庫管理處，黑龍江七臺河 154600）

泵站實現自動化，不僅可以避免誤操作，防止運行事故，減少運行人員;并可以提高設備和工程利用率、延長設備壽命、實現優化運行。泵站自動化應是泵站運行管理發展趨向。

1 泵站自動化分類及其功能

1）自動化泵站實際是IAC（儀表化、自動化及控制化）在泵站上的應用，是利用自動化元器或裝置，對泵站中機電設備及工程設施的工作狀況進行監視、監測，對機組的啟動、停機和調節進行控制，對運行中可能發生的事故進行保護。泵站中各種機電設備和水工設施的工作狀況，可根據壓力、水位（或油位）、位移、溫度、溫升及電氣參量變化自動發出信號，并及時傳到控制室。信號可以是指示信號或數字信號、故障信號及事故信號、報警信號等。控制室運行人員或自動控制裝置，可根據信號及時作出反應或處置。自動化泵站對于需要經常記錄的物理量（如壓力、液位、流量、溫度、電流、電壓等）計算機儲存、處理、顯示和打印。

2）自動化泵站根據自動化程度不同，通常分為全自動化、半自動化、遠距離自動化和遠程自動化等4種。

全自動化泵站是靠設置在前池或出水池上的水位繼電器（壓力變送器）控制機組的啟動、停機或進行各種調節。當水位（或壓力、壓差）上升或下降到限定位置時，發出作動信號傳給控制臺的線路繼電器或計算機。當線路繼電器動作時，按規定程序動作（啟動或停機）的執行機構也發生動作。執行機構通常由時間繼電器和控制啟動（或停機）程序的繼電器或為計算機系統。

全自動化泵站除了控制機組的啟動和停機之外，對于進出水管道的工作壓力、電動機溫升、軸承與填料函的溫度、泵站的引入母線與自動控制母線上的電壓等，都以作用在事故繼電器上的特殊繼電器（傳感器、變送器）進行監視。一旦工作狀況超越規定值，事故繼電器動作，使工作機停機，在有備用機組場合，可使備用機組自動投入。發生事故的機組，只有在消除了故障的原因之后才能再次啟動。全自動化泵站中照例也可以運用半自動化控制、遠距離控制和手動控制。

半自動化不同于全自動化的地方是：機組的啟動和停機的最初指令由人發出：而其后過程則與全自動化泵站相同。

遠距離自動化與全自動化泵站不同之處在于：接通機組和自動控制分間的指令是從遠離泵站的控制點或調度所發出。

遠程控制是遠距離控制的發展，它與被控制的對象之間的距離要比遠距離自動化遠得多，往往達到數公里，甚至數十、數百公里。這樣，用多線遠程傳輸會因線路過多、過長，傳輸電壓和電流變化較大，信號失真，因此常用少線或無線式。當利用一對聯絡線控制多種對象時，必須在站房內設置集中轉換裝置。通常利用分配器來實現其選擇性。分配器的動作方法可用時間分配法、電碼法、參數法和頻率法等，常用時間分配法。

泵站的自動化控制程序是指按規定順序而進行的一系列操作。操作的項目和先后次序，應根據泵站特點和運行管理的具體要求，本著先進、實用、可靠的原則專門設計擬訂。

2 泵站微機監控系統組成及功能

隨著計算機技術及各種量測、監控設備發展，近年新建的中、大型泵站普遍專門設計和配置微機監控保護系統，實現綜合自動化。可靠地實現了主機泵及輔助設備、附屬設備監測和控制、工程安全運行的實時自動監測，實現工程和設備運行狀態的視頻監視。控制方式以計算機自動控制為主，（常規設備）手動控制為輔。

2.1 系統組成

泵站計算機監控系統設主控級、現地級兩級。結構構成：集中控制層與開放環境下的分層分布控制相組合;網絡采用光纖環形以太網;主機選用100～1 000 Mbps光纖環網交換機，重要設備雙重化設置。①主控制層：設主機兼操作員工作站、工程師站、工情水情監測站、樞紐或配套建筑物監測主機、視頻監測主機，以及調度通信服務站、網絡設備和附屬設備等。監控系統主站包括設備層、就地集控層（現場層）、數據通信層和自動化監控層。②現場層：設多臺控制柜（LCU），形成主電動機保護控制單元、變壓器及變電所及公用設備控制單元、截流閉鎖裝置控制單元、攔清污設施控制單元、電量和非電量測量智能儀表及各種傳感（變送）器等。監控系統設事故備用逆變器電源裝置;配置GPS衛星時鐘系統。

2.2 系統功能

2.2.1 監測功能

能對站用變電所、主機組、輔助設備、附屬設備的各物理量（電氣量、水力量、機械量、開關量等）的運行數據及工情水情數據進行檢測和采集，并根據某些控制性參數的給定限值進行泵站運行監督、報警、記錄等。

2.2.2 控制功能

能對泵站主電動機、主變、站變等設備進行控制;對輔助設備（油系統、水系統、壓縮空氣系統）、葉片角調節機構等進行控制;能對截流閉鎖裝置、攔清污設施、配套節電閘等進行控制。

2.2.3 保護功能

能實現主變壓器、進線開關、主機組的保護。各不同對象的保護單元獨立設置。主變設差動保護、瓦斯保護、電流速斷保護、過電流保護、過負荷保護、溫度保護;進線開關設過流保護、過負荷保護;主電動機設電流速斷保護、過電流保護、過負荷保護、低電壓保護、防水泵飛逸保護等。

2.2.4 管理功能

管理功能主要是歷史數據的存檔和管理。可分為事件類和數據類兩大類。事件類指運行事件和重要的系統操作，如全部的報警記錄、控制命令和結果、調度命令、設備檢查和記錄、操作票清單、操作記錄等;數據類指實時采集的各種電量和非電量，并生成各種報表、曲線和圖形。

2.2.5 故障診斷功能

所有控制器（PLC）均有診斷和自動測試程序。控制層計算機系統備附在線測試軟件、離線測試軟件和硬件測試軟件。

2.2.6 網絡通信功能

包括水利調度通信和電力調度通信，采用光纖通信方式。泵站通信服務器接局域網及公用網，實現與上級水利管理機構、電力部門等網絡通信，實現數據、信息、視頻圖像及語言雙向傳輸。

泵站計算機監控系統設計可參照并執行《水力發電廠計算機監控系統設計規定》（DL/T5065-1996），技術指標可參照并滿足《水電廠計算機監控系統基本技術條件》（DL/T578-95）。

3 結語

建設社會主義節約型社會，節省人力物力資源，減少人員浪費至關重要，泵站自動化管理能做到節省開支，減少勞動力浪費，實現“無人值班、少人值守、安全運行、科學管理”。進而提高了水利企業的經濟效益，應在泵站管理企業中推廣。

[1]武漢水利電力大學.SL255-2000泵站技術管理規程[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]田家山.水泵及水泵站[M].上海：上海交通大學出版社，1989.