簡議泵站電氣自動化的實施及其設(shè)計

姜立軍　仲偉晶

摘要：泵站電氣自動化的實施不僅要結(jié)合泵站的實際情況，同時還要遵循一定的原則，切實了解泵站電氣自動化需要注意的事項，準(zhǔn)確對泵站進(jìn)行定位，優(yōu)化泵站電氣自動化設(shè)計。本文簡述了泵站電氣自動化實施的必要性及其主要功能，對泵站自動化實施的主要原則與泵站電氣自動化的設(shè)計進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：泵站電氣自動化；實施；必要性；功能；原則；設(shè)計

中圖分類號：TM76-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0092—01

1泵站電氣自動化實施的必要性及其主要功能

泵站電氣自動化技術(shù)主要包括計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)、通信技術(shù)等。泵站自動化不僅是針對于設(shè)備開停機(jī)操作或基本運行進(jìn)行監(jiān)控管理，同時對泵站勵磁系統(tǒng)開發(fā)、繼電保護(hù)優(yōu)化、水利監(jiān)控以及經(jīng)濟(jì)運行成果分析等方面具有重要作用。泵站強(qiáng)調(diào)電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅是設(shè)備自動化操作、監(jiān)控對象分析、設(shè)備軟件系統(tǒng)平臺控制、數(shù)據(jù)空定義、信息化接口配置、協(xié)議棧優(yōu)化等方方面面的技術(shù)完善過程，同時也是未來泵站經(jīng)營建設(shè)走向可持續(xù)發(fā)展的實際需求。

泵站電氣自動化實施的主要功能包括：（1）數(shù)據(jù)采集與處理。通過自動周期性地采集或由操作員通過應(yīng)用程序發(fā)命令采集泵站現(xiàn)場各種實時數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)預(yù)處理并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，按照信號陛質(zhì)的不同把它細(xì)分為模擬量、開關(guān)量及脈沖數(shù)字量等。（2）安全運行與監(jiān)視。對主設(shè)備及輔機(jī)設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)視，包括當(dāng)前各主要設(shè)備的運行及停止情況、閘門啟閉情況，并對各運行參數(shù)進(jìn)行實時顯示。（3）控制與調(diào)節(jié)。泵站電氣自動化系統(tǒng)的控制功能應(yīng)該滿足泵站機(jī)組啟、停和變電所操作規(guī)范規(guī)定的要求。機(jī)組啟、停控制有一條指令完成，計算機(jī)自動檢測機(jī)組啟、停條件并順序執(zhí)行，當(dāng)滿足條件時，執(zhí)行操作。對變電所開關(guān)的操作應(yīng)該自動檢測操作條件，并按照預(yù)定的步驟進(jìn)行分合閘。對所有設(shè)備應(yīng)該設(shè)置手動控制方式和自動控制方式，并設(shè)有靜態(tài)試驗方式。機(jī)組事故停機(jī)時，應(yīng)該同時關(guān)閉相關(guān)的輔助設(shè)備。

2泵站電氣自動化實施的主要原則

泵站電氣自動化實施的主要原則包括：（1）可靠原則。保證泵站的穩(wěn)定可靠運行是電氣自動化建設(shè)的關(guān)鍵，因此在其電氣自動化的設(shè)計中需要對所用的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行可靠性分析，以及各項試驗和考量，這是泵站電氣自動化運行的基礎(chǔ)。（2）效益原則。泵站建設(shè)需要投入的資金量大，主要體現(xiàn)在設(shè)計、建設(shè)、改造和維護(hù)環(huán)節(jié)。但是在泵站建設(shè)完成后，其現(xiàn)實運行工作的時間因自身的特點以及運行環(huán)境的影響，通常會出現(xiàn)閑置時間較多的情況，這樣導(dǎo)致泵站所發(fā)揮的效益低于投入的資金價值，并且在后期還會有電氣自動化系統(tǒng)升級改造和維護(hù)的資金，會給建設(shè)單位帶來一定的經(jīng)濟(jì)壓力。因此要注重泵站自動化運行中效益的發(fā)揮。（3）實事求是原則。泵站自動化設(shè)計要以實事求是的原則和態(tài)度，結(jié)合當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃、投入等實際情況來設(shè)計。泵站的自動化類型可以分為數(shù)據(jù)采集型、部分自動化型和綜合自動化型三種，所以應(yīng)用到的技術(shù)和設(shè)備都相對先進(jìn)。

3泵站電氣自動化設(shè)計的分析

3.1泵站電氣自動化設(shè)計的定位分析

通過泵站自動化建設(shè)是一項系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作，因此要多方面分析，如投入、技術(shù)、運行環(huán)境等，之后再結(jié)合各種實際情況確定其自動化的需求程度，設(shè)計出符合實際應(yīng)用的自動化泵站。即為注重實際，科學(xué)定位。

3.2合理選擇所建泵站電氣自動化系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

常見的泵站電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有：（1）監(jiān)控主機(jī)+通訊協(xié)議設(shè)備。該結(jié)構(gòu)是將指令交給監(jiān)控主機(jī)來調(diào)整和控制的，而對通訊協(xié)議設(shè)備的要求較低，因此要重視監(jiān)控主機(jī)的選擇，因為它是泵站自動化控制的關(guān)鍵，如果出現(xiàn)問題就會影響指令的正常專遞，自控系統(tǒng)也就沒法正常運行。（2）監(jiān)控主機(jī)+PLC+通訊協(xié)議設(shè)備。泵站的電氣自動化系統(tǒng)按其單元構(gòu)成可分為三個部分，分別是若干可編程控制器PLC、監(jiān)控下層設(shè)備的通訊監(jiān)控主機(jī)以及通過以太網(wǎng)通訊PLC。其中PLC是控制節(jié)點，對于提高系統(tǒng)運行的可靠性起著一定作用。但此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有一定的局限性，就是PLC和下層通訊能力較弱，對通訊速度造成了阻礙。（3）監(jiān)控主機(jī)+RTU。監(jiān)控主機(jī)加以太網(wǎng)通訊RTU結(jié)構(gòu)既有繼電保護(hù)的作用，同時也有可編程序控制器的功用，不僅如此，還能對開關(guān)量輸入、輸出以及模擬量輸入輸出有著保護(hù)作用。在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，以太網(wǎng)是監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊的主要媒介，對于泵站的自動化控制發(fā)揮著巨大作用。但要選用這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須投入較多的資金才能實現(xiàn)。

3.3泵站電氣自動化設(shè)計思路

泵站電氣自動化系統(tǒng)實施的目的不僅只是在開停設(shè)備上的控制，自動化系統(tǒng)需要完成的工作很多，如水位、流量的監(jiān)控；電氣設(shè)備運行的監(jiān)控和保護(hù)；事故和故障的預(yù)警；信息的采集與交換；實現(xiàn)無人值班等等。當(dāng)然在實際設(shè)計時要以泵站的具體要求為前提，并分清設(shè)計的重點和次重點，作出切合實際的設(shè)計，主要設(shè)計思路有：信息設(shè)計，是以信息為導(dǎo)向的設(shè)計活動，泵站運行中所采集的信息數(shù)據(jù)是水利系統(tǒng)實現(xiàn)信息化管理的基點，能為水利信息系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的動態(tài)數(shù)據(jù)；典型設(shè)計，在沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下典型設(shè)計可以起到標(biāo)志性作用，通過典型設(shè)計固定下來的技術(shù)和方案可以為同類型的泵站建設(shè)提供參考作用；模塊化典型設(shè)計，由于泵站類型不多，但自動化系統(tǒng)要求不一，各個泵站還是存在機(jī)組臺數(shù)和形式的區(qū)別。通過典型設(shè)計可以設(shè)計出若干個模塊，整個泵站綜合自動化系統(tǒng)就是由數(shù)個基本模塊通過積木式疊加組合而成，再根據(jù)不同泵站的建設(shè)要求就可將其應(yīng)用到泵站設(shè)計之中。

4結(jié)束語

泵站電氣自動化設(shè)計是一門綜合性較強(qiáng)的工作，涉及電氣設(shè)備、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和控制技術(shù)等，不同類型的泵站自動化需求也不同，因此在實施及其設(shè)計過程中必須結(jié)合泵站實際進(jìn)行綜合考量。