自動化系統在水利泵站中的應用和意義

宋金宏

摘 要：自動化系統在水利泵站中的應用，可以提高泵站運行的自動化程度，減少相關人員的勞動強度，同時也減少了人為干擾及誤操作的幾率，從而提高了整個工程運行的安全性、可靠性?；诖?，本文闡述了水利泵站自動化系統的結構組成，對、自動化系統在水利泵站中的應用及其意義進行了探討分析。

關鍵詞：水利泵站；自動化系統；結構；應用；意義；

自動化系統在水利泵站中的應用具有重要作用，其最大特點是將站內當地監控系統功能、信號采集、控制等遠動功能以及微機保護信息、站用交、直流信息、泵站設備工況、泵站中央信號系統等多方面功能整合為一體，在運行中由遠方監控運行。

一、水利泵站自動化系統的結構組成

1、微機監控系統。微機監控系統結構從功能上分為：主控制級層和現地控制層。（1）主控制級層由操作員工作站、通信工作站、工程師工作站、數據服務器、打印機、GPS、UPS 及中控室有關設備組成，是泵站的實時監控中心，負責全站的自動化操作、歷史數據處理、圖像監視及全站的人機對話等。（2）現地控制層設有機組控制單元，公用控制單元和閘門控制單元，監控全站所有水泵機組、閘門及輔助設備?，F地控制單元能對所管轄的運行過程進行完善的監控，它們經過輸入、輸出接口與運行過程相連，通過通信接口與微機保護設備交換信息，在上位機畫面上實時反映所測的電氣參數及保護動作信息，同時通過以太網與泵站控制層交換信息?，F地控制單元對泵站控制層有相對獨立性，它們能脫離泵站控制層獨立核算并完成運行過程的實時數據采集處理、單元設備狀態監視、調整和控制等功能。

2、微機保護系統。微機保護采用分布式單元機箱結構，各保護單元均相對獨立，通過站內現場總線互聯。在功能分配上，采用能下放盡量下放的原則，保護單元箱能完成的功能絕不依賴通信網，各保護單元箱上均配有操作面板和必要的手動操作開關及信號燈，運行人員可通過單元箱上的操作面板或人機接口，對相應電氣設備進行操作。各保護單元故障或退出運行時，不影響其它單元及上層監控。

3、直流電源系統。某水利泵站的直流系統采用單母線接線，額定電壓為直流220V，采用一組閥控式密封免維護鉛酸蓄電池。蓄電池組正常以全浮充電方式運行。直流系統充電/浮充電裝置采用智能高頻開關電源模塊并聯組成，主要由充電模塊、監控模塊、交直流采樣單元、降壓單元、絕緣監測裝置、防雷裝置等組成。

4、圖像監視系統。為配合監控系統的運行，泵站配置一套圖像監視系統，通過多媒體監視設施，使運行人員能夠對現場的設備的運行狀態進行觀察了解。圖像監視系統通過以太網與監控系統相連，實現信號傳輸，做到遠方監視泵站各設備，為泵站實現無人值班（少人值守） 提供技術保障。圖像監視系統為彩色/黑白攝像機系統，在泵站中控室配置一臺圖像工作站，通過以太網交換機與各攝像機相連。系統可對廠房、泵組設備、高低壓配電室、重要行人通道、閘前后等位置進行全面實時觀察，并通過云臺轉動、可變鏡頭的調整，擴展監視范圍。

二、自動化系統在水利泵站中的應用分析

1、微機監控系統在水利泵站中的應用分析。泵站監控系統采用三種控制方式：（1） 遠方調度級控制方式：中心調度控制人員可以通過調度計算機系統，在遠程對泵站的計算機系統實施遙測、遙信、遙控。（2） 泵站中央控制室控制方式：通過監控系統對泵站設備實施監視控制，有以下兩種方式：第一、泵站自動控制：泵站主控級計算機按預先給定的水流量要求和其它限制條件，在上位機用一個指令完成對泵站泵組的啟?？刂啤５诙⑹謩涌刂疲涸诳刂婆_上，操作人員通過顯示器、鍵盤、鼠標等設備進行操作?？蓪崿F分步按順序組執行的方式，即每一步或每一順序組完成后需經操作人員確認，才能進行下一步或下一順序組的操作。（3） LCU 現地控制方式：上位計算機故障或必要時，可由值班員通過設在LCU屏上的控制按鈕及儀表等實現對泵站設備的控制、調節、值班運行。以上三種值班運行控制方式選擇中，現地控制方式級別最高，其次為中控室和遠方調度。

2、微機保護系統在水利泵站中的應用分析。泵站繼電保護采用微處理器構成的全數字式繼電保護系統，保護裝置采用標準化的機箱和插件板設計，所有組件通過標準機箱組裝在保護單元箱內。保護單元箱內包含規定的保護功能、跳閘組件、監視、信號、檢測、人機對話、通訊接口部件等，并能實現事故記錄等功能。保護裝置上設有液晶屏作為人機接口設備，用于運行監視、保護系統的調試、整定值的設定及記錄、事故顯示、確認以及對保護系統的電流、電壓、功率、相位等實測值進行顯示與記錄。人機接口設備適應于缺乏程序設計知識的人使用。人機對話時自動閉鎖保護出口回路，使人機對話中出現的錯誤不影響保護系統。

3、圖像監視系統在水利泵站中的應用分析。泵站圖像監視系統具有多分屏、定時切換、圖像存盤、視頻捕捉、云臺控制、鏡頭控制、遙控開關、凍結視頻、行動輸出、視頻報警布防、視頻報警、檢索、網絡圖像傳輸與控制、定時啟動等功能，這些功能的實現保證了系統的先進性、可靠性以及實用性。同時整個系統采用標準的硬件技術接口，具有良好的開放性，為今后系統的擴展、互連及設備更新打下良好基礎。

三、自動化系統在水利泵站中應用的意義

自動化系統在水利泵站自動化中應用的意義主要表現為：（1）監控系統應用的意義。計算機監控系統能迅速、準確、有效地對全站所有帶微機接口的機電設備進行控制和監視。泵站控制層能實現數據采集和處理，實時控制和調節，安全運行監視，事故處理和恢復操作指導，維護管理，系統診斷等功能。監控系統實時采集泵站主要電氣和非電氣量及相關過程參數，包括模擬量、開關狀態量、報警量和脈沖量。模擬量主要為電壓、電流、頻率、功率因素、有功功率、無功功率、水位及溫度等；開關狀態量包括機組及其附屬設備、各斷路器和隔離開關、泵站公用設備的有關狀態、位置以及機組過程控制順序的各狀態；報警量采集主要指泵站運行的故障、事故信號以及參數越限報警信號的采集；脈沖量采集指的是接收有功電度和無功電度脈沖量或與電子式電度表通信，將電度量累加，具有對有功、無功電度按電網峰、平、谷時段累計的功能。（2）檢測分析泵站各個控制點的參數。泵站自動化系統中的監控畫面實時顯示了各個主要設備的運行狀況，有利于值班人員及時掌握系統運行情況，同時，能夠實現泵站運行過程中設備的狀態分析和事故報警，將發生的各種故障及時通過人機界面彈窗和事故音響告警反映給值班人員。系統維護人員可以在系統中對各個設備運行參數的設定值進行修改，根據不同時期的設備運行情況設定各個參數的上、下限值，提高自動化系統監控功能的靈活性和實效性。（3）調節泵站設備。泵站自動化系統應該能夠實現水泵的啟停操作、閥門開度的控制和供水工藝的連鎖，使操作員能在值班室內對就地的水泵進行啟停操作，并通過內部設置的連鎖工藝要求，避免值班人員出現對水泵和閥門的錯誤操作。泵站自動化系統應實現操作遠方、就地的兩地選擇性，便于值班員根據實際運行情況選擇在遠方或就地位置對設備進行操作。

結束語

綜上所述，為了實現水利泵站“無人值班、少人值守”原則，泵站采用以計算機監控為主，簡化常規控制為輔的監控方式及微機保護，組成泵站微機綜合自動化系統，在保證本工程安全運行的前提下，很容易通過微機聯網，實現多水源聯合調度。

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