變電站遠(yuǎn)程控制智能排水裝置的研制

陳茜　李衛(wèi)東　李汝東　馮彥輝

摘要： 隨著公司對電網(wǎng)運(yùn)行安全重視程度的不斷提升，變電站防汛工作備受關(guān)注，傳統(tǒng)排污系統(tǒng)無法及時(shí)排污等問題亟待解決。以傳統(tǒng)排水系統(tǒng)、PLC技術(shù)、無線交互技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支撐，研制了變電站遠(yuǎn)程控制智能排水裝置，采用“遠(yuǎn)程控制智能排水裝置”效果檢驗(yàn)期水位監(jiān)測和控制準(zhǔn)確率為100%，節(jié)省了設(shè)施費(fèi)用，提高了變電運(yùn)維部門的工作效率與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng); 變電站; PLC; 物聯(lián)網(wǎng)云

0 引言

周口市地處沙河、潁河、賈魯河三川交匯之地，歷年夏季防汛工作嚴(yán)峻。每次下雨時(shí)地表水會在變電站內(nèi)匯集，若不及時(shí)將站區(qū)積水排除站外，將會給電氣設(shè)備造成損壞以及站區(qū)地面、地基塌陷等問題。

傳統(tǒng)的變電站排污系統(tǒng)采用浮球采集液位，雖具有一定的智能性，但仍存在一些弊端。近年來，隨著公司對電網(wǎng)運(yùn)行安全重視程度的不斷提升，變電站防汛工作備受關(guān)注。文章[1]通過對水電站排水系統(tǒng)各數(shù)據(jù)指標(biāo)的趨勢性、規(guī)律性進(jìn)行智能分析，動(dòng)態(tài)預(yù)測設(shè)備的發(fā)展趨勢，建立了排水系統(tǒng)的故障分析診斷預(yù)警模型。該模型通過數(shù)據(jù)分析，能夠提前發(fā)現(xiàn)可能超標(biāo)的異常數(shù)據(jù)，并及時(shí)將數(shù)據(jù)和操作指導(dǎo)發(fā)送給操作人員。文章[2]以PLC（可編程邏輯控制器）為核心，設(shè)計(jì)了一套智能排水系統(tǒng)，有效提高了井下排水效率，提高了排水系統(tǒng)穩(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)合了電子技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的內(nèi)容，在實(shí)現(xiàn)排水功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集顯示、故障預(yù)警、水泵輪換等功能，使工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況。

文章以現(xiàn)有智能排水系統(tǒng)、PLC技術(shù)、無線交互技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支撐，結(jié)合電力行業(yè)發(fā)展需求，以變電站的遠(yuǎn)程智能排水為創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行查新借鑒。

1 總體方案

為研制一種變電站智能排水裝置，通過借鑒人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在智能排水系統(tǒng)、井下排水控制系統(tǒng)等方面的應(yīng)用得出創(chuàng)新思路，因此提出研制一種以PLC（可編程邏輯控制器）為主控核心，利用云服務(wù)器平臺，無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行人機(jī)交互，進(jìn)行變電站的遠(yuǎn)程排水操作。

2 分級方案

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊：液位傳感器的選擇

液位傳感器是一種常見的測量液位的壓力傳感器，普遍應(yīng)用于石油、化工、電力等場景。液位傳感器能夠?qū)Ω鞣N被測介質(zhì)的液位進(jìn)行智能感知、測量。液位傳感器大體上分為兩類：接觸式和非接觸式，接觸式有：浮球式液位傳感器、浮筒式液位傳感器、靜壓式液位傳感器、磁性液位變送器、電容式液位變送器等。

為了保證優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性，根據(jù)液位傳感器優(yōu)缺點(diǎn)對比，決定采用壓阻式液位傳感器為最佳選擇。

2.2 操作執(zhí)行模塊：水泵的選擇

水泵作為整個(gè)排水系統(tǒng)的操作執(zhí)行模塊，其性能的大小直接影響排水系統(tǒng)的效果好壞。對市面上常見的污水泵性能進(jìn)行了對比知，葉片泵具有結(jié)構(gòu)簡單，流量大，調(diào)節(jié)方便、軸承使用壽命長、耐久性好的特點(diǎn)，適用于變電站污水井的工作環(huán)境。

2.3 系統(tǒng)控制模塊

對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)常用的PLC、DSP、MCU三種集成控制器進(jìn)行了性能對比分析，選擇PLC作為核心控制器。其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

2.4 基礎(chǔ)電路模塊

漏電保護(hù)開關(guān)：漏電保護(hù)器的參數(shù)是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)（電壓、短路電流、功率因數(shù)）條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏?，?jīng)此通斷后，不再繼續(xù)承載其額定電流的分?jǐn)嗄芰Αｋ妷盒捅Ｗo(hù)器是對整個(gè)配變低壓網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，不能分級保護(hù)，因此停電范圍大，動(dòng)作頻繁，所以已被淘汰。脈沖型電流保護(hù)器在漏電時(shí)保護(hù)器的靈敏度和可靠性易被影響，且低壓電網(wǎng)的漏電流值達(dá)不到保護(hù)定值時(shí)保護(hù)器無法起到保護(hù)觸電者的作用。電流型漏電保護(hù)器能夠規(guī)避上述問題，因此選擇電流型漏電保護(hù)器。

交流接觸器：接觸器適用于遠(yuǎn)距離的頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一，在變電站遠(yuǎn)程智能排水系統(tǒng)中至關(guān)重要。因此，文章結(jié)合變電站的電壓情況，對市面上的接觸器進(jìn)行了調(diào)研，根據(jù)變電站水泵房所用電壓和電流等級，對不同品牌接觸器的幾款常用性能指標(biāo)進(jìn)行了綜合對比。

變壓器：BK（控制）變壓器具有體積小、接線安全可靠、防護(hù)等級高、性能良好等特點(diǎn)，且能夠的在額定負(fù)載中長期有效工作。而控制水泵所需電壓與集成控制器所需電壓等級不同，故在系統(tǒng)控制箱內(nèi)接入BK變壓器，來實(shí)現(xiàn)不同的電壓需求。根據(jù)系統(tǒng)控制箱所需容量，確定控制變壓器額定容量為50VA，綜合考慮各項(xiàng)性能與用戶評價(jià)，德力西控制變壓器具有體積小、接線安全可靠、防護(hù)等級高、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，故選用德力西BK-50VA。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)云模塊

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感器或控制器，以及移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量。

目前市場上已有的物聯(lián)網(wǎng)云平臺規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣，從官網(wǎng)評論中對比主要技術(shù)性能和性價(jià)比的滿意率，最終選取海為云平臺。

3 結(jié)論

變電站遠(yuǎn)程智能排水裝置經(jīng)過試驗(yàn)，水位監(jiān)測和控制性能要求后，在周口市多個(gè)變電站進(jìn)行推廣應(yīng)用。

應(yīng)用后能夠節(jié)省值班人員現(xiàn)場值守的人力，定期維修抽水泵的維修費(fèi)由原來的兩個(gè)水泵兩個(gè)控制箱集合成兩個(gè)水泵一個(gè)控制箱，節(jié)省了設(shè)施費(fèi)用，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]《水電站排水系統(tǒng)智能故障預(yù)警模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用》

[2] 《煤礦井下智能排水控制系統(tǒng)的應(yīng)用》