關于泵站電氣自動化及其設計的研究分析

劉鑫

【摘要】泵站電氣自動化設計是一門綜合性較強的工作，涉及電氣設備、計算機、網(wǎng)絡通信和控制技術等，不同類型的泵站自動化需求也不同，因此在設計過程中可以根據(jù)泵站的實際進行綜合考量。本文簡述了泵站電氣自動化的必要性以及泵站自動化實施的主要原則，對泵站電氣自動化要實現(xiàn)的基本功能以及泵站電氣自動化設計進行了研究分析，旨在保障泵站的安全運行。

【關鍵詞】泵站電氣自動化；必要性；原則；基本功能；設計

泵站加強電氣自動化設計開發(fā)的主要目的不僅僅是針對于設備開停機操作，同時對于水位監(jiān)測、電量監(jiān)控、設備故障預警、信息采集與交換等都有著十分迫切的處理需求。以下就泵站電氣自動化及其設計進行探討分析，以供借鑒參考。

一、泵站電氣自動化的必要性

泵站設備電氣自動化技術應用屬于一門綜合了多種科學技術的系統(tǒng)專業(yè)，包括計算機技術、網(wǎng)絡信息化技術、通信技術等。自二十世紀九十年代初期階段，以計算機為主的電子信息技術迅猛席卷全國各行各業(yè)，信息化技術水平日漸成熟。與此同時，排水泵站的自動化技術應用也初步獲得一定運作成果。但是，當時許多開發(fā)商都簡單的理解為泵站能夠對設備的開關機進行操作就屬于自動化技術應用，所以最終通過信息化技術手段的運用將設備柜前手工操作移駕到計算機屏幕前。事實上，泵站自動化不僅僅是針對于設備開停機操作或基本運行進行監(jiān)控管理，同時對泵站勵磁系統(tǒng)開發(fā)、繼電保護優(yōu)化、水利監(jiān)控、以及經(jīng)濟運行成果分析等方面問題予以完善都有著重要而又緊密的內在聯(lián)系。泵站強調電氣自動化技術的應用不僅是設備自動化操作、監(jiān)控對象分析、設備軟件系統(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完善過程，同時也是未來泵站經(jīng)營建設走向可持續(xù)發(fā)展之路與落實科學發(fā)展觀政策的實際需求，具有重要現(xiàn)實意義。

二、泵站自動化實施的主要原則

1、效益原則。在泵站的建設過程中，需要投入的資金量大，這主要出現(xiàn)在設計、建設、改造和維護環(huán)節(jié)。但是在泵站建設完成后，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)升級改造和維護的資金，會給建設單位帶來一定的經(jīng)濟壓力。因此要注重泵站自動化運行中效益的發(fā)揮。

2、實事求是求是原則。在進行泵站的自動化設計工作中，要以實事求是的原則和態(tài)度，結合當?shù)氐囊?guī)劃、投入等實際情況來設計。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，所以應用到的技術和設備都相對先進，如果沒有對泵站的自動化建設進行科學合理的定位，將不同類型的泵站建設在合適的地方，不僅是經(jīng)濟上的浪費，也是對先進科學技術的不尊重。

3、可靠原則。保證泵站運行過程中的穩(wěn)定可靠是自動化建設的核心，因此在其電氣自動化的設計中就應對所用的技術、設備和系統(tǒng)結構等進行可靠性分析研究，以及各項試驗和考量，這都是奠定泵站電氣自動化良好運行的基礎。

三、泵站電氣自動化要實現(xiàn)的基本功能

泵站電氣自動化要實現(xiàn)的基本功能主要包括：（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用程序發(fā)命令采集泵站現(xiàn)場各種實時數(shù)據(jù)，進行必要的數(shù)據(jù)預處理并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，按照信號性質的不同把它細分為模擬量、開關量及脈沖數(shù)字量等。（2）安全運行與監(jiān)視。對主設備及輔機設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，包括當前各主要設備的運行及停止情況、閘門啟閉情況，并對各運行參數(shù)進行實時顯示。（3）控制與調節(jié)。泵站電氣自動化系統(tǒng)的控制功能應該滿足泵站機組啟、停和變電所操作規(guī)范規(guī)定的要求。機組啟、?？刂朴幸粭l指令完成，計算機自動檢測機組啟、停條件并順序執(zhí)行，當滿足條件時，執(zhí)行操作。對變電所開關的操作應該自動檢測操作條件，并按照預定的步驟進行分合閘。對所有設備應該設置手動控制方式和自動控制方式，并設有靜態(tài)試驗方式。機組事故停機時，應該同時關閉相關的輔助設備。

四、泵站電氣自動化設計的研究分析

1、泵站電氣自動化設計的定位。通過泵站自動化的原則我們可以知道，其自動化建設是一項系統(tǒng)性很強的工作，因此要多方面分析，如投入、技術、運行環(huán)境等，之后再結合各種實際情況確定其自動化的需求程度，設計出符合實際應用的自動化泵站。即為注重實際，科學定位。

2、所建泵站電氣自動化系統(tǒng)機構進行選擇，常見的系統(tǒng)結構有以下三種：（1）監(jiān)控主機+通訊協(xié)議設備。該結構是將指令交給監(jiān)控主機來調整和控制的，而對通訊協(xié)議設備的要求較低，因此要重視監(jiān)控主機的選擇，因為它是泵站自動化控制的關鍵，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+PLC+通訊協(xié)議設備。泵站的電氣自動化系統(tǒng)按其單元構成可分為三個部分，分別是若干可編程控制器PLC、監(jiān)控下層設備的通訊監(jiān)控主機以及通過以太網(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)結構也有一定的局限性，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+RTU。監(jiān)控主機加以太網(wǎng)通訊RTU結構既有繼電保護的作用，同時也有可編程序控制器的功用，不僅如此，還能對開關量輸入、輸出以及模擬量輸入輸出有著保護作用。在該系統(tǒng)結構中，以太網(wǎng)是監(jiān)控主機進行通訊的主要媒介，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)結構必須投入較多的資金才能實現(xiàn)。

3、泵站電氣自動化設計思路。泵站電氣自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的目的，不僅僅只是在開停設備上的控制，自動化系統(tǒng)需要完成的工作很多，如水位、流量的監(jiān)控；電氣設備運行的監(jiān)控和保護；事故和故障的預警；信息的采集與交換；實現(xiàn)無人值班等等。當然在實際設計時要以泵站的具體要求為前提，并分清設計的重點和次重點，作出切合實際的設計，主要設計思路有：信息設計，是以信息為導向的設計活動，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)提供準確的動態(tài)數(shù)據(jù)；典型設計，在沒有相應標準和規(guī)范的前提下典型設計可以起到標志性作用，通過典型設計固定下來的技術和方案可以為同類型的泵站建設提供參考作用；模塊化典型設計，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組臺數(shù)和形式的區(qū)別。通過典型設計可以設計出若干個模塊，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)不同泵站的建設要求就可將其應用到泵站設計之中了。

五、結束語

綜上所述，實現(xiàn)泵站電氣自動化，不僅要結合泵站的實際情況，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問題，立足為生產(chǎn)服務的目標，準確對泵站進行定位，優(yōu)化泵站電氣自動化設計，為泵站電氣自動化的實現(xiàn)及發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

參考文獻：

[1]葛強.大型泵站的電氣技術改造[J].水泵技術，2010（05）

[2]孫小紅.關于泵站電氣自動化設計思路的探討[J].南水北調與水利科技，2011（02）

[3]趙勇.試論泵站電氣自動化的設計思路[J].陜西水利，2011（02）

[4]葛強等.南水北調大型泵站同步電動機起動動態(tài)特性試驗研究[J].大電機技術，2012（33）

[5] 楊洪深.嵌入式系統(tǒng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應用研究[D].合肥工業(yè)大學，2010