泵站运行管理自动化系统功能特点

王宇航，高广峰

（黑龙江省桃山水库管理处，黑龙江七台河 154600）

泵站实现自动化，不仅可以避免误操作，防止运行事故，减少运行人员;并可以提高设备和工程利用率、延长设备寿命、实现优化运行。泵站自动化应是泵站运行管理发展趋向。

1 泵站自动化分类及其功能

1）自动化泵站实际是IAC（仪表化、自动化及控制化）在泵站上的应用，是利用自动化元器或装置，对泵站中机电设备及工程设施的工作状况进行监视、监测，对机组的启动、停机和调节进行控制，对运行中可能发生的事故进行保护。泵站中各种机电设备和水工设施的工作状况，可根据压力、水位（或油位）、位移、温度、温升及电气参量变化自动发出信号，并及时传到控制室。信号可以是指示信号或数字信号、故障信号及事故信号、报警信号等。控制室运行人员或自动控制装置，可根据信号及时作出反应或处置。自动化泵站对于需要经常记录的物理量（如压力、液位、流量、温度、电流、电压等）计算机储存、处理、显示和打印。

2）自动化泵站根据自动化程度不同，通常分为全自动化、半自动化、远距离自动化和远程自动化等4种。

全自动化泵站是靠设置在前池或出水池上的水位继电器（压力变送器）控制机组的启动、停机或进行各种调节。当水位（或压力、压差）上升或下降到限定位置时，发出作动信号传给控制台的线路继电器或计算机。当线路继电器动作时，按规定程序动作（启动或停机）的执行机构也发生动作。执行机构通常由时间继电器和控制启动（或停机）程序的继电器或为计算机系统。

全自动化泵站除了控制机组的启动和停机之外，对于进出水管道的工作压力、电动机温升、轴承与填料函的温度、泵站的引入母线与自动控制母线上的电压等，都以作用在事故继电器上的特殊继电器（传感器、变送器）进行监视。一旦工作状况超越规定值，事故继电器动作，使工作机停机，在有备用机组场合，可使备用机组自动投入。发生事故的机组，只有在消除了故障的原因之后才能再次启动。全自动化泵站中照例也可以运用半自动化控制、远距离控制和手动控制。

半自动化不同于全自动化的地方是：机组的启动和停机的最初指令由人发出：而其后过程则与全自动化泵站相同。

远距离自动化与全自动化泵站不同之处在于：接通机组和自动控制分间的指令是从远离泵站的控制点或调度所发出。

远程控制是远距离控制的发展，它与被控制的对象之间的距离要比远距离自动化远得多，往往达到数公里，甚至数十、数百公里。这样，用多线远程传输会因线路过多、过长，传输电压和电流变化较大，信号失真，因此常用少线或无线式。当利用一对联络线控制多种对象时，必须在站房内设置集中转换装置。通常利用分配器来实现其选择性。分配器的动作方法可用时间分配法、电码法、参数法和频率法等，常用时间分配法。

泵站的自动化控制程序是指按规定顺序而进行的一系列操作。操作的项目和先后次序，应根据泵站特点和运行管理的具体要求，本着先进、实用、可靠的原则专门设计拟订。

2 泵站微机监控系统组成及功能

随着计算机技术及各种量测、监控设备发展，近年新建的中、大型泵站普遍专门设计和配置微机监控保护系统，实现综合自动化。可靠地实现了主机泵及辅助设备、附属设备监测和控制、工程安全运行的实时自动监测，实现工程和设备运行状态的视频监视。控制方式以计算机自动控制为主，（常规设备）手动控制为辅。

2.1 系统组成

泵站计算机监控系统设主控级、现地级两级。结构构成：集中控制层与开放环境下的分层分布控制相组合;网络采用光纤环形以太网;主机选用100～1 000 Mbps光纤环网交换机，重要设备双重化设置。①主控制层：设主机兼操作员工作站、工程师站、工情水情监测站、枢纽或配套建筑物监测主机、视频监测主机，以及调度通信服务站、网络设备和附属设备等。监控系统主站包括设备层、就地集控层（现场层）、数据通信层和自动化监控层。②现场层：设多台控制柜（LCU），形成主电动机保护控制单元、变压器及变电所及公用设备控制单元、截流闭锁装置控制单元、拦清污设施控制单元、电量和非电量测量智能仪表及各种传感（变送）器等。监控系统设事故备用逆变器电源装置;配置GPS卫星时钟系统。

2.2 系统功能

2.2.1 监测功能

能对站用变电所、主机组、辅助设备、附属设备的各物理量（电气量、水力量、机械量、开关量等）的运行数据及工情水情数据进行检测和采集，并根据某些控制性参数的给定限值进行泵站运行监督、报警、记录等。

2.2.2 控制功能

能对泵站主电动机、主变、站变等设备进行控制;对辅助设备（油系统、水系统、压缩空气系统）、叶片角调节机构等进行控制;能对截流闭锁装置、拦清污设施、配套节电闸等进行控制。

2.2.3 保护功能

能实现主变压器、进线开关、主机组的保护。各不同对象的保护单元独立设置。主变设差动保护、瓦斯保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、温度保护;进线开关设过流保护、过负荷保护;主电动机设电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、低电压保护、防水泵飞逸保护等。

2.2.4 管理功能

管理功能主要是历史数据的存档和管理。可分为事件类和数据类两大类。事件类指运行事件和重要的系统操作，如全部的报警记录、控制命令和结果、调度命令、设备检查和记录、操作票清单、操作记录等;数据类指实时采集的各种电量和非电量，并生成各种报表、曲线和图形。

2.2.5 故障诊断功能

所有控制器（PLC）均有诊断和自动测试程序。控制层计算机系统备附在线测试软件、离线测试软件和硬件测试软件。

2.2.6 网络通信功能

包括水利调度通信和电力调度通信，采用光纤通信方式。泵站通信服务器接局域网及公用网，实现与上级水利管理机构、电力部门等网络通信，实现数据、信息、视频图像及语言双向传输。

泵站计算机监控系统设计可参照并执行《水力发电厂计算机监控系统设计规定》（DL/T5065-1996），技术指标可参照并满足《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578-95）。

3 结语

建设社会主义节约型社会，节省人力物力资源，减少人员浪费至关重要，泵站自动化管理能做到节省开支，减少劳动力浪费，实现“无人值班、少人值守、安全运行、科学管理”。进而提高了水利企业的经济效益，应在泵站管理企业中推广。

[1]武汉水利电力大学.SL255-2000泵站技术管理规程[S].北京：中国水利水电出版社，2000.

[2]田家山.水泵及水泵站[M].上海：上海交通大学出版社，1989.