自动化控制系统在庄浪县洛水西调人饮工程中的应用

李志强

（甘肃省庄浪县水务局，744600，庄浪）

庄浪县位于甘肃省东部，六盘山西麓，洛水西调人饮工程是充分利用下洛河浅层地下水资源修建的一处电提式人饮工程，设计供水能力3067 m3/d，主要建设内容为水源工程、上水工程、供水工程、自动化控制系统和附属工程五部分，其中自动化控制系统是上水工程的主要组成部分。

一、自动化控制系统总体方案

该系统规划在管理所院内设立中心控制室，安装计算机和打印机各1台，在配电间安装配电柜5套，并在2个高位水池、3个大口井和清水池安装液位传感器各1个，利用屏蔽信号双绞线把配电柜、计算机、机泵等设备相连，通过对设定的系统软件程序进行操作，达到对各水池上下限水位、大口井水量、水泵出水量及启停进行检测与控制的目的。

二、供配电及自动化控制系统设计

1.供配电系统

安装 1 台 350 kVA、10/0.4 kV、S9型全封闭式变压器1台，通过动力电缆从变压器低压侧引至泵站低压侧进线柜，变压器低压侧输出电压等级为0.4 kV，高压侧采用RW4—10/10A跌落式熔断器3组，作为变压器短路、过电流保护，装设Y5W—12.7/42氧化锌避雷器1组，防止雷击过电压，进线柜采用DW15系列低压短路器，电动机控制方式采用SJR2型数字智能型软启器实现水泵的软启软停，电动机全自动控制柜内安装GTJDG6—200系列电动机智能控制器，以完成对电机各数据的采集。低压配电柜上安装电流表、电压表、有功电度表以便监视运行状况。

2.自动控制技术要求

泵房提水泵控制柜控制、运行及信号显示方式。

①要求能实现手动控制和自动控制两种运行方式，并具有手动/自动转换功能。

②当高位水池水位到达设定的上（下）限水位时，软启动控制的水泵要能实现自动软停止（启动）运行的功能。

③当水厂清水池水位到达设定的上（下）限水位时，机井水泵控制柜控制的潜水泵要能实现自动停止（启动）运行的功能。

④自动控制柜根据水位下降的速度自动控制一台或两台水泵运行，当其中一台水泵出现故障时，自动启动备用的另一台泵组。

⑤控制柜配置显示运行设备的电流、电压、电量及水池水位四种仪表。

3.中央计算机监控系统技术要求

（1）监控系统

基本配置：计算机1台，打印机1台。

（2）系统功能

①控制功能：监控系统具有密码保护系统，能设定操作级别和相应的权限，并对不同操作员进行权限限制；遥控及遥调操作时，通过系统主机发出控制命令，自动校验操作者的操作权限及口令，实现水泵的启停操作，显示操作结果并自动记录操作者、操作对象及操作时间。

②数据采集功能：系统对模拟量、开关量实现实时数据采集，所有水量、加药量、水位均能实时采样，历史数据根据设定时间间隔自动转存于硬盘。

③数据处理功能：对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。对开关量进行实时扫描，分辨率小于或等于1ms，对开关变位作事件记录并输出告警，对重要历史数据进行处理并存盘。系统重启时，数据不会丢失。编辑、管理为全图形界面。对日报数据、月报数据、年报数据以及报警记录（开关变位、数据越限、保护告警、通道事项）等数据进行永久保存；对历史数据进行日、月检索，能对历史数据库的数据进行操作；对任一数据进行日、月统计，并指明该数据在该日的最大值、最小值以及发生的时间，该数据在某月的最大值、最小值、平均值以及发生的时间；对历史数据库的数据可进行回顾打印。

④统计计算：对实时数据进行统计、分析、计算，产生水量、加药量、水位日/月/年的最大与最小值以及电量累计值、设备正常/异常变位次数等，支持各种计算和组合计算，如加、减、乘、除等。

⑤人机界面：显示系统配置图，可上下左右移动、缩放。主接线图上实时显示各水泵的运行状态，在线运行参数，如电压、电流、水量、水位等，各线路按变量不同以不同颜色区分。另外还有棒图显示功能，通过棒图（平面图形或三维立体图形）显示，可以形象观察实时遥测数据的变化。同时还有表格及曲线显示功能、事故显示功能。

⑥报表显示和打印：有各种实时报表、趋势曲线、日报表、月报表、年报表（负荷报表、电压报表、水量、加药量、水位等）；报表内容可为实时数据库、历史数据库中任意点值，报警文件中指定内容；支持图文混排、再计算；随机打印水泵、阀门动作记录，遥控操作记录。可设定定时打印或随机打印任一报表。

⑦报警信息：报警的类型有语音报警、声音报警、报警画面等，可以在线设置为单独使用一种报警功能或是同时使用，当某厂站水泵、水位信号发生变位时，系统发出报警声响和语音报警，同时系统自动将该泵站的一次接线图弹出，相应开关闪烁，报警内容显示在画面底部的报警框内。遇遥测越限、通道故障、事故追忆等均启动同样的这些报警。音响提示，打印机记录相应的告警事件，并写盘保存；所有报警记录可集中显示并可随机或定时打印，可查询任一天的历史报警记录并打印。

⑧关于主系统图及日报表的制作及编辑：所显示的图形可多级缩放，既有全景又有细节显示，对图形进行放大、缩小时，按比例选择合适的平面显示。系统还提供图表编辑工具，对所有的图形和报表均可在线编辑。

⑨安全性：用户可以键入唯一的用户标识和口令进入系统，一旦用户登录到系统后，系统将根据其授权范围，禁止其对属于其授权范围的对象的操作和控制，并对用户在其授权范围内的对象的各种操作控制进行记录打印。

⑩维护功能：所有修改都可在线进行，为全图形、汉化界面。如有各种类型的画面报表的在线编辑功能，前景数据的画面报表的在线编辑功能，数据库内容的在线修改功能，运行参数及限额的在线设置、状态修改功能。

⑪其他功能：事件顺序记录显示与打印功能，通信故障监视、异常报警；通信报文显示、打印、存储功能。系统安全、稳定、可靠，用户界面良好，易学易用，操作简便，系统具备良好的扩展性，当增加硬件设备时，不会涉及软件的改动。系统提供了与其他多种系统的接口，可以浏览方式或转发方式接收本系统提供的数据。

三、技术创新

1.大口井、清水池、蓄水池水位控制技术

在大口井、清水池、蓄水池内安装WP311—1A21E2M3Z型液位传感器各1台，对井（池）内水位进行监测，当水位超过警戒水位或低于最低水位时，将报警信号通过屏蔽信号双绞线传至控制中心，经过软件程序对数据进行采集与处理后，发出信号自动停止（启动）水泵、潜水泵或自动关闭和开启遥控球阀。与以往在池（井）内安装浮子和标尺显示水位相比，具有高效性、准确性、先进性。

2.水泵自动停（启）技术

蓄水池内水位上升或下降时，自动控制柜运行程序经过分析后，发出停启指令，启动一台或两台水泵运行，当其中一台水泵出现叶轮、轴承破坏或电机发热时，及时停止该泵运行，启动备用的另一台水泵。该技术的运行避免了以往由于人工操作而造成的重大损失和其他意外事故，同时能够保证供水水量充足，确保农村正常用水，减少了过去每天抽水8～10小时，而造成的在干旱季节或用水高峰时供水水量不足问题。

3.手动控制和自动控制转换技术

在配电间安装手动控制和自动控制转换柜一台，并通过屏蔽信号双绞线与控制中心计算机相连。当手动控制系统发生故障时，将控制柜上的转换按钮置于自动控制一侧，然后在计算机应用程序上点击全自动按钮。当蓄水池和清水池水位到达上限水位时，水泵自动启动进行抽水，到达下限水位时自动停止。避免了过去人工操作不便和其他意外事故的发生及手动操作出现故障时，水泵无法运行、供水水量无法保证的现象。

4.显示设备电流、电压、电量及水池水位技术

应用安装了显示水泵运行时的电流、电压、电量及水池水位的配电柜，有效防止了水泵超负荷运行和出现故障时电流、电压不稳定而造成的重大损失，节约了经费，提高了水泵使用寿命，实现了安全供水。

四、结 论

洛水西调人饮工程自动化控制系统，使人饮工程运行逐步走上了现代化、数字化的管理阶段。实施自动化控制后的洛水西调人饮工程，机电设备、水池水位及大口井水量处于全方位的安全监测与控制之下，设备安全运行率达97%以上，避免了数次重大事故的发生。泵站开停机、闸阀开启、流量及水量记录显示均实现了自动化，减少了运行操作值班人员，节约了人工费用，提高了泵站的效益，更为重要的是，确保了机组的安全正常运行，保证了群众的用水要求，经济、社会效益显著，在人饮工程自动化管理中起到示范推广作用。

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