泵站自动化控制系统改造研究

张瑞

摘 要：泵站自动化控制系统改造可以大大提高泵站的工作效率，并降低运行成本，因此，泵站自动化控制系统改造工作是现代化泵站建设的重要任务之一。结合工程实例，详细介绍了泵站自动化控制系统的构成和改造思路，为现代化泵站建设提供帮助。

关键词：泵站；自动化控制系统；改造；运行质量

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0044-02

现代化泵站承担着灌溉、排涝、城市供水等多方面的任务，如果采用泵站自动化控制系统可以将控制、运行、管理集于一体，所以，现代泵站的建设越来越多地朝向自动化方向发展。如何在原有基础上，对泵站自动化控制系统进行改造，是现代大型泵站建设的首要问题。本文对此进行了研究，提出了泵站自动化控制系统的改造方案和技术要求，为泵站自动化控制系统改造提供了技术支持。

1 工程实例

该泵站系统工程开始建造于1987年，初期使用流量约为6.41 m3/s。但目前机电设备在运行过程中存在较多问题，例如，配电丢失、机能下降、装置老化、损耗量较大、维修困难、自动化控制较为落后、耗能较大等问题。我国在2011-12开展了泵站自动化改造工作，力求改造后的泵站运行速度快、安全稳定，可以在泵站运行过程出现问题时快速排除隐患，全面加强泵站的运行质量，提高自动化运行的有效性、安全性。

2 自动化系统的组成构造

2.1 系统控制项目

泵站自动化系统中的系统控制项目分为以下3种：①计算装置控制，重点是机组中高低压断路设备和启停装置中的闸阀、分合等装置；②监控下的装备，例如，主机组现状、阀门开关现状、断路装置的流通断取、装置极限部位等；③泵站自动化中的电量管理控制，其中包含电流、电压、功率等，还包含变压装置和机组中的闸阀开关、流量、水位等。

2.2 系统控制对象

泵站系统控制对象较多，其中包含高低压断路装置、配电装置、排水泵设备、出水阀、直流系统、真空装置等；主装置中包含主水泵、变压器、主电动设备等。

3 系统构造

3.1 微机保护系统

泵站中微机保护系统要严格按照《机电保护设计流程》对泵站装置进行合理配置，结合自动化保护系统，系统内部必须包含变压线、电容装置、电动设备、进线、绝缘装置等，并对这些装置进行合理监控。然后根据自动化保护系统的特点，选取有效的微机保护设备。高压电机保护设备中包含了单相接地装置、抵压保护、电量负荷保护、高温保护、电流断电保护等不同检测机能。泵站中采用的综合保护设备具备两层式电流保

护机制，而当其处于高压状态时则相反，系统会启动电量杜荷保护、高温跳闸保护、分层式保护、电流限制保护、单机回路操作保护、跳闸警告等保护机能。

自动化系统中的综合电容器内具备电压过量保护、电流速断功能，此外，还有限时电压、电压平衡保护等保护功能。开启综合保护设备时要具备电压、电量负荷、低压电流过流保护和零序过流保护等保护机能，这些装置具备较强的保护性，具体功能分为以下几项：①遥控监测。对电压、电流、功率流量、电量电度、电量频率等进行监控。②遥信。获取各个系统中的各种故障信息、保护机能信息和电流电压流入信息。③不同保护设备输入装置应具备三项信号点，一项属于输送故障信息，其余两项属于自带保护功能，作为泵站备用监控装置。④SOE功能。系统内部应具备较强的SOE功能。⑤系统中微机保护设备应运用220 V直流电压进行有效控制。⑥微机保护设备可以予以PPH、PPS等功能，并保证操作误差时间在1 ms内。

3.2 各系统中的功能

3.2.1 微机保护装置功能

泵站自动化系统中的微机保护装置所保护的目标是母线线路、变压设备、主电动设备等。微机保护装置保护的具体内容分为以下六个方面：①母线线路。对线路中三相载荷量、速断装置予以保护。②主电动机设备保护。对低电压、低电流、低功率、三相载荷量、电流等方面进行保护操作。③系统变压装置保护。对三相载荷量和快速断电等保护。④接地防雷保护。自动化系统中大部分装置与建筑物是相互连接的，因此，需要对装置和接地物间的电阻进行限制，电阻量应控制在<1 Ω的范围内。在室外应放置窗安装置并搭配避雷传感信号。电源装置中应选取有效的避雷装置，并在网络系统中放置浪涌保护设备，对于室外应进行穿镀锌掩埋操作。⑤线路保护。包含构建强励保护、电压电流保护、单相载荷量等保护措施。⑥报警装置。安装声光安报警装置，在水泵设备自行启动后，报警装置会自动响起并自行发出声光信息，这样可以让工作人员快速远离危害区域，确保生命安全。

3.2.2 微机控制系统功能

泵站进行计算运算操控过程中可采用以下3种方式进行计算：①采用LCU进行现场控制。要明确现场地理位置，并在现场以LCU方式进行控制，或者通过内部屏幕触摸、按钮等方式对水泵自动化系统的水泵流量进行控制，由于紧急停机不能被远程手控，因此要明确控制的限度。②泵站自动化系统中央控制。由内部控制系统直接对泵站装置进行直接控制；③直接进行人工控制。可以进行手动控制，在进行手动控制期间，控制人员可以根据键盘、显示装置、鼠标等装置给予有效控制；可以采用分布控制顺序的方法进行控制，但每个步骤要严格按照相关顺序完成操作，然后在经过工作人员对操作流程给予确认，这样才能继续按照下一个步骤进行操作；还可以采用泵站自动化进行控制，自动化系统通过计算机进行预定性控制。

3.2.3 直流系统设备

自动化系统中进行直流系统电源操作的过程中，应选取免维护的铅酸蓄电池、微机高压控制、电源开关和保证电流电压在220 V。同时，内部系统装置应配置逆变电源、充电装置等装置，以此确保整流方块整体处于体积小、抗击力强、高效率、高平稳性、噪声低的特性中，还应保证装置在运行期间的稳定性、安全性、维修简便、安装、调试简便等特征，具体表现以下几个方面：①多项通讯方法。使用RS485/232等通信接口和主机进行信息传送，运用CDT等多项方法开展通讯工作，确保完成电源系统中直流的遥控、监控、管控等功能，全面实现无人值班泵站自动化。②可靠性配置。采用优质电池并将其安装在装置内，内部充电模块应选用高频设备组合的开关和并联组合方法进行并联；交流双电源输入期间，在内部设置C级避雷装置，有利于降低雷击引发的电压电流的出现，提高自动化系统的安全性；保证健全的保护功能，保护功能应包含过压、缺相、输入、输出、限流、输入限压、保温保护、模块较热等各项保护系统，尤其在电源模块温度过高时，内部模块应具备短路回收特征，即使模块经过长期输出后处于短路状态，也不会对系统造成损坏，待到故障消失后，模块功能会自行恢复运作。③智能蓄电池充电管理。严格按照电流周边环境、电压等变化自行选取装置，并采用均充、电流横流、电量浮充的充电方式，全面满足蓄电池充电需求，避免蓄电池因充电过量以或未能及时充电所引起的蓄电池损坏，还可以开启电池的特定功能，提高电池使用质量、延长使用寿命。④监测功能的完善性，系统装置具备较多电池、绝缘定位电路、电路直流参数，在运行过程中会需要对模块故障、电路回馈、温度过高等的检查功能，如果安装期间出现异常状况，系统会自动启动报警装置，进入警告状态，并将装置变为应急处理状态。

3.3 直流电源系统

泵站自动化系统中的直流电源装置主要运用单母线进行安装，在指定直流电压中，通过运用一组铅酸电池、阀控电池保证系统正常运行。蓄电池装置可以实现浮充充电操作；而直流装置和充电器只能与高智能模块和高频率开关相互连接而成，具体由防雷装置、逆变方块、监控装置、降压模块、充电装置、绝缘模块、直流、交流装置等结合而成。

3.4 微机控制装置

为提高系统装置的平稳性、安全性，全面实现泵站系统的自动化控制，该系统主要运用内部控制构造、成熟构造等技术，然后在泵站内部根据泵站组合数量，有效配置2套LCU、2台泵组、LCU控制器等设备，并在每个配套组合中安装液晶屏幕和智能装置，全方位实现自动化系统中监控操作和数据控制。

4 结束语

此次改造使泵站自动化系统现已完全实现自动化控制，并能在控制过程中对数据信息进行查询、修改，还可以根据数据信息查找故障因素。经过3年运行，微机保护系统运行质量较高，安全性较强，还大幅降低了调节、维修工作量。本文为目前泵站自动化改造工作提供了有效措施和合理的参考案例。

参考文献

[1]高勇，万建忠，孔德华.永丰泵站自动控制系统改造[J].江苏水利，2008（05）.

[2]樊志敏.泵站综合自动化系统控制功能的研究与实现[D].哈尔滨：东北农业大学，2006.

〔编辑：张思楠〕