电气自动化在泵站运行方面的应用

杨春贵

（兰州市中川上水绿化管理处，甘肃 兰州 730030）

0 引言

随着我国信息技术的不断发展，将自动化技术引入日常生活与作业中，已经成为推动社会生产力发展的重要路径。对于水利工程而言，泵站是重要的枢纽设施，其能够提供一定的压力与流量，在长时间的运行中，为保证资源运用的合理性，需要有人24h 监管。但受到人力资源紧缺等客观因素的影响，在泵站运行期间一定会出现一些隐性风险难以发现与及时解决。因此，本文则结合实际工作经验，探索将电气自动化技术应用其中的路径。

1 泵站电气自动化系统介绍

1.1 系统结构组成

现代化的泵站，多会利用电气自动化技术的优势，构建一个一体化的泵站运行管控系统，其充分利用了电力电子、信息处理等技术的高科技性能，在无人干预或者有极少数人参与的前提下，对相关运行业务进行操作、控制、监视，系统能够依照提前设置好的参数，进行计划与自动运行[1]。同时，该系统利用了模块化的方式，进行层层布局，这样系统即便是一块出现了问题，也不会对其他运行单元造成致命的影响，具体包括PLC 装置、现场测控设备、监控计算机、网络通信系统，泵站电气自动化系统组成结构如图1 所示。

图1 泵站电气自动化系统组成结构

1.2 视频监视系统

为能够实时掌控泵站内相关设备的运行状况，视频监视系统在其中发挥了重要的作用。该部分结构主要由以下四大部分组成：视频控制主机、硬盘录像机、监视器、视频仪设备。首先，视频控制主机接收视频信号，同时将其处理成标准的以太网信号上传至泵站的监控视频机之中。其次，还可以通过以太网对相关设备以及摄像机的信号进行接收与转换，从而对传感摄像设备进行有效控制。最后，监视器以及投影仪设备系统，能够对监控系统画面以及各类设备信息展示，满足各类泵站监管需求。视频监视系统组成结构如图2 所示。

图2 视频监视系统组成结构

2 泵站电气自动化系统实现

泵站电气自动化系统需要满足泵站日常运行作业的实际需求，为此在设计时需要从两大方面入手。①利用电气自动化技术对泵站内设备进行远程调度与控制。②应通过多氧化的信息采集技术，来帮助工作人员实时监管系统的运行状况。因此，本段则从两大方面详细论述系统的设计与实现方法，一方面是自动化控制系统，另一方面是系统监控单元。

2.1 自动化控制系统设计与实现

自动化控制系统具有数据采集、装置控制、报警处理、数据处理几大性能。其中数据采集可以利用前端的传感器，结合TCP/IP 接口，保证所有数据信息的有效传输，主要处理内容包括各类设备的开关信号、信号模量等，能够完成基本的数据运算与组合。装置控制模块可以利用PLC 多清污机、配电装置、主机组等进行自动管控。报警处理模块，则能够利用监控设备所传输的信息，与标准参数进行对比，当达到危险临界值，或者超出、低于标准参数以后，则会通过弹窗、语音报警等方式，显示故障内容与时间。数据处理模块，工作人员可以利用大数据技术组建数据库，便于对系统业务过往数据与历史的分析，自动化控制系统结构如图3 所示。

图3 自动化控制系统结构

2.2 系统监控单元模块设计实现

在设计监控单元时，依照泵站管理工作的实际需求，可以将其分为两大模块：自动监控模块和视频监控模块[2]。首先，自动监控模块中设置了9 套PLC 装置，可以对电机、机组程控、泵组现地设备、辅机设备、节制闸启闭机设备、输送机与清污机、人机界面等进行控制。其具备数据采集与处理、统计与计算、参数在线修改、控制与调节、设备运行统计记录与生产管理的性能。其次，视频监控模块前端安置了图像传感采集设备，其具备远程监视与录像、实时控制、在线浏览等性能。系统监控单元结构如图4 所示。

图4 系统监控单元结构

3 泵站电气自动化系统应用

3.1 自动监管系统应用

自动化监管系统在泵站电气自动化运行之中发挥了重要的作用，其主要的作用为，泵站利用该系统，对所有运行设备进行实时监管，以便及时发现设备的运行风险，当发生异常情况后，系统便能发出警报信息，工作人员可以相关获得信息，并利用数据进行相关处理决策，以减少泵站运行风险的出现。除此之外，该系统在泵站运行的过程中，还具备了收集以及分析数据信息的功能，可以将泵站运行工况，通过直观化、可视化、动态化的图表方式进行综合呈现，工作人员可以利用这些数据信息，对设备未来的运行状况进行预测，以便将风险控制举措，移至泵站设备运行行为的前端，可以达到预控事故的作用。而为了能够保证信息数据的精准性，目前有视频监管模式和电子监管模式两种监控方式。视频监管模式的优势在于能够将泵站设备运行状况直观化的呈现，但缺点在于需要人员24h 监视。电子监管模式的优势在于可以缩减人力资源，但缺点在于对工作人员的技术要求较高，需要保证分站人员将指令落实到位[3]。

3.2 自动控制系统应用

自动控制系统在泵站日常运行的过程中，主要可以应用于以下工作方向：①对泵站的关键设备工况与运行参数进行监控。②展开远程运行控制，以确保设备运行正常。③根据泵站作业实际需求，对设备进行远程调度。

而在实际设计时，技术人员需要考虑到以下问题，以便提高控制系统运行的科学性，加强泵站运行的安全可靠性。①需要考虑到该泵站的实际作业要求。②要有标准化的变电操作规范。只有综合考虑了上述两点，才能确保系统运行的科学性。目前我国的泵站电气自动化控制系统有两种运行模式，第一种是手动模式，第二种是自动模式，为能够提高作业效率，会首选自动控制方式，但也不排除其会出现运行风险，为此需要设置相应的就地手动控制性能，来确保工作人员能够及时处理问题，并最大限度的保证设备安全。

3.3 自动保护系统应用

为避免系统会出现错误指令或者发生误动情况，系统还设有自动化保护功能，其主要用于保护计算机、母联、进线等，同时还可以保障各类泵站设备运行的安全性，让其能够顺利执行相关指令。在实际运行时，用于保护泵站设备监控的装置，并会安设于高压开关柜之内，一定要分散布局，以便提高系统运行的合理性。同时，为能够保证其顺利执行远程保护举措，还需要将以太网通信机与网络交换机等通信设备安置于测控装置之中，保证系统运行的流畅度，减少失误行为[4]。

3.4 自动通信系统应用

自动通信系统相当于系统的“中枢神经”其能够将设备与控制系统之间有效衔接，保证数据的实时共享，并确保系统平台的互联共通，其中包括网络平台、信息交换平台、分站传输平台等。经实践证明，将其应用于泵站运行系统之中，具备以下性能优势：①能够对泵站局域、设备、仪器传输指令，让其完成控制任务，实现各类数据信息的互联、互动，工作人员不仅可以实时查询设备的执行工况，还可以利用大数据技术，搜索既往设备所产生的业务信息，能够为维保作业打下坚实的基础，并达到运行风险预控的目标。②可以提升泵站管理的现代化、信息化、标准化。

基于新时期背景之下，我国又对泵站管理工作提出了更为严格的要求，而利用自动通信系统，则可以达成这一管理目标。①业务信息可以通过数据、语音、图像等多种形式传输与呈现展示。②解决了信息孤岛的问题，实现了泵站内各类设备的互通性、兼容性、可扩展性。

3.5 自我诊断功能的完善

进入21 世纪以后，我国的电气自动化技术受到信息科学等多种技术领域研究成果的影响已经实现了跨越式的进步，而这也为系统的自动化应用模式带来了更多的发展潜力。当前，我国部分泵站依照实际作业需求，在电气自动化系统中都设置了自我诊断与完善性能，该系统充分利用了人工智能技术[5]。目前泵站逐步朝着大体量、复杂化、差异化的方向发展，而通过人工智能技术对泵站电气自动化技术的改造，则能够将泵站运行所遇到的新问题、新形势、新现象，纳入系统控制单元之中，技术人员可以结合频谱分析技术、BP 神经网络技术、多数据融合技术的优势，提高泵站电气自动化系统与人工作业之间的协调性，保证其能够依照泵站的实际工作拓展需求，不断升级与优化。

3.6 信息实时管理功能应用

在泵站运行过程中，应用电气自动化技术的最大优势便在于，它可以将所有业务信息以量化的形式呈现，并且能够有效分类以及存储，这为工作人员的管理与分析提供了更多正确的参考信息。而信息实时管理功能，则可以对自动化系统所收集到的各类信息数据进行处理，并上传于操作端之中，这样便能够减少既往自动化系统所存在的信息上传不及时，管理落后的情况，其能够将信息的实时化处置作为工作的重点，帮助工作人员时刻掌握设备与系统的工况，在泵站的管理与维护工作中起到了关键性的作用。

3.7 管控一体性能应用

管控一体化是指充分利用信息共享功能，实现运行作业的管理与控制一体化控制，该种应用方式是目前泵站管控的主流。技术人员可以利用嵌入式技术将智能控制设备以及OCS 控制器设置于泵站的电气自动化控制系统之中，这样就能够实现管理、控制、测量作业的一体化部署，日常工作时可以利用自动化监控系统来了解泵站设备的具体运行状况，依照前期所制定的泵站工作优化目标以及调度需求，完成相关业务。

4 结语

综上所述，泵站运行对工作人员的监管以及现场测控要求较为严格，为能够解决既往人工监管力度不足，泵站运行隐性风险难以发现等问题，本文则将电气自动化技术应用于了泵站运行的日常监管之中，不仅阐述了泵站电气自动化系统的具体实现方式，还分析了其在泵站日常运行过程中，具体的应用方向，以期能够通过该系统，有效解决既往泵站运行过程中所出现的突出问题与潜在风险。