浅谈泵站综合自动化应用

崔钻文

摘 要:本文简要阐述泵站综合自动化的发展历程、功能、系统的需求和控制对象、发展趋势。以建成投入运行三年多时间的白沙泵站与水闸综合自动化系统的实践检验,展示了泵站工程自动化应用在防洪排涝方面所发挥的重要作用。

关键词:泵站自动化系统应用

中图分类号:TY675 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0035-02

1泵站综合自动化的定义

泵站工程自动化主要是对泵站主机、辅机、变配电设备、闸门等机电设备实现自动控制、保护、测量,做到遥控、遥测、遥调、遥信,实现泵站现代化的管理,达到“少人值守,无人值班”的要求。

2我国泵站工程自动化发展阶段

随着经济的发展与计算机技术的进步,我国泵站监控自动化技术逐渐发展起来。泵站监控系统自20世纪70年代至目前为止,己发展到一定水平,发展过程总的可分为起步、完善、应用三个阶段。

(1)起步阶段。

1972年在江都泵站进行了自动化试验。在泵站上设总控室对整个枢纽进行遥测、遥控,但由于元件质量问题,系统无法正常工作。

(2)完善阶段。

自20世纪80年代以来,监控系统的软、硬件质量不断提高与完善,泵站开始陆续使用自动化设备。江苏皂河泵站配置微机,淮阴泵站进行就地监控,用无线传送进行遥测。但两个站均由于元件质量问题,未达到监控目的。

1983年我国西北地区最大的新疆博斯腾湖泵站投入运行,该站采用当时比较先进的DJK-F-T型集中控制装置,在机组运行中发挥了一定作用。1986年投入运行的湖北汉川一站,应用JYT-850型综合调度端,对站内运行参数自动巡检。

(3)应用阶段。

进入20世纪90年代,计算机技术飞速发展,自动化技术在泵站中得到了较大的发展与应用。甘肃景泰川泵站二期工程采用了计算机监控系统。系统中采用SG8型可编程序控制器,调度中心采用敷膜式模拟屏,对灌区内运行设备与参数直接监控。江苏省在大型泵站中己全部采用微机监控,如1993年竣工的徐州沙集泵站,1996年建成的淮安三站,以及1977年进行节能改造的江都一、二站等项目均采用自动监控系统。

3泵站综合自动化系统的功能

泵站综合自动化系统主要对全站机组、电气、油、水、气系统、闸门控制系统等进行有效监视和控制,保证泵站安全、可靠、经济地运行,并能够通过计算机网络实现将泵站运行数据和状态实时上传至上级有关部门。

(1)自动监测功能。

能对泵站内站用变电所、主机组、辅助设备、水下建筑物的各种电量和非电量的运行数据及水情数据进行巡回检测、采集和记录,定时制表打印、存储、模拟图形显示,根据这些参数的给定限值进行监督、越限报警等

(2)自动控制功能。

根据泵站当时的运行状态按照给定的控制标准、控制模式对变压器、保护系统、励磁设备、泵站机组的启停操作、辅助设备和闸门等进行自动控制以达到系统优化调度的目的。

(3)保护功能。

利用计算机保护系统实现主变压器、站用变压器以及母线的保护。除此之外还应具有机组过速、推力轴瓦、导轴瓦、定子线圈温度过高保护和油、气、水系统异常保护等。

(4)越限及事故报警功能。

系统能根据事故信号自动报警,产生报警时能把相关的数据录入后台数据库,以备分析和诊断用。

(5)数据管理及制表打印功能。

能对监测、控制、保护等过程中的各种数据进行处理、存储、分析和显示,编制运行值班表,自动记录、显示泵站各阶段运行情况,并统计、分析、自动生成各种报表或曲线。

(6)数据通信功能。

能根据调度指令控制机组的运行,能按照一定的经济运行的模型进行决策,同时所有数据可以通过网络向上级管理部门传送,为上级领导的决策和调度提供数据支持。

(7)安全管理功能。

系统可设置多个操作级别,不同级别操作人员有不同的操作权限,禁止越限操作,确保设备和监控系统的安全。

4以白沙水闸电排站工程为研究对象,进行泵站综合自动化应用研究

4.1 工程概要

白沙水闸电排站工程位于南海市黄岐镇泌联围,主要受益范围有该镇的白沙、沙溪、泌冲等管理区,白沙闸受益面积9000亩,原设计流量15.5m3/s,具有防洪、排涝、灌溉等功能,对当地的工农业生产和人民生活等有着十分重要的作用。

随着社会经济的发展,黄岐镇现已发展成为工业、农业、商业、房地产业齐头并进的经济强镇,而且农业以三高农业为主,传统的灌排方式已经不能满足新的发展要求。近几年区内多次发生暴雨后积水无法及时排走,造成严重经济损失,大大制约了区内经济的进一步发展。随着围内经济高速发展,对围内排水要求越来越高,为此黄岐镇对围内的排涝进行重新规划,提出增加机电排涝的方案,并结合水闸的达标整治,闸站合一布置。

本工程任务是:(1)满足旧闸原有的排水灌溉及简易通航功能;(2)解决原白沙闸防洪安全问题;(3)解决白沙灌区内的机电排涝问题,将排涝标准提高到十年一遇24小时暴雨一天排干;(4)将水闸与电排站统一规划建设,并结合环境进行配套,将水利工程与市政建设统一考虑,达到既满足水利使用要求又美化。

4.2 工程自动化设备配置

(1)主控站计算机监控设备。监控中心配置研华工业控制计算机1台,具体配置如下。

CPUPIII800EB;内存512SDRAM;硬盘20GHDD;图形加速卡丽台显卡显存32MB;网卡D-Link10M／l00M自适应网卡;光驱;键盘及鼠标。

在监控中心配置一台惠普1000A4幅面激光打印机。黑白激光打印机主要打印各类文件,报表,信息。

(2)现地控制单元。由如下部件构成:使电动机平稳,无冲击启动的ALTISTART电动机软启动装置;低压进线、计量柜;水泵配电柜;自动补偿电容柜;可编程控制器MICRO3721;电气综合参数监测单元PM300;其他组屏器件及电控柜一起构成完整的异步电动机控制的泵站实时自动化监控系统。

(3)闭路监视系统:泵站安装10台摄像机,分别对泵站内外江进、出水口、水泵层、电机层、高压柜室、监控、保护柜室构成泵站闭路监视系统。

(4)上下游水位及通航水闸、快速闸门开度仪。包括:广州三川公司集成的ＳＴ－ＬＹ型遥测水位计;进口ＯＭＲＯＮ编码器为核心的闸门开度检测传感器;三川公司的ＳＴ－ＧＵＴ缆绳卸荷开关。

(5)保护装置。微机保护由工控机控制;本着先进、可靠、稳定,泵站电机、变压器线路等设备的测量、保护、控制自动化系统的选用法国ＳchneiderElectric生产的ＴＳＸMICROPLC及PM300系列产品。

4.3 泵站自动化系统监控目标

泵站综合自动化系统的主要任务就是实现对泵站、水闸所有机电设施的自动化监控和图像监视,具体测控任务如下。

4.3.1 中小型泵站自动化系统

(1)1#～3#机组及相关单元的保护及测控。

(2)公共单元的测控。

(3)可远程通信。

4.3.2 水闸自动控制系统

(1)两台闸门开度及缆绳状态的测量,启闭及闸门锁定的控制。

(2)内、外江水位的测量。

(3)远程通信(485接口协议)。

4.3.3 工业监视系统

(1)泵站8个监视点的工业监视。

(2)水闸2个监视点的工业监视。

4.4 自动化监控分中心

在泵站楼二楼建设自动化监控分中心,该中心实现对中小型泵站及水闸的自动化监控,同时具备与监控中心联网的功能,以便将来在黄歧镇水利所对所辖设施实现集中监控和调度。

4.5 运行三年多时间,实现了白沙工程管理现代化

4.5.1 泵站自动化

泵站自动化系统实现了对三台异步电机的保护、数据采集、通信、机组及辅助设备的检测、控制、电能计量等功能。通过闭路监视系统,对泵站机组、车间、厂房等设备进行监控保护,具有越限及设备异常告警、记录、打印制表、统计、计算等功能。实现遥测、遥控、遥信、遥调、遥视。

4.5.2 水闸控制自动化

实现闸门启、闭自动化,远程控制闸门的启闭。在开启闸门时自动完成闸门锁定过程。运行操作实现智能化,并具有维护或运行异常时进行现地操作功能,自动与现地操作互锁。

根据水情调度要求,系统将实时采集水闸处的水文数据,远程测控闸门的启闭,异常时发出报警信号;具有实时采集内外江水位、闸门开度及状态数据的功能;具有闸门防止卡死、启闭机过载等保护报警功能;能在监控中心进行计算机控制和现地控制两种方式进行切换,并实现互相闭锁。

4.5.3 闭路监控系统

在泵站、水闸安装闭路监视系统,监视中心设在监控中心,实现对各水利设施系统的遥视。计算机监控系统将实现运行管理自动化,包括运行日志,历史数据库的生成、管理和归档等。

通过网络接口与其他系统联接,传送闸、站水文数据以及泵站、水闸系统运行情况。

随着自动化系统的投入运行了三年多以来,既改善了泵站的运行环境,提高了泵站运行的安全性、可靠性,又提高了泵站的运行管理水平和经济效益。经论证该系统设计合理、功能完善、运行稳定可靠。同时该系统结构简单,投资不多,可作为更新改造泵站和新建泵站设计计算机综合自动化系统借鉴。

5结语

泵站综合自动化系统是将泵站的二次设备经过功能的组合与优化设计,利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理等,实现对泵站主要设各的自动控制和保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。泵站综合自动化系统是一个功能多,系统复杂的工程。在泵站综合自动化中,运用人工神经网络和专家系统等新技术和处理信息的功能,可以模仿和实现人类在监控过程中丰富、复杂的思维活动,实现智能控制,使系统的功能和自动化程度等得到进一步提高,这也是泵站综合自动化未来的一个发展方向。

参考文献

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