智能插座在小型水電站中的應(yīng)用

楊其勇 魯國(guó)燦

摘要：本設(shè)計(jì)基于智能插座及因特網(wǎng)，通過智能插座APP客戶端遠(yuǎn)程控制小水電部分小型輔助設(shè)備的一套遠(yuǎn)程控制裝置，包括無(wú)線路由器，電連接的智能插座，與智能插座電連接的交流接觸器，與交流接觸器觸點(diǎn)相連的設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)。文章以本公司已經(jīng)實(shí)踐的沖沙閘遠(yuǎn)控改造為例，詳細(xì)提出了改造方案，并對(duì)相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行了詳解。

關(guān)鍵詞：智能插座；因特網(wǎng)；APP；小型輔助設(shè)備；遠(yuǎn)程自動(dòng)

1背景

以我公司投產(chǎn)較早的引水式小水電為例：對(duì)于站內(nèi)的一些小型輔助設(shè)備，公司不但要對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換，還要對(duì)站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，對(duì)于小型水電站來(lái)說，這屬于一筆高額費(fèi)用；另一方面電站引水渠道跨度長(zhǎng)、分布廣，且道路崎嶇，給渠道值守人員的工作帶來(lái)了極大的不便，特別是在暴雨頻繁并可能發(fā)生山體滑坡、泥石流的汛期，會(huì)給渠道的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)極大的安全隱患，有可能會(huì)造成水漫渠道，甚至是溝邦垮塌等危急事件。

為了有效解決上述問題，我公司經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析、技術(shù)論證、設(shè)備選型后，以所屬大春河三級(jí)電站大春河取水壩沖沙閘為試點(diǎn)，進(jìn)行了閘門遠(yuǎn)控控制改造。該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)即可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)沖沙閘門的手動(dòng)控制，又可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)基于智能插座配合閘門控制回路，以手機(jī)客戶端通過因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，滿足沖沙閘門開啟或者關(guān)閉的實(shí)時(shí)性，提高工作效率，降低現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度。

2技術(shù)分析及方案詳解

2.1智能插座規(guī)格參數(shù)

輸入電壓：AC180～250V

輸出電壓：AC180～250V，DC5V

最大負(fù)載：2200W10A

無(wú)線類型：Wi-Fi2.4GHz

無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)：802.11b/g/n

智能插座的最大負(fù)載為2200W10A，當(dāng)超出最大負(fù)載后，內(nèi)部保險(xiǎn)絲將會(huì)熔斷，以保證安全。保險(xiǎn)絲熔斷之后智能插座報(bào)廢，所有功能失效。

2.2控制系統(tǒng)原理圖

2.3裝置現(xiàn)地、遠(yuǎn)程操作

2.3.1現(xiàn)地操作

斷開4ZK，將轉(zhuǎn)換開關(guān)打在手動(dòng)位置，合上1ZK、2ZK，按下1SB按鈕，沖沙閘門開啟，到達(dá)限開位置行程開關(guān)動(dòng)作，沖沙閘門開停。2SB按鈕可在沖沙閘門開啟行程范圍內(nèi)任意開度位停止開啟。按下3SB按鈕，沖沙閘門關(guān)閉，到達(dá)限關(guān)位置行程開關(guān)動(dòng)作，沖沙閘門關(guān)停。

2.3.2遠(yuǎn)程操作

斷開1ZK、2ZK，將轉(zhuǎn)換開關(guān)打在自動(dòng)位置，合上4ZK，在手機(jī)連接因特網(wǎng)情況下，打開客戶端軟件，找到智能插座設(shè)備。點(diǎn)擊沖沙閘門開啟用智能插座1，點(diǎn)通智能插座輸出電源，沖沙閘門開啟，到達(dá)限開位置行程開關(guān)動(dòng)作，沖沙閘門開停。點(diǎn)斷智能插座1輸出電源，可在沖沙閘門開啟行程范圍內(nèi)任意開度位停止開啟。點(diǎn)擊沖沙閘門關(guān)閉用智能插座2，點(diǎn)通智能插座輸出電源，沖沙閘門關(guān)閉，到達(dá)限關(guān)位置行程開關(guān)動(dòng)作，沖沙閘門關(guān)停。

2.4裝置技術(shù)特點(diǎn)及效益

2.4.1電路進(jìn)行了多重保護(hù)設(shè)計(jì)；

2.4.2過載保護(hù)：工作電路進(jìn)行了過載保護(hù)，防止電路過載損壞設(shè)備；

2.4.3短路保護(hù)：電路內(nèi)進(jìn)行了短路保護(hù)，當(dāng)有線路短路或接地時(shí)，電路會(huì)自動(dòng)斷開；

2.4.4電路互鎖：為了保護(hù)沖沙閘門驅(qū)動(dòng)電機(jī)，防止其損壞，沖沙閘門開啟和沖沙閘門關(guān)閉電路回路中設(shè)置有自鎖功能，在沖沙閘門開啟動(dòng)作時(shí)，沖沙閘門關(guān)閉動(dòng)作失效，反之在沖沙閘門關(guān)閉動(dòng)作時(shí)，沖沙閘門開啟動(dòng)作失效；

2.5與水情、水壩閘門遠(yuǎn)程系統(tǒng)整合使用

大春河三級(jí)電站大春河取水壩之前已有一套完整的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)階段已實(shí)施的沖沙閘遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)安裝的工業(yè)監(jiān)控設(shè)備，運(yùn)行人員可通過查看降雨量、來(lái)水情況及實(shí)時(shí)水位流量數(shù)據(jù)進(jìn)行沖沙閘門遠(yuǎn)程操控，不但可以在無(wú)人值守的情況下完成沖沙作業(yè)，還可以在渠道過水壓力較大時(shí)及時(shí)的通過沖沙閘泄去一部分壓力，大大方便了電站運(yùn)行人員對(duì)引水渠道的把控。

2.6提高了沖沙閘門控制的安全性

2.6.1沖沙閘門開啟和關(guān)閉設(shè)置了上限位和下限位自動(dòng)停止，有效防止電機(jī)損壞，在沖沙閘門開啟或者關(guān)閉到限位后，會(huì)自動(dòng)切斷電源，停止工作；

2.6.2為了防止電機(jī)損壞，在沖沙閘門開啟或者關(guān)閉的過程中，不能直接切換到另一種狀態(tài)，必須先停止當(dāng)前的工作過程才能進(jìn)行工作切換；

2.6.3遠(yuǎn)程操作過程中，可在沖沙閘門開啟或關(guān)閉行程范圍內(nèi)進(jìn)行任意開度的停止開啟或停止關(guān)閉。

2.7所創(chuàng)造的效益

2.7.1降低沖沙閘門管理成本

沖沙閘門遠(yuǎn)程控制改造后，可在流域自然氣象狀況良好時(shí)，采用無(wú)人值守模式，渠道值守人員日常無(wú)需值守，僅需保證完成必要的渠道巡視及清渣工作，在需要對(duì)取水壩沖沙閘進(jìn)行操作時(shí)，由電站值班人員以手機(jī)或平板電腦等設(shè)備，在可連接因特網(wǎng)的任意位置直接遠(yuǎn)程對(duì)沖沙閘門進(jìn)行操作，通過解放人力資源降低引水系統(tǒng)運(yùn)行管理成本。

2.7.2提高沖沙閘門操作的及時(shí)性

進(jìn)行沖沙閘門遠(yuǎn)程控制改造后，可讓電站值班人員直接對(duì)沖沙閘門進(jìn)行操作，減少中間環(huán)節(jié)，提高了沖沙閘門管理效率。

3應(yīng)用范圍

我公司所屬各電站的廠房通風(fēng)機(jī)，廠房風(fēng)機(jī)控制箱均安裝在中控室外。目前的控制方式為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟停及自動(dòng)啟停兩種，無(wú)遠(yuǎn)程控制啟停功能。自動(dòng)啟停主要依靠溫控儀配合控制回路完成自動(dòng)啟停。當(dāng)溫控儀相應(yīng)輸出點(diǎn)出問題時(shí)，將影響風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟停功能，特別是在風(fēng)機(jī)應(yīng)啟未啟時(shí)，電站值班人員需到主廠房?jī)?nèi)進(jìn)行操作?；诖饲闆r，如參照大春河三級(jí)電站大春河取水壩沖沙閘遠(yuǎn)程改造方案，將智能插座應(yīng)用到廠房通風(fēng)機(jī)控制當(dāng)中，公司僅需花很小的代價(jià)，對(duì)風(fēng)機(jī)控制回路進(jìn)行改造，無(wú)需承擔(dān)PLC設(shè)備采購(gòu)及電站監(jiān)控程序改造的高額費(fèi)用，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程操作。如實(shí)施后，電站值班人員可在中控室內(nèi)通過手機(jī)或平板電腦等設(shè)備即可安全、可靠的完成風(fēng)機(jī)的啟停操作，無(wú)需親至現(xiàn)場(chǎng)，大大減輕了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能插座在小水電中的應(yīng)用，不但安全、可行、可靠，且應(yīng)用范圍廣。對(duì)以微小成本提高小水電小型輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程控制率具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉，劉英軍，王琨. 智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J]. 電器工業(yè). 2017（05）

[2]孫強(qiáng). 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型智能插座設(shè)計(jì)[D]. 西安工業(yè)大學(xué) 2016

[3]李偉. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑智能用電系統(tǒng)的研究[D]. 山東建筑大學(xué) 2015

[4]莊麗榕，穆云飛，李松海，全達(dá)暉，張棟. 基于云數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的感知型智能插座的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù). 2015（08）