探究水泵站自動化控制系統(tǒng)分析

夏忠朋

（山東省聊城市東昌府區(qū)排灌工程服務(wù)中心，山東 聊城 252000）

目前，我國多數(shù)水泵站已應(yīng)用了自動化控制系統(tǒng)，不再需要人員值班，管理合理性得到提升，同時提高了水泵站的運行效率[1]。對現(xiàn)代水泵站而言，在實際建設(shè)過程中，應(yīng)充分考慮水泵運行管理因素。通過應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，提升設(shè)備安全性，并消除全部隱患，進而推動運行管理持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，本文對水泵站自動化控制系統(tǒng)做出分析，得出了自動化控制系統(tǒng)的運行需求及應(yīng)用特點，并對水泵站自動化系統(tǒng)的功能作出分析，判斷故障征兆，提升泵站自動化控制系統(tǒng)性能[2]。

1 自動化控制要求和應(yīng)用特點

1.1 自動控制功能及要求

自動化控制系統(tǒng)能夠有效完成水泵站信息內(nèi)容的收集處理，并做到全面監(jiān)測，把握水庫在運行過程中的實際狀態(tài)，為后續(xù)防洪排澇以及資源優(yōu)化提供決策方面的支撐，從而提升管理工作的效率，提高整體質(zhì)量水平[3]。

1.2 自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點

在應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)后，連接PLC和中央控制室，促使基礎(chǔ)設(shè)備、遠程I/O站、多方面設(shè)備信息全部集中在中央控制器中。在該控制模式下，主要通過數(shù)字分支結(jié)構(gòu)方式，將系統(tǒng)和通訊總線全部連接，促使輸出模塊和輸入模塊能發(fā)揮出應(yīng)有效果，完成檢查和執(zhí)行工作。這樣泵站的運行情況能得到及時調(diào)整，所有信息內(nèi)容都能得到合理控制。使用Microsoft Windows操作系統(tǒng)完成自動控制系統(tǒng)的語言控制工作。使系統(tǒng)本身不但具備較強的集成性和靈活性，還擁有人機交互界面。

2 水泵站自動化結(jié)構(gòu)

水泵站自動化系統(tǒng)主要采用分布式結(jié)構(gòu)，將控制功能、采集功能全面整合，以此控制整個泵站。系統(tǒng)通常應(yīng)用開放式結(jié)構(gòu)，將站控級計算機和現(xiàn)地控制單元全部連接，重新組建成一個具備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特定系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部主要分為三層，分別是監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)層以及控制層。網(wǎng)絡(luò)層主要由交換機和四芯多模光纜共同組成?？刂茖泳唧w由機組控制屏幕、公用LCU控制屏、保護單元等共同組成。水泵站泵船式結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 水泵站泵船式結(jié)構(gòu)圖

設(shè)備控制分為三級，分別為主控級、現(xiàn)地控制級以及手動控制。其中，主控級能夠完成泵站各個階段的運行監(jiān)視工作，將相關(guān)數(shù)據(jù)全部采集在一起，并實現(xiàn)自動控制的目標。主控級負責多方面工作，是整個控制系統(tǒng)中的核心部分?，F(xiàn)地控制級則能夠結(jié)合前期預(yù)定的控制程序以及目前的具體情況，自動完成控制工作；手動控制則是相關(guān)控制箱本身附帶手動開關(guān)，工作人員可以自主操作。

3 水泵站自動化系統(tǒng)的功能

3.1 微機保護功能

通過合理利用電能尾部的保護測控單元，從而能夠起到保護的效果，促使35 kV專用變電站以及10 kV設(shè)備都能正常運行。諸如變壓器保護、電動機保護、電容器保護以及PT保護，每一層保護分別屬于一個獨立的自動裝置，專門負責某項單一的保護工作。其功能主要包括故障問題的記錄、定值數(shù)據(jù)的存儲、修改信息的顯示；結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)，及時傳遞故障信息以及動作序列；接收所有出現(xiàn)修改的定值數(shù)據(jù)，并對時鐘展開校對。

3.2 數(shù)據(jù)采集處理

利用系統(tǒng)內(nèi)部的控制單元，能夠有效獲取輔助設(shè)備、公用設(shè)備、建筑物以及泵站的各類電量數(shù)據(jù)以及非電量數(shù)據(jù)，并根據(jù)當前的實際情況，及時完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化工作，還能做到零漂處理、計算處理、濾波處理以及越限處理等。在所有數(shù)據(jù)處理完成后，在第一時間存入到數(shù)據(jù)庫中。

3.3 安全運行監(jiān)視

安全運行監(jiān)視主要負責整個泵站運行的實際情況監(jiān)控，并根據(jù)具體情況對運行環(huán)節(jié)做出合理修改。如果發(fā)現(xiàn)有任何異常存在，要及時采取針對性措施進行處理。結(jié)合調(diào)度命令要求，工作人員能夠?qū)φ麄€水泵機組進行設(shè)備控制以及開關(guān)控制等。所有控制操作，都需要相關(guān)記錄，并在顯示器上直接呈現(xiàn)出來。泵站在實際運行過程中，應(yīng)該結(jié)合上級部門設(shè)置的提水流量，對具體開機臺數(shù)予以合理選擇，確保機組在滿足規(guī)定要求情況下正常運行。

3.4 保護和事故追溯

如果系統(tǒng)內(nèi)部存在超駝峰運行、機組大面積超負荷運行和氣蝕振動等問題，系統(tǒng)可對停機自動起到保護作用，或直接關(guān)閉，不允許正常開機；如果發(fā)生短路或電氣故障，應(yīng)對跳閘進行自動保護，并將有關(guān)信號內(nèi)容全部傳送給監(jiān)控系統(tǒng)；水泵站在發(fā)生事故時，必須對事故前后的數(shù)據(jù)資料進行追蹤，并作有效記錄，具體時間范圍最好是在事故發(fā)生前后的20～30 s。計算機再根據(jù)具體順序，將報警信息、事故名稱、記憶數(shù)據(jù)全部存儲在磁盤上，形成歷史數(shù)據(jù)。

3.5 監(jiān)視、記錄和報告

系統(tǒng)對內(nèi)部所有設(shè)備的運行情況予以全面監(jiān)控，具體包括機組的運行狀況、輔助設(shè)備的運行狀況、公用設(shè)備的運行狀況以及廠用電運行模式。故障顯示報警，自動顯示所有參數(shù)，及相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)。在完成參數(shù)獲取后，應(yīng)將其傳遞到系統(tǒng)中，并予以記錄，以便隨時提取和使用。

操作員對系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容進行合理設(shè)置，確定事故類型后自動報警。在事故發(fā)生時，系統(tǒng)能夠根據(jù)出現(xiàn)的聲光信息以及報警信息，自動啟動報警程序。采用電話語音方式，自動啟動報警程序。通常而言，可以結(jié)合早期設(shè)定的責任人手機號，向相關(guān)負責人發(fā)出短信。

3.6 故障診斷及運行維護管理

在故障征兆出現(xiàn)后，監(jiān)控系統(tǒng)可以自動提出處理和恢復(fù)指令，并對系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)施展開全面診斷。診斷范圍包括外圍設(shè)備、通信接口以及通道等，基于故障征兆點迅速找到對應(yīng)模塊，據(jù)此判斷故障的具體性質(zhì)，并找出對應(yīng)的故障部位，提供相關(guān)診斷工具，實施故障檢修與運行維護。

4 結(jié)語

水泵站自動化控制系統(tǒng)具有安全運行監(jiān)視、事故追溯、故障監(jiān)視和報告等功能，具備一定優(yōu)勢，能夠有效提升水泵站運行可靠性。與此同時，相關(guān)人員還需要對水泵站自動化控制系統(tǒng)繼續(xù)展開研究，針對現(xiàn)階段存在的實際問題，及時采取針對性措施予以控制和處理，從而進一步提高水泵站自動化控制系統(tǒng)水平。