自動化系統(tǒng)在泵站運行管理中的運用

馮海軍

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅 白銀730400）

1 引言

近幾年，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深化，水利工程得到了迅速發(fā)展，針對我國水資源分布不均及人均水資源不足等現(xiàn)狀，需要通過建設泵站的方式實現(xiàn)水資源的合理調(diào)配，更好地滿足人們生活以及社會生產(chǎn)的現(xiàn)實需求。基于此，做好泵站運行管理工作非常重要。自動化系統(tǒng)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)泵站從人工管理到自動化管理的轉(zhuǎn)變，應得到有關(guān)部門重視。

2 我國泵站自動化的發(fā)展歷程

泵站自動化先后經(jīng)歷了3個不同階段：

1）半自動化階段。在半自動化泵站運行管理中，依然是以人為主，無論是設備運行還是控制系統(tǒng)設置，都需要人為操作，設備故障檢修和運行維護也需要依靠人工進行，泵站整體采用的是一種開環(huán)控制形式。

2）全自動化階段。與半自動運行管理相比，泵站全自動運行管理將開環(huán)控制變成了閉環(huán)控制，配合水位繼電器、壓力繼電器等自動化設備，可以實現(xiàn)對泵站機組的運行管理和保護控制。

3）綜合自動化階段。對比以往的自動化技術(shù)，綜合自動化技術(shù)不僅結(jié)構(gòu)更加集成化，功能更加豐富，運行管理也更加智能，可以很好地滿足泵站自動化運行管理的各種需求，促進泵站運行效率提高[1]。

3 自動化系統(tǒng)在泵站運行管理中的應用

3.1 自動化監(jiān)管系統(tǒng)

自動化監(jiān)管系統(tǒng)能夠?qū)Ρ谜緝?nèi)所有設備運行情況進行監(jiān)視，在發(fā)現(xiàn)異常時及時發(fā)出報警信息；監(jiān)管過程中，能對收集到的各種參數(shù)進行分析和記錄，生成相應參數(shù)變化趨勢圖，幫助工作人員實現(xiàn)對設備運行狀況的分析預測；依照預先設定好的參數(shù)范圍，做好異常參數(shù)分析處理，盡可能地避免故障發(fā)生。

自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以分為視頻監(jiān)管系統(tǒng)和電子監(jiān)控系統(tǒng)，本文以電子監(jiān)控系統(tǒng)為例進行簡單分析。泵站中，電子監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分層結(jié)構(gòu)，不需要安排專門的值守人員，但是，為了保證其可以穩(wěn)定可靠地運行，需要定期巡視檢查，指揮中心必須做好分站調(diào)度工作，確保分站能夠?qū)⑾嚓P(guān)指令落實到位，配合計算機和網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的高效傳遞。分站監(jiān)控中心需要對泵站運行中的各種設備參數(shù)進行收集和整理，并將分析結(jié)果傳輸?shù)娇偙O(jiān)控中心，由技術(shù)人員做好分析判斷，保證各項操作指令具有合理性，以此來實現(xiàn)分層控制目標。事實上，除去電子監(jiān)控系統(tǒng)，泵站中采用的監(jiān)控系統(tǒng)同樣是分層結(jié)構(gòu)，可以分為2個控制級：

1）以中心控制室為核心主要控制級，可以實現(xiàn)泵站電機自動化運行管理。

2）現(xiàn)場控制級，能夠借助完整的監(jiān)控系統(tǒng)，保證監(jiān)控效果[2]。

3.2 自動化控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對泵站中關(guān)鍵參數(shù)和設備運行狀況的自動控制，如泵站機組控制、變壓器控制、電容器控制、輔助設備控制等。在充分保證安全的前提下，自動化系統(tǒng)應用還可以幫助工作人員實現(xiàn)對上述內(nèi)容的遠程控制及調(diào)度工作。在對自動化控制系統(tǒng)功能進行設計時，應充分考慮泵站運行需求，同時，還應關(guān)注變電所相關(guān)操作規(guī)范，泵站內(nèi)設備應設置為手動控制和自動控制2種方式，在出現(xiàn)故障需要停機處理時，可以在現(xiàn)場通過手動控制方式完成設備關(guān)機操作，保證設備和人員安全[3]。

3.3 自動化保護系統(tǒng)

自動化保護系統(tǒng)包括很多方面的內(nèi)容，如母聯(lián)保護、微機保護、進線保護、站用變微機保護等，所有用于保護的測控裝置都必須安裝在高壓開關(guān)柜內(nèi)，并確保其能夠分散布設，在測控裝置中配備以太網(wǎng)通信機與網(wǎng)絡交換機，能夠?qū)崿F(xiàn)對保護系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的信息傳遞，也可以為各種操作命令的順利執(zhí)行提供良好支撐[4]。

3.4 自動化通信系統(tǒng)

自動化通信系統(tǒng)是基于光纖以太網(wǎng)通信技術(shù)和同步數(shù)字體系的通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對泵站的自動化控制，也可以對泵站運行管理中的各種信息進行自動采集。自動化通信系統(tǒng)能夠借助中央控制室以及相應分站傳輸平臺、信息交換平臺和網(wǎng)絡平臺，完成數(shù)據(jù)互通互聯(lián)。目前，自動化通信系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在以下2個方面：

1）自動化通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)對泵站內(nèi)部所有區(qū)域、所有設備以及所有儀器的互通互聯(lián)，對泵站運行管理中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息進行及時準確的收集和傳輸。

2）自動化通信系統(tǒng)可以為泵站日常運營管理提供全網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)服務，也可以為數(shù)據(jù)業(yè)務、語音業(yè)務以及圖像業(yè)務提供支持?；诖耍趯ψ詣踊ㄐ畔到y(tǒng)進行設計的過程中，應確保其能夠很好地滿足泵站發(fā)展中對于互通性、兼容性和可擴展性的要求[5]。

4 自動化系統(tǒng)在泵站運行管理中的應用前景

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動化技術(shù)的發(fā)展，泵站運行管理開始從原本半人工操作逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合自動化管理，在進行泵站的自動化建設過程中，應對各方面需求進行綜合考慮，在充分保證泵站運行效益和運行安全的基礎上，提升自動化系統(tǒng)的適用性。新發(fā)展環(huán)境下，自動化系統(tǒng)在泵站運行管理中的應用前景體現(xiàn)在以下3個方面：

1）自診斷功能完善。為了將自動化系統(tǒng)在泵站管理中的作用最大限度地發(fā)揮出來，技術(shù)人員應重視自動化系統(tǒng)中自診斷功能的完善性，實現(xiàn)對常見故障的自動化智能化診斷及處理?，F(xiàn)階段，我國開始對一些大型泵站進行升級改造，越來越多的先進技術(shù)被應用到了泵站故障診斷中，如BP神經(jīng)網(wǎng)絡、頻譜分析技術(shù)、多數(shù)據(jù)融合技術(shù)等，顯著提升了泵站自動化系統(tǒng)中的人機協(xié)作能力，使泵站運行管理朝著自動化和智能化方向發(fā)展。

2）信息實時管理。信息實時管理能夠幫助工作人員更好地了解泵站的實際運行情況，為決策制定提供可靠參考依據(jù)，提升泵站運行管理效果。信息實時管理的實現(xiàn)，能夠使工作人員隨時掌握泵站設備運行狀態(tài)，借助即時性平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，促進泵站管理效率和維護水平的提高。

3）管控一體化。嵌入式智能控制設備以及OCS控制器的應用，決定了未來泵站運行管理必然會朝著測量、管理和控制一體化方向發(fā)展。借助自動化監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員能夠?qū)Ρ谜驹O備的運行情況進行控制，也可以圍繞多泵站工作的最優(yōu)化目標來進行調(diào)度，實現(xiàn)泵站一體化管控。

5 結(jié)語

我國在泵站自動化運行管理方面已經(jīng)取得了比較顯著的成果，但是，依然沒能實現(xiàn)綜合自動化運行管理，這就需要相關(guān)技術(shù)人員繼續(xù)努力，在強調(diào)泵站效益最大化的同時，對泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、自動化保護系統(tǒng)和自動化通信系統(tǒng)等進行整合優(yōu)化，提升泵站運行管理效果，以此來推動我國水利事業(yè)的健康發(fā)展。