變電站遠程控制智能排水裝置的研制

陳茜　李衛(wèi)東　李汝東　馮彥輝

摘要： 隨著公司對電網(wǎng)運行安全重視程度的不斷提升，變電站防汛工作備受關注，傳統(tǒng)排污系統(tǒng)無法及時排污等問題亟待解決。以傳統(tǒng)排水系統(tǒng)、PLC技術、無線交互技術和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支撐，研制了變電站遠程控制智能排水裝置，采用“遠程控制智能排水裝置”效果檢驗期水位監(jiān)測和控制準確率為100%，節(jié)省了設施費用，提高了變電運維部門的工作效率與經(jīng)濟效益。

關鍵詞：排水系統(tǒng); 變電站; PLC; 物聯(lián)網(wǎng)云

0 引言

周口市地處沙河、潁河、賈魯河三川交匯之地，歷年夏季防汛工作嚴峻。每次下雨時地表水會在變電站內匯集，若不及時將站區(qū)積水排除站外，將會給電氣設備造成損壞以及站區(qū)地面、地基塌陷等問題。

傳統(tǒng)的變電站排污系統(tǒng)采用浮球采集液位，雖具有一定的智能性，但仍存在一些弊端。近年來，隨著公司對電網(wǎng)運行安全重視程度的不斷提升，變電站防汛工作備受關注。文章[1]通過對水電站排水系統(tǒng)各數(shù)據(jù)指標的趨勢性、規(guī)律性進行智能分析，動態(tài)預測設備的發(fā)展趨勢，建立了排水系統(tǒng)的故障分析診斷預警模型。該模型通過數(shù)據(jù)分析，能夠提前發(fā)現(xiàn)可能超標的異常數(shù)據(jù)，并及時將數(shù)據(jù)和操作指導發(fā)送給操作人員。文章[2]以PLC（可編程邏輯控制器）為核心，設計了一套智能排水系統(tǒng)，有效提高了井下排水效率，提高了排水系統(tǒng)穩(wěn)定性。系統(tǒng)結合了電子技術、無線傳輸技術、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡技術等方面的內容，在實現(xiàn)排水功能的基礎上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集顯示、故障預警、水泵輪換等功能，使工作人員能夠實時掌握設備運行情況。

文章以現(xiàn)有智能排水系統(tǒng)、PLC技術、無線交互技術和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支撐，結合電力行業(yè)發(fā)展需求，以變電站的遠程智能排水為創(chuàng)新點進行查新借鑒。

1 總體方案

為研制一種變電站智能排水裝置，通過借鑒人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術、移動互聯(lián)網(wǎng)技術等在智能排水系統(tǒng)、井下排水控制系統(tǒng)等方面的應用得出創(chuàng)新思路，因此提出研制一種以PLC（可編程邏輯控制器）為主控核心，利用云服務器平臺，無線互聯(lián)網(wǎng)技術進行人機交互，進行變電站的遠程排水操作。

2 分級方案

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊：液位傳感器的選擇

液位傳感器是一種常見的測量液位的壓力傳感器，普遍應用于石油、化工、電力等場景。液位傳感器能夠對各種被測介質的液位進行智能感知、測量。液位傳感器大體上分為兩類：接觸式和非接觸式，接觸式有：浮球式液位傳感器、浮筒式液位傳感器、靜壓式液位傳感器、磁性液位變送器、電容式液位變送器等。

為了保證優(yōu)化結果的準確性，根據(jù)液位傳感器優(yōu)缺點對比，決定采用壓阻式液位傳感器為最佳選擇。

2.2 操作執(zhí)行模塊：水泵的選擇

水泵作為整個排水系統(tǒng)的操作執(zhí)行模塊，其性能的大小直接影響排水系統(tǒng)的效果好壞。對市面上常見的污水泵性能進行了對比知，葉片泵具有結構簡單，流量大，調節(jié)方便、軸承使用壽命長、耐久性好的特點，適用于變電站污水井的工作環(huán)境。

2.3 系統(tǒng)控制模塊

對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)常用的PLC、DSP、MCU三種集成控制器進行了性能對比分析，選擇PLC作為核心控制器。其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

2.4 基礎電路模塊

漏電保護開關：漏電保護器的參數(shù)是指在一定的試驗參數(shù)（電壓、短路電流、功率因數(shù)）條件下，經(jīng)一定的試驗程序，能夠接通、分斷的短路電流，經(jīng)此通斷后，不再繼續(xù)承載其額定電流的分斷能力。電壓型保護器是對整個配變低壓網(wǎng)進行保護，不能分級保護，因此停電范圍大，動作頻繁，所以已被淘汰。脈沖型電流保護器在漏電時保護器的靈敏度和可靠性易被影響，且低壓電網(wǎng)的漏電流值達不到保護定值時保護器無法起到保護觸電者的作用。電流型漏電保護器能夠規(guī)避上述問題，因此選擇電流型漏電保護器。

交流接觸器：接觸器適用于遠距離的頻繁操作和遠距離控制，是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一，在變電站遠程智能排水系統(tǒng)中至關重要。因此，文章結合變電站的電壓情況，對市面上的接觸器進行了調研，根據(jù)變電站水泵房所用電壓和電流等級，對不同品牌接觸器的幾款常用性能指標進行了綜合對比。

變壓器：BK（控制）變壓器具有體積小、接線安全可靠、防護等級高、性能良好等特點，且能夠的在額定負載中長期有效工作。而控制水泵所需電壓與集成控制器所需電壓等級不同，故在系統(tǒng)控制箱內接入BK變壓器，來實現(xiàn)不同的電壓需求。根據(jù)系統(tǒng)控制箱所需容量，確定控制變壓器額定容量為50VA，綜合考慮各項性能與用戶評價，德力西控制變壓器具有體積小、接線安全可靠、防護等級高、價格較低等優(yōu)點，故選用德力西BK-50VA。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)云模塊

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感器或控制器，以及移動通信、智能分析等技術不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質量。

目前市場上已有的物聯(lián)網(wǎng)云平臺規(guī)模和應用領域多種多樣，從官網(wǎng)評論中對比主要技術性能和性價比的滿意率，最終選取海為云平臺。

3 結論

變電站遠程智能排水裝置經(jīng)過試驗，水位監(jiān)測和控制性能要求后，在周口市多個變電站進行推廣應用。

應用后能夠節(jié)省值班人員現(xiàn)場值守的人力，定期維修抽水泵的維修費由原來的兩個水泵兩個控制箱集合成兩個水泵一個控制箱，節(jié)省了設施費用，提高了工作效率。

參考文獻

[1]《水電站排水系統(tǒng)智能故障預警模型設計與應用》

[2] 《煤礦井下智能排水控制系統(tǒng)的應用》