應用領域：水利 泵站

關鍵詞：泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng) 泵站自控泵站遠控 泵站綜合自動化 泵站自動化監(jiān)控 泵站遠程控制系統(tǒng) 泵站信息化 泵站自動化 揚水泵站自動化 揚水泵站遠程監(jiān)控

  傳統(tǒng)泵站的電氣結構多為變壓器及機械式進線開關柜和出線開關柜組成，手工操作繁復，同時帶有一定的危險性。隨著傳感技術和自動化技術的發(fā)展，泵站前端執(zhí)行機構均設計有遠控功能，用于水力運行監(jiān)測的傳感器品類越來越多，泵站整體自動化水平也隨之上升。

  北京信方鴻科技有限公司在多個地區(qū)的各類型泵站建設有泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用計算機控制，泵站操作人員只需在計算機前，用鼠標操作即可實現(xiàn)泵站內各電氣設備的動作執(zhí)行和狀態(tài)反饋。

北京信方鴻泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)特點：

（1）自動化程度高

  系統(tǒng)按“少人值守”“少人值班”的控制要求實現(xiàn)泵站及調度中心的計算機遠程控制。

（2）性能完備，技術成熟

  系統(tǒng)采用高可靠性、高性能、技術成熟的工業(yè)級產(chǎn)品部件，滿足泵站工業(yè)環(huán)境的設備運行條件。

（3）集成度高

  實現(xiàn)泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)與微機繼電保護系統(tǒng)、勵磁裝置、直流電源系統(tǒng)、電動閥門系統(tǒng)、變壓器系統(tǒng)、溫度巡檢系統(tǒng)、電磁流量系統(tǒng)、軟啟系統(tǒng)、水位測量系統(tǒng)及其他現(xiàn)地控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。

（4）*性好

系統(tǒng)配置和設備選型符合計算機發(fā)展迅速的特點，充分利用計算機領域的*技術，系統(tǒng)達到當前的國內*水平。

（5）開放性好，結構完善

系統(tǒng)為全分布、全開放系統(tǒng)，既便于功能和硬件的擴充，又能充分保護應用資源和投資，分布式數(shù)據(jù)庫及軟件模塊化、結構化設計，使系統(tǒng)能適應功能的增加和規(guī)模的擴充，并能自診斷。

系統(tǒng)結構設計：

  泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)是一個完整的分布式、實時過程控制系統(tǒng)，正常運行方式下系統(tǒng)可由泵站主控計算機控制，也可由遠方管理處調度中心進行統(tǒng)一調度、操作與控制。站級計算機控制系統(tǒng)作為一個泵站內自控節(jié)點，通過通信線路與調度網(wǎng)絡結合在一起，完成對本站各設備運行狀態(tài)、電力參量、水測參量、報警信息等工況、數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測及歷史運行記錄數(shù)據(jù)查看、報表打印、分析等功能；

泵站自動化系統(tǒng)結構

各泵站建設有公有LCU柜及機組LCU柜，與前端測控裝置進行通訊，通訊的形式有開關量信號、模擬量信號等，同時PLC系統(tǒng)通過網(wǎng)絡模塊與上位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。各串口通信智能設備通過通訊服務器進行串口與TCP/IP網(wǎng)絡的協(xié)議轉換，進入PLC系統(tǒng)。

典型的泵站自控系統(tǒng)建設內容及結構拓撲圖如下：

u        站內高壓設備及線路、廠變、主變等微機保護裝置接入。

u        站內電量計量裝置接入。

u        直流屏信息采集。

u        主變刀閘狀態(tài)監(jiān)測。

u        同步電機勵磁裝置采集

u        電磁流量計信息采集。

u        進水閥門位置監(jiān)測。

u        出水管道壓力測量建設。

u        泵前池水位、集水井水位、地下水監(jiān)測井水位等監(jiān)測建設。

u        機組溫度監(jiān)視建設。

u        電動機冷卻風機自控系統(tǒng)建設。

u        現(xiàn)地控制單元LCU建設。

u        組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)建設。

 泵站由站級計算機及數(shù)字通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，與分布式的電氣、水測儀表等智能終端設備組成，zui終形成：遙信、遙測、遙控、遙視為一體的綜合自動化泵站，同時設計過程滿足在線設備的自動/手動，遠動/就地操作功能。

泵站自控系統(tǒng)信號處理種類和方式：

1）模擬量的采集與處理

對電量和非電量進行周期采集，越限報警等，zui后經(jīng)格式化處理后形成實量數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫。泵站主要模擬量有泵組進出水壓力等。

2）溫度的采集與處理

對溫度進行周期采集，越限報警等，zui后經(jīng)格式化處理后形成實量數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫。泵站主要溫度量是機組中水泵、電動機軸瓦溫度、電動機鐵芯溫度或繞組溫度、軸承溫度、環(huán)境溫度等。

3）SOE開關量的采集與處理

對事故信號、重要的故障型號等，應能以中斷方式迅速響應這些信號并作出一系列的必要的反應與自動操作、中斷開關量信號輸入為無源接點輸入，中斷方式接受。   泵站主要SOE開關量是：機組緊急停機按鈕等事故信號，事故閥的開、閉狀態(tài)，斷路器的分、合狀態(tài)，保護動作等信號。

4）狀態(tài)開關量的采集與處理

  對各類故障信號、輔助設備運行狀態(tài)信號、手動/自動方式選擇的位置信號燈非中斷開關量信號，采用定期掃查方式。對信號的處理包括光電隔離、接點防抖動處理、硬件及軟件濾波、基準時間補償、數(shù)據(jù)有效合理性判斷、啟動相關量功能（如動事故順序記錄、發(fā)出事故報警音響、畫面自動推出及自動停機等）zui后經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。泵站狀態(tài)量信息主要是機組運行、停機、檢修狀態(tài)，各閘閥的開、閉狀態(tài)、刀閘的分合狀態(tài)，泵站輔機設備的共組狀態(tài)；變壓器、饋路的投運、退出狀態(tài)，保護信號裝置的正常與動作狀態(tài)等。

5）脈沖量的累計與處理

  脈沖量的采集處理包括接點防抖動處理、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標度交換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫，也可直接通過串口通訊采集。

6）抽水量、流量及效率計算

    根據(jù)水泵楊程與流量的過程曲線和實測楊程（水位差）進行計算，系統(tǒng)需提供在線流量、單機與抽水量、效率等，經(jīng)格式化處理后形成實時數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫。

7）開關量輸出

    指各種操作指令，輸出這些信號前應進行校驗，經(jīng)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機構。為保證信號電氣獨立性及準確性，輸出信號應防抖動并通過使用中間斷路器實現(xiàn)物理隔離。

8）信號量值及狀態(tài)設定

  由于設備原因而造成的信號出錯以及在必要時要進行人工設定值分析處理的信號量，計算機監(jiān)控系統(tǒng)應允許運行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進行人工設定，并在處理時把它們與正常采集的信號等同對待，計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以區(qū)分它們并給出相應標志。

1、自動化系統(tǒng)功能

1）運行實時監(jiān)視

    計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使運行人員通過屏幕對住設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視。所有要監(jiān)視的內容包括當前設備的運行及停運情況，并對各運行參數(shù)進行實時顯示。

2）參數(shù)越限報警記錄

計算機監(jiān)控系統(tǒng)將對某上結參數(shù)以及計算機數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預先設定其限制范圍，但他們越限及復位時要作相應處理。這些處理包括越限報警、越復*的自動顯示、記錄和打印；對于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還應進行越限后至復限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示；啟動相關量分析=功能，做故障原因提示，對于一些重要參數(shù)要有趨超報警。

3）故障狀態(tài)顯示記錄

    計算機監(jiān)控系統(tǒng)定時掃描檢查各故障狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀態(tài)變化將在屏幕上及時顯示出來，同時記錄故障及其發(fā)生時間，并用語音報警。系統(tǒng)對故障狀態(tài)信號的查詢周期不超過2秒。

4）事故追憶及相關量記錄

在發(fā)生事故時，由個現(xiàn)場控制單元采集繼電保護、自動裝置及各設備的狀態(tài)量傳送到控制中心，完成事件順序排序序列、顯示、打印和存檔。每個事件的記錄和打印點名稱，狀態(tài)描述和時標，記錄的分辨率不大于5ms。應能記錄事故發(fā)生前10秒和后20秒時間內重要實時參數(shù)的變換情況。追憶量包括線電流、電壓，機組電流、電壓，軸瓦溫度、供水壓力等。事故追憶由自動控制系統(tǒng)完成，計算機將這些追憶數(shù)據(jù)保存與磁盤中佐歷史數(shù)據(jù)，運行人員可以召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。

5）控制與調節(jié)

對站內泵組、主變、廠變、輔機、供電系統(tǒng)等設備監(jiān)視與控制。控制與調節(jié)對象主要為變壓器、主機、輔機、高低壓電氣設備等。

   現(xiàn)地模式：LCU把手切換至現(xiàn)地位置，系統(tǒng)即進入現(xiàn)地控制模式，通過現(xiàn)地控制單元（LCU）內的控制按鈕或觸摸屏控制水泵的啟停和流量控制，緊急停機不受“現(xiàn)地/遠方”把手限制。

   遠方模式：LCU把手切換至遠方位置，系統(tǒng)即進入遠方控制模式，此模式為正常運行模式，通關站級，實現(xiàn)泵組及其它設備的遠方啟停和流量控制。

6）泵組控制流程

（1）開機流程

檢查確認泵后閥關閉——檢查確認前池水位滿足水泵運行條件——啟動水泵機組——開啟泵后閘閥。

（2）關機流程

關閉泵后閘閥——關閉水泵機組。

系統(tǒng)能根據(jù)泵站前池水位高低，通過自動切換（開啟或關閉閘閥、啟動或停止）水泵機組的個數(shù)來實現(xiàn)出水流量的調節(jié)。

3、人機畫面功能

   畫面顯示是計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，畫面調用將允許自動及召喚方式實現(xiàn)。畫面種類包括動態(tài)顯示圖、單線圖、立體圖、曲線、各種語句、表格等。要求畫面顯示清晰穩(wěn)定，畫面結構合理，刷新速度快且操作簡單。

◆單線系統(tǒng)種類

主要包括電器主接線圖、低壓系統(tǒng)圖、直流系統(tǒng)圖、抽水系統(tǒng)圖等。在這類畫面上能實時動態(tài)顯示出運行設備的實時狀態(tài)及某些主要參數(shù)的實時值，同時可通過窗口顯示其他當前信息。

◆立體畫面

   在畫面上能實時顯示電流、電壓、功率、功率因數(shù)、流量、效率、溫度、水位、楊程等參數(shù)，形象直觀；能點動彈出各機組、站變、輔機等設備的控制畫面。

◆表格類

    包括參數(shù)與參數(shù)給定值、特性表、定值變更統(tǒng)計表、各類報警信息統(tǒng)計表，操作統(tǒng)計表、各類運行報表、運行日志、水文特征值等。

4）語音提示功能

  當計算機自動化系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)右有事故或故障時，應能通過語音報警裝置，準確、清晰地向有關人員發(fā)出語音報警。

主要人機畫面

◆    各類菜單顯示；
◆    泵站電氣主接線圖及站用電系統(tǒng)接線圖；
◆    泵站及其油、水等主要輔助設備狀態(tài)模擬圖；
◆    泵站各工況運行狀態(tài)轉換順序流程圖；
◆    泵組運行控制畫面；
◆    各類棒圖、餅圖；
◆    個運行報表；
◆    報警顯示；
◆    監(jiān)控系統(tǒng)設備運行狀態(tài)圖；
◆    維護管理報表；
◆    報警一覽表；
◆    事件一覽表；
◆    實時信息（設備狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)、信息的有效性）總覽表；
◆    實時鏈接狀態(tài)表；