周德利

【摘 要】本文通過分析實施泵站電氣自動化設(shè)計的基本原則，以及設(shè)計時應(yīng)注重的主要問題，探討了實現(xiàn)自動化設(shè)計的主要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】泵站；電氣自動化；設(shè)計原則；設(shè)計內(nèi)容

泵站電氣自動化設(shè)計是一門綜合性較強的工作，涉及電氣設(shè)備、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信和控制技術(shù)等，不同類型的泵站自動化需求也不同，因此在設(shè)計過程中可以根據(jù)泵站的重要程度和投資力度等要求綜合考量。

1.實施泵站自動化的主要原則

（1）效益原則。在泵站的建設(shè)過程中，需要投入的資金量大，這主要出現(xiàn)在設(shè)計、建設(shè)、改造和維護環(huán)節(jié)。但是在泵站建設(shè)完成后，其現(xiàn)實運行工作的時間因自身的特點以及運行環(huán)境的影響，通常會出現(xiàn)閑置時間較多的情況，這樣導致泵站所發(fā)揮的效益低于投入的資金價值，并且在后期還會有電氣自動化系統(tǒng)升級改造和維護的資金，會給建設(shè)單位帶來一定的經(jīng)濟壓力。因此要注重泵站自動化運行中效益的發(fā)揮。

（2）求是原則。在進行泵站的自動化設(shè)計工作中，要以事實求是的原則和態(tài)度，結(jié)合當?shù)氐囊?guī)劃、投入等實際情況來設(shè)計。泵站的自動化類型可以分為數(shù)據(jù)采集型、部分自動化型和綜合自動化型三種，所以應(yīng)用到的技術(shù)和設(shè)備都相對先進，如果沒有對泵站的自動化建設(shè)進行科學合理的定位，將不同類型的泵站建設(shè)在合適的地方，不僅是經(jīng)濟上的浪費，也是對先進科學技術(shù)的不尊重。

（3）可靠原則。保證泵站運行過程中的穩(wěn)定可靠是自動化建設(shè)的核心，因此在其電氣自動化的設(shè)計中就應(yīng)對所用的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等進行可靠性分析研究，以及各項試驗和考量，這都是奠定泵站電氣自動化良好運行的基礎(chǔ)。

2.泵站自動化設(shè)計中的問題分析

當前，我國國內(nèi)的泵站電氣自動化水平提升速度較快，尤其一些大型泵站的自動化水平已經(jīng)達到了很高的水準，但是在更為廣泛的實際應(yīng)用中還存在一定問題，這對泵站電氣自動化的發(fā)展也產(chǎn)生了一定阻礙。

（1）設(shè)計過程中對測量、控制和保護的協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)的泵站在升級改造的過程中主要是圍繞測量、控制和保護三方面進行，但是隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的高新科技應(yīng)用于泵站的自動化設(shè)計過程，在新興技術(shù)的影響下，測量、控制和保護之間的界限也越來越小，并逐漸過渡和融合。例如繼電保護是泵站運行過程中的重要系統(tǒng)，它工作時是對泵站的電量進行保護，也同時起到了測量和保護的功能，大大地提高了電氣設(shè)備的安全運行和使用壽命，這樣的系統(tǒng)也就同時起到了測量和保護的作用。然而，又因為繼電保護過程中的作用對象和人工操作一樣是電氣設(shè)備的開關(guān)，也通過對開關(guān)的控制來對設(shè)備的運行管理，因此這樣起到了控制的作用，所以在泵站電氣自動化設(shè)計中要考慮到新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用，注重和處理好測量、控制和保護之間的關(guān)系。

（2）設(shè)計過程中對自控環(huán)節(jié)的劃分。泵站電氣自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為一個順序控制和多個獨立控制單元。因此在設(shè)計中應(yīng)注重系統(tǒng)的層次劃分，即在設(shè)計時先處理好對多個獨立控制單元，再設(shè)計這些單元的關(guān)鍵控制線路對信息進行處理和發(fā)出指令，各個獨立控制單元可進行獨立的操控，這樣就能夠很大程度降低泵站運行過程中產(chǎn)生的風險。

3.泵站電氣自動化要實現(xiàn)的基本功能

（1）數(shù)據(jù)采集與處理。通過自動周期性地采集或由操作員通過應(yīng)用程序發(fā)命令采集泵站現(xiàn)場各種實時數(shù)據(jù)，進行必要的數(shù)據(jù)預處理并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，按照信號性質(zhì)的不同把它細分為模擬量、開關(guān)量及脈沖數(shù)字量等。

（2）安全運行與監(jiān)視。對主設(shè)備及輔機設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，包括當前各主要設(shè)備的運行及停止情況、閘門啟閉情況，并對各運行參數(shù)進行實時顯示。

（3）控制與調(diào)節(jié)。泵站電氣自動化系統(tǒng)的控制功能應(yīng)該滿足泵站機組啟、停和變電所操作規(guī)范規(guī)定的要求。機組啟、?？刂朴幸粭l指令完成，計算機自動檢測機組啟、停條件并順序執(zhí)行，當滿足條件時，執(zhí)行操作。對變電所開關(guān)的操作應(yīng)該自動檢測操作條件，并按照預定的步驟進行分合閘。對所有設(shè)備應(yīng)該設(shè)置手動控制方式和自動控制方式，并設(shè)有靜態(tài)試驗方式。機組事故停機時，應(yīng)該同時關(guān)閉相關(guān)的輔助設(shè)備。

4.泵站的電氣自動化設(shè)計

（1）首先是對于泵站電氣自動化設(shè)計的定位。通過泵站自動化的原則我們可以知道，其自動化建設(shè)是一項系統(tǒng)性很強的工作，因此要多方面分析，如投入、技術(shù)、運行環(huán)境等，之后再結(jié)合各種實際情況確定其自動化的需求程度，設(shè)計出符合實際應(yīng)用的自動化泵站。即為注重實際，科學定位。

（2）其次是對所建泵站電氣自動化系統(tǒng)機構(gòu)進行選擇，常見的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有以下三種：

監(jiān)控主機+通訊協(xié)議設(shè)備。該結(jié)構(gòu)是將指令交給監(jiān)控主機來調(diào)整和控制的，而對通訊協(xié)議設(shè)備的要求較低，因此要重視監(jiān)控主機的選擇，因為它是泵站自動化控制的關(guān)鍵，如果出現(xiàn)問題就會影響指令的正常專遞，自控系統(tǒng)也就沒法正常運行。

監(jiān)控主機+PLC+通訊協(xié)議設(shè)備。泵站的電氣自動化系統(tǒng)按其單元構(gòu)成可分為三個部分，分別是若干可編程控制器PLC、監(jiān)控下層設(shè)備的通訊監(jiān)控主機以及通過以太網(wǎng)通訊PLC。其中PLC是控制節(jié)點，對于提高系統(tǒng)運行的可靠性起著一定作用。但此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有一定的局限性，就是PLC和下層通訊能力較弱，對通訊速度造成了阻礙。

監(jiān)控主機+RTU。監(jiān)控主機加以太網(wǎng)通訊RTU結(jié)構(gòu)既有繼電保護的作用，同時也有可編程序控制器的功用，不僅如此，還能對開關(guān)量輸入、輸出以及模擬量輸入輸出有著保護作用。在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，以太網(wǎng)是監(jiān)控主機進行通訊的主要媒介，對于泵站的自動化控制發(fā)揮著巨大作用。但要選用這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須投入較多的資金才能實現(xiàn)。

（3）三是泵站電氣自動化設(shè)計思路。泵站電氣自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的目的，不僅僅只是在開停設(shè)備上的控制，自動化系統(tǒng)需要完成的工作很多，如水位、流量的監(jiān)控；電氣設(shè)備運行的監(jiān)控和保護；事故和故障的預警；信息的采集與交換；實現(xiàn)無人值班等等。當然在實際設(shè)計時要以泵站的具體要求為前提，并分清設(shè)計的重點和次重點，作出切合實際的設(shè)計，主要設(shè)計思路有：信息設(shè)計，是以信息為導向的設(shè)計活動，泵站運行中所采集的信息數(shù)據(jù)是水利系統(tǒng)實現(xiàn)信息化管理的基點，能為水利信息系統(tǒng)提供準確的動態(tài)數(shù)據(jù)；典型設(shè)計，在沒有相應(yīng)標準和規(guī)范的前提下典型設(shè)計可以起到標志性作用，通過典型設(shè)計固定下來的技術(shù)和方案可以為同類型的泵站建設(shè)提供參考作用；模塊化典型設(shè)計，由于泵站類型不多，但自動化系統(tǒng)要求不一，各個泵站還是存在機組臺數(shù)和形式的區(qū)別。通過典型設(shè)計可以設(shè)計出若干個模塊，整個泵站綜合自動化系統(tǒng)就是由數(shù)個基本模塊通過積木式疊加組合而成，再根據(jù)不同泵站的建設(shè)要求就可將其應(yīng)用到泵站設(shè)計之中了。

5.結(jié)語

總之，在進行泵站的電氣自動化設(shè)計過程中，首先要遵循泵站建設(shè)的基本原則，再結(jié)合實際需求定位泵站的電氣自動化類型，通過優(yōu)化泵站電氣自動化設(shè)計，為泵站電氣自動化的實現(xiàn)及良好運行創(chuàng)造條件。 [科]

【參考文獻】

[1]陳導.泵站電氣自動化的必要性和設(shè)計思路[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009，13.

[2]謝波.我國泵站自動化設(shè)備運行現(xiàn)狀及建議[J].中國水能及電氣化，2009，Z1.

[3]周元.自動化控制技術(shù)在泵站中的應(yīng)用[J].科技資訊，2009，31.

[4]葛強，沈昌榮，袁長治等.大型泵站的電氣技術(shù)改造[J].水泵技術(shù)，2010.