水利工程自動化控制應用趨勢

摘 要:先進的微機自動化監測控制系統對傳統泵站程監控系統進行升級改造和應用，有效提高了泵站等水利工程的綜合自動化水平，為水利工程實現“無人值守、少人值班”提供了可靠的技術支持，在水利工程中具有較大的推廣應用前景。

關鍵詞:水利工程 泵站 微機自動化監測控制系統

中圖分類號:TV1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0120-01

水利工程作為社會經濟發展的重要基礎設施，在改善工農業生產發展條件、提高城市抗旱排澇能力、促進建設高產穩產的農田和優秀的城市經濟開發區等方面發揮著非常重要的作用[1]。泵站作為水利工程中典型的能源轉換結構體，是水利機械設備、電力設備、以及水工建筑物相互結合的綜合體。

1 泵站微機自動化監控系統

泵站作為一類典型的水利工程，其基礎自動化系統的建設內容代表著整個水利工程自動化控制系統應用的主要趨勢。對于泵站而言，其基礎自動化系統主要擔負著全站水泵機組主、輔設備運行數據信息的實時自動監測，并根據內部運算分析發出動態的調節信號和報警信號。泵站微機自動化監控系統主要通過模擬或數字的輸入輸出設備，利用各類傳感元件和邏輯判斷執行機構實現對整個泵站運行工況特性參數信息的自動監測和控制。

2 微機自動化控制系統功能分析

2.1 對水泵機組的監測控制

泵站中水泵機組作為重要的能源轉換機電設備載體，主要由同步電動機和水泵兩大系統組成。在水泵機組開機時，微機自動化監控系統應首先打開防洪閘門，實時啟動清污機運行，并動態檢測同步電動機組勵磁系統是否具有良好的運行工況。當自動化系統通過內部自動判斷程序確定各類啟動條件均滿足預設參數要求時，方能進入開機控制程序。水泵機組在正常啟動后進入實際運行過程中，微機自動檢測系統就會進入實時檢測動態控制程序，通過相關傳感器元件動態監測機組各機構元件的工況特性數據，通過內部運算程序的動態分析判斷，隨機記錄并實時調節，保證機組處于最優運行工況。系統在自動自檢過程中，如發現系統故障時，會實時操作相應執行機構完成事故跳閘或報警動作[2]。

2.2 對公用輔機系統的監測控制

油、氣、水等公用輔機系統是水泵機組能夠高效穩定運行的重要保證系統。微機自動監控系統會動態采集各類公用輔機系統的運行特性數據，如采集潤滑油系統的油壓力、供油量、供油時間等，當微機系統檢測到油壓降低到預設下限值時，監測控制系統就會自動發出相應的控制信號，自動啟動高壓備用油泵完成自動加油工作;而當油壓上升到預設的上限值時，系統就會自動發出跳閘信號，操作油泵系統的控制開關，完成停止加油工作。同時，在對油系統進行控制時，可以利用內部DSP數據處理單元動態記錄所加的油量、加油時間等數據，為工作人員對油系統運行性能分析提供準確的參考數據信息。同理，監控系統還可以對氣、水等系統工作狀態、壓力等參數信息進行動態采集和實時判斷，保證所有公用輔機系統具有良好的運行工況。

2.3 對勵磁系統的監測控制

微機監測控制系統上位機在機組啟動和運行過程中，可以實時顯示和記錄現地勵磁裝置晶閘管元件的運行參數。工作人員在上位機上可以按照調度要求，設定任意閉環調節，以完成機組恒功率因素運行、恒電流運行、恒無功功率運行等運行工況狀態的實時調節切換。在微機自動化監測控制系統中，設置了中控與現地相互備用的綜合調節方式，當微機系統上位機出現故障時，運行人員可以將執行權交由現地的勵磁綜合控制單位，通過可視化人機互通觸摸屏系統在現地通過鍵盤或觸摸軟電子按鈕對勵磁系統進行直接調節，提高機組運行可靠性。當同步電動機在運行過程中出現“失步”、“勵磁保護跳閘”、“勵磁失控”、以及“勵磁控制系統內部故障”時，微機監控系統不僅會通過上位監控系統以聲光等報警信號提醒中控運行人員進行相應故障單元排查，同時還會在現地觸摸屏系統中進行顯示報警，防止人員誤操作事故的發生[3]。

2.4 對保護系統的監測控制

微機自動化監測控制系統與水泵機組自動化保護裝置相互搭配，實現同步電機縱差、過流、低頻率、零序差動、失磁、失步、低功率等跳閘保護。同時通過多種運行模式切換，實現泵站主變、站用變、以及同步電動機間的靈活搭配完成以上多種保護功能。在對機組進行監測時，除計量水泵機組所消耗電量外，還可以監測水泵機組上下導瓦、推力瓦、水導瓦等部件的溫度、勵磁特性參數、勵磁系統運行工況等數據信息，并通過內部DSP數據處理單元，生產相應調節控制信號和保護命令，保證水泵機組高效穩定的運行。微機自動化監測控制系統還具備智能預測判斷功能，系統內部程序可以利用歷史運行數據、波形等參數信息，通過內部智能判斷功能程序，形成相應的故障預測決策，便于工作人員及早發現系統運行內部存在的安全隱患，有效提高機組運行可靠性。微機自動化監測控制系統還可以將所獲得的實時數據信息通過通信交換機，利用信號遠傳通信通道，構筑區域泵站群的動態監測控制保護和遠程調度系統，保證區域泵站群具有良好的運行工況。

2.5 泵站全局可視化監視

在微機自動化監測控制系統上位機可視化人機互通界面上，設置了整個泵站的電氣主接線、主變監視、水泵機組單元監視、開機判斷閉鎖流程圖、停機判斷閉鎖流程圖、油氣水等公用輔機系統、閘門控制系統等層次重疊菜單畫面。泵站運行管理人員只需通過鼠標直接選取上位機上各功能菜單選項，就可以對整個泵站系統的運行工況狀態和數據信息進行全方位的了解，便于其制定高效合理的運行調度計劃。為了便于管理，在微機自動化監測控制系統中為每個運行管理人員都設置了自己的密碼，只有在管理界面上輸入正確的個人信息后，方能通過監控系統對整個泵站系統進行管理。微機自動化監測控制系統中還設置了多層防護閉鎖程序，有效防止人為誤操作事故發生，保證整個系統高效穩定運行。

3 系統使用效益分析

泵站機組微機自動化監測控制系統關鍵技術的實施運用，其綜合效益主要體現在以下多個方面:(1)微機自動化監測控制系統的投入運行，大大地減輕了泵站運行管理人員的勞動工作強度;(2)系統完善的自動監測保護功能和各類閉鎖保護措施，可以有效地避免人為誤操作事故的發生，提高泵站機電設備綜合使用效率和使用壽命；(3)系統實現與遠程調度中心的實時通信，集控中心運行人員可直接查詢了解泵站的綜合運行工況，為遠程運行管理調度提供極大的方便．促進了區域泵站群綜合自動化管理水平的提高。

4 結語

泵站微機自動化監測控制系統的升級改造及應用，有效地提高了區域泵站群綜合自動化運行調度管理水平，為泵站實現“無人值守、少人值班”綜合優化調度運行提供了較強的技術保證支持。

參考文獻

[1]馮廣志.泵站改造[M[.北京:中國水利水電出版社，2005.

[2]把多鐸，馬太玲.水泵及水泵站[M].北京:中國水利水電出版社，2004.

[3]秦沖，鄒曉勇.姚坊泵站自動化改造[J].小水電，2008(6).