探究水泵站自動化控制系統分析

夏忠朋

（山東省聊城市東昌府區排灌工程服務中心，山東 聊城 252000）

目前，我國多數水泵站已應用了自動化控制系統，不再需要人員值班，管理合理性得到提升，同時提高了水泵站的運行效率[1]。對現代水泵站而言，在實際建設過程中，應充分考慮水泵運行管理因素。通過應用自動化控制系統，提升設備安全性，并消除全部隱患，進而推動運行管理持續發展。

綜上所述，本文對水泵站自動化控制系統做出分析，得出了自動化控制系統的運行需求及應用特點，并對水泵站自動化系統的功能作出分析，判斷故障征兆，提升泵站自動化控制系統性能[2]。

1 自動化控制要求和應用特點

1.1 自動控制功能及要求

自動化控制系統能夠有效完成水泵站信息內容的收集處理，并做到全面監測，把握水庫在運行過程中的實際狀態，為后續防洪排澇以及資源優化提供決策方面的支撐，從而提升管理工作的效率，提高整體質量水平[3]。

1.2 自動控制系統的應用特點

在應用自動化控制系統后，連接PLC和中央控制室，促使基礎設備、遠程I/O站、多方面設備信息全部集中在中央控制器中。在該控制模式下，主要通過數字分支結構方式，將系統和通訊總線全部連接，促使輸出模塊和輸入模塊能發揮出應有效果，完成檢查和執行工作。這樣泵站的運行情況能得到及時調整，所有信息內容都能得到合理控制。使用Microsoft Windows操作系統完成自動控制系統的語言控制工作。使系統本身不但具備較強的集成性和靈活性，還擁有人機交互界面。

2 水泵站自動化結構

水泵站自動化系統主要采用分布式結構，將控制功能、采集功能全面整合，以此控制整個泵站。系統通常應用開放式結構，將站控級計算機和現地控制單元全部連接，重新組建成一個具備網絡結構的特定系統。系統內部主要分為三層，分別是監控層、網絡層以及控制層。網絡層主要由交換機和四芯多模光纜共同組成。控制層具體由機組控制屏幕、公用LCU控制屏、保護單元等共同組成。水泵站泵船式結構圖如圖1所示。

圖1 水泵站泵船式結構圖

設備控制分為三級，分別為主控級、現地控制級以及手動控制。其中，主控級能夠完成泵站各個階段的運行監視工作，將相關數據全部采集在一起，并實現自動控制的目標。主控級負責多方面工作，是整個控制系統中的核心部分。現地控制級則能夠結合前期預定的控制程序以及目前的具體情況，自動完成控制工作；手動控制則是相關控制箱本身附帶手動開關，工作人員可以自主操作。

3 水泵站自動化系統的功能

3.1 微機保護功能

通過合理利用電能尾部的保護測控單元，從而能夠起到保護的效果，促使35 kV專用變電站以及10 kV設備都能正常運行。諸如變壓器保護、電動機保護、電容器保護以及PT保護，每一層保護分別屬于一個獨立的自動裝置，專門負責某項單一的保護工作。其功能主要包括故障問題的記錄、定值數據的存儲、修改信息的顯示；結合監控系統，及時傳遞故障信息以及動作序列；接收所有出現修改的定值數據，并對時鐘展開校對。

3.2 數據采集處理

利用系統內部的控制單元，能夠有效獲取輔助設備、公用設備、建筑物以及泵站的各類電量數據以及非電量數據，并根據當前的實際情況，及時完成數據轉化工作，還能做到零漂處理、計算處理、濾波處理以及越限處理等。在所有數據處理完成后，在第一時間存入到數據庫中。

3.3 安全運行監視

安全運行監視主要負責整個泵站運行的實際情況監控，并根據具體情況對運行環節做出合理修改。如果發現有任何異常存在，要及時采取針對性措施進行處理。結合調度命令要求，工作人員能夠對整個水泵機組進行設備控制以及開關控制等。所有控制操作，都需要相關記錄，并在顯示器上直接呈現出來。泵站在實際運行過程中，應該結合上級部門設置的提水流量，對具體開機臺數予以合理選擇，確保機組在滿足規定要求情況下正常運行。

3.4 保護和事故追溯

如果系統內部存在超駝峰運行、機組大面積超負荷運行和氣蝕振動等問題，系統可對停機自動起到保護作用，或直接關閉，不允許正常開機；如果發生短路或電氣故障，應對跳閘進行自動保護，并將有關信號內容全部傳送給監控系統；水泵站在發生事故時，必須對事故前后的數據資料進行追蹤，并作有效記錄，具體時間范圍最好是在事故發生前后的20～30 s。計算機再根據具體順序，將報警信息、事故名稱、記憶數據全部存儲在磁盤上，形成歷史數據。

3.5 監視、記錄和報告

系統對內部所有設備的運行情況予以全面監控，具體包括機組的運行狀況、輔助設備的運行狀況、公用設備的運行狀況以及廠用電運行模式。故障顯示報警，自動顯示所有參數，及相應的圖像數據和其他相關數據參數。在完成參數獲取后，應將其傳遞到系統中，并予以記錄，以便隨時提取和使用。

操作員對系統數據內容進行合理設置，確定事故類型后自動報警。在事故發生時，系統能夠根據出現的聲光信息以及報警信息，自動啟動報警程序。采用電話語音方式，自動啟動報警程序。通常而言，可以結合早期設定的責任人手機號，向相關負責人發出短信。

3.6 故障診斷及運行維護管理

在故障征兆出現后，監控系統可以自動提出處理和恢復指令，并對系統軟件和硬件設施展開全面診斷。診斷范圍包括外圍設備、通信接口以及通道等，基于故障征兆點迅速找到對應模塊，據此判斷故障的具體性質，并找出對應的故障部位，提供相關診斷工具，實施故障檢修與運行維護。

4 結語

水泵站自動化控制系統具有安全運行監視、事故追溯、故障監視和報告等功能，具備一定優勢，能夠有效提升水泵站運行可靠性。與此同時，相關人員還需要對水泵站自動化控制系統繼續展開研究，針對現階段存在的實際問題，及時采取針對性措施予以控制和處理，從而進一步提高水泵站自動化控制系統水平。