基于大型高揚程電力提灌工程的泵站綜合自動化監控系統研究

摘要：綜合某電力提灌工程泵站綜合自動化監控系統的具體運用，對高揚程提灌工程泵站綜合自動化監控系統特點與結構展開分析，探究泵站水位、機組開停趨勢、溫度、實時數據、警報等關鍵目標的監控。通過長期的運行說明，泵站綜合自動化監控系統讓少人或是無人值守成為可能。

關鍵詞：大型高揚程;電力提灌;泵站;自動化;監控系統

0" "引言

伴隨計算機技術、通信技術以及控制技術的逐漸成熟，自動化監控系統在高揚程、多梯級、多機組電力提灌工程泵站監控運用日漸成熟，泵站逐漸向少人或無人值守方向發展。本文在闡述某電力提灌工程泵站綜合自動化監控系統具體應用基礎上，基于穩定、安全、實用為目的，分析高揚程電力提灌工程泵站綜合自動化監控系統的結構以及監控目標，綜合有關技術，從而實現泵站少人、無人值守的目標。

1" "高揚程電力提灌工程泵站綜合自動化監控系統概述

1.1" "高揚程電力提灌工程泵站構成

高揚程電力提灌工程由多梯級泵站構成，各級提水泵站包括多個水泵機組。上級泵站的提水量，對于夏季泵站提水量與前方支渠供水流量有直接關系。經過逐層級泵站提水，最后可將水運輸至田地中。根據歷年人工與自動化監控的具體運行情況可知，其監控系統主要由中心調度、泵站運行以及現場等三層監控架構構成。

中心調度工作人員控制全部梯級泵站的實際數據，根據供水調度規劃控制各提水泵站的開停。泵站運行工作人員控制該泵站現場的具體信息，接受調度指令控制水泵機組開停狀態，同時對其余事項進行有效處理。

1.2" "自動化監控系統特點

在調度與泵站由于故障不能進行監控時，需要泵站運行工作人員在具體監控單元直接控制機組開停。高揚程電力提灌工程所需檢測量，都能夠在1s之內顯示在監控系統以及泵站監控設備上，控制數據量不多，對實時性沒有過高的標準，但要求自動化監控系統具有一定的可靠性以及穩定性。泵站自動化監控系統需要調度中心、泵站運行、泵站現場、各梯級泵站、各泵站水泵機組單獨監控，需要泵站各級數據交互能夠暢通有效，滿足信息交互需求，從而達到泵站運行的平穩性與可靠性。

某高揚程電力提灌工程泵站自動化監控系統經研發后投入使用，其監控系統結構圖見圖1所示。泵站各個機組與檢測量均通過一臺監控單元進行檢測與控制，實現機組分散式監控。全部控制單元利用工業總線網連接通訊管理設備，實現和泵站后臺設備與調度中心的銜接。泵站后臺設備作為一層，利用通訊管理設備提供以太網完成和現場監控層的通訊，實現監控功能。調度中心通過以太網結構作為一層，利用泵站通訊管理設備的以太網完成和現場監控單元的有效連接，實現監控等功能。

1.3" "自動化監控系統組成結構

伴隨計算機與通訊技術的不斷發展，泵站自動化監控系統日益成熟，具有一定的平穩性以及可靠性。該提灌工程分層、分布以及分散式監控，讓監控具有單獨性與分散性，即便泵站具有一臺機組監控出現故障，也不會對其余機組日常運行造成影響。可因為后臺設備層與調度中心層，都憑借一個泵站通訊管理設備與監控單元交互信息，會對分散性結構有所影響。若泵站通訊管理設備發生故障，上層監控就無法完成。鑒于通訊結構較為薄弱，導致該提灌工程泵站自動化監控系統不能更好首先泵站少人值守或是無人值守。

分析認為，有兩種改進方案能夠有效實現泵站少人值守或是無人值守。第一種方案：各臺泵站現場監控單元提供工業以太網端口或是獨立連接以太網端口，利用工業以太網直接連接上級后臺設備與調度中心設備網絡，有線通訊都通過一體網完成通訊，縮減通訊環節，提升穩定性。第二種方案：各泵站現場監控的無線通訊裝置能夠有效補充有線通訊，在有線通信網絡發生故障時，后臺設備與調度中心設備，能夠利用無線通訊裝置以及監控單元進行所有或部分信息的交互。泵站自動化監控系統改進結構如圖2所示。

通常而言，高揚程多梯級泵站都處在通訊網絡覆蓋范疇內，完善的網絡技術可以確保信息交互的暢通性以及穩定性。無線通訊可以確保泵站的臨時通訊需求，即便全部泵站有線通訊都出現故障，中心調度系統也可分批次實現應急需求。分析認為，按照上述措施可提升分層、分布、分散式監控系統的平穩性。各臺泵站監控能夠利用工業以太網、上層后臺設備以及調度中心通過有線形式展開信息交互，從而實現良好的監控效果。通訊線路以及各個部件故障，導致泵站監控單元、后臺設備層或調度中心層缺少有線信息交互后，備用無線裝置能夠發生關聯，實現所有或是部分信息的交互，完成監控。如此，經過和圖像監控等對策有效融合，可以進一步達到泵站少人值守或是無人值守的目標[1]。

2" "高揚程電力提灌工程泵站綜合自動化監控系統監控

2.1" "泵站前池水位與水泵機組開停狀態監控

利用前池水位和機組開停狀態監控，可以了解各梯級泵站前池水位變化與泵站機組啟停變化。在多梯級泵站中，調度人員經過對相關變化進行監控，能夠研究啟停水泵機組的最佳方式，更好的開展相關任務調度工作，讓各泵站前池水位轉變趨勢放慢，降低水泵機組啟停頻率，從而實現節能、降低機組維護頻率以及調度人員的工作負荷等目的。前池水位與水泵機組啟停歷史信息儲存與再現，有助于調度人員的總結調度，充分做好調度工作[2]。

2.2" "水泵機組溫度狀況監控

必須對水泵機組電機、軸承以及電機繞組的溫度展開監控。若其運行溫度過高，機組則要進行檢修。對水泵機組電機、軸承以及電機繞組進行監控，便于及時尋找故障隱患，降低故障造成的不利影響。水泵機組數量較多，檢測量較大，通常可以通過警報、重點與日常監控有效融合等形式開展監控。

2.3" "對數據進行實時監控

根據該提灌工程泵站自動化監控系統長期運行經驗，設置泵站以電氣圖表、單機流量圖表、開關圖表以及低壓系統圖表，把有關內容開光量狀態、模擬量數據呈現在統一監控畫面當中，加強識別的靈活性以及便捷性。對實時數據信息重點監控，有助于調度人員對泵站現場展開有效管控[3]。

2.4" "警報監控

泵站現場的主要開關量以及模擬量應當實時警報，從而讓調度人員與運行人員充分重視。按照此提灌工程的監控經驗而言，各警報都需要設置警報暫停功能，以避免出現非必要頻繁警報，讓警報監控更具實效性。

2.5" "電力開關投退與水泵機組啟停

電力開關應按照需求投退，無需繁瑣判斷。水泵機組啟停需根據多梯級泵站前池水位轉變、多泵站機組運行轉變狀態以及澆灌區域支渠、獨斗渠數量。通常通過調度人員進行辨識后，在系統當中發送指令，展開一對一單機啟停泵站水泵機組。首先執行專家系統計算識別，通過調度人員的明確選擇之后實行具體方案，陸續完成多梯級泵站調度自動化運行系統。之后匯總經驗，不斷完成多梯級泵站調度自動化軟件進行設置，最后按照灌溉需求完成調度的自動化運行[4]。

3" "泵站自動化監控系統的設計

3.1" "泵站自動化結構設計

泵站自動系統通過4C技術，結構設計分成兩層。第一層是測量層，其通過PLC測控與計算機保護形成。此層重點對泵站生成的數據進行采集，控制水泵、電動閥等、監控線路、電容器等故障，并搜集不同狀態信號。PLC子系統通過工業總線完成通信，并對對子系統其余單元完成通訊保護，從而構成自動化控制系統。

PLC與上位系統信息的交互重點利用以太網完成，僅需連接以太網就能夠完成數據交互。泵站運行過程中的流量、壓力以及水位等參數，都能夠經過子系統展開控制，其能夠對有關數據展開搜集，完成工程值測算，并對短期數據進行儲存。該系統與上位機相連后能夠提供相應的通訊，支撐上位機有效控制下位機，做到泵站系統的控制成效。

第二層為管理層，其重點通過計算機、通訊設備以及輸出設備等構成，其功能主要是泵站的控制運行、越線以及故障警報、數據儲存分析、生成報表、數據庫管理、成效圖表、為下層發送指令等。

3.2" "視頻監控設計

通過在關鍵位置設計監控，對現場有關數據展開采集，可為對泵站現場運行狀況與運行環境進行監控。監控攝像機將各個時間段影像信息進行儲存，有助于后續的調取應用。視頻監控系統還能夠對提灌工程現場的安全性展開監測，以避免出現安全隱患[5]。

3.3" "變電站與高壓電機繼電保護

為了確保安全性和可靠性，必須給大型高揚程提灌工程泵站機電設備配置微機保護裝置，具體包含電容、電機以及進線柜線路保護等。電容保護主要功能是對過電壓進行、零序過流等進行保護。線路保護主要是對重合閘、三段式過流、超負載預警以及零序過流等進行保護。電機保護功能主要是對差動等展開保護。

3.4" "憑借信息化平臺監控泵站運行

網絡信息化平臺具有實時監測泵站運行情況的性能，相關維護工作人員務必高度重視。憑借信息化實時監控平臺，能夠實現泵站運行監控的精準性，保證泵站管理的科學性，有利于降低人工監控成本。在開展自動化監控基礎上，系統運行維護人員可以根據檢測系統軟件提供的危害位置預警，及時完成相應的維護作業。

3.5" "上位機軟件設計

上位機軟件是通過某提灌工程二次開發得出的，其研發流程如下：構建工程，對泵站工藝流程展開設計，對網絡和設備展開合理配置，建立通訊連接，定義數據變化，建立數據庫，構建動畫連接，展開調試之后開展運行。按照其流程圖對此系統展開繪制，其包含系統結構、負載配置、啟停流程、機組運行、走勢圖等信息。系統模塊包括CPU處理器、DO、A1、D1、A0單元、通訊模塊以及以太網端口等。此種模塊單元效用重點是對泵站現場電量與非電量展開采集，為讓現場有關數據可以傳輸至上位組態，可以把現場設備與機組狀態進行對應，完成I/O配置。系統當中數據重點通過ODBC數據源展開儲存。

泵站當中報表包括歷史數據表與實時數據表。歷史數據表是基于時間周期展開的日報、月報、年報。實時數據表是實時體現泵站具體狀況的報表。歷史數據表包括統計數據與運行數據，統計數據具體包括抽水量、抽水成效、開始時間以及耗電量等。運行數據具體包括水泵機組電氣量、供電、供水系統壓力參數、溫度量、開關量以及水位變化等。上機位軟件設計重點是通過力控組態語言函數完成有關程序的編寫，其可以展開相應的計算，轉化數據同時展開統計分析，還能夠把數據表直接進行打印。

4" "結語

大型高揚程電力提灌工程泵站自動化綜合監控系統，對于提升多梯級泵站設備運行成效、管理效率，科學合理給水，減少耗能，保證生產安全性等層面具有非常重要的意義。通過長期運行實踐表明，自動化綜合監控系統能夠有效降低調度人員與運行人員的工作負荷，搭配影像監控等對策，可讓泵站實現少人值守或是無人值守。伴隨自動化技術的不斷進步，可進一步降低相關人員的工作強度大型高揚程電力提灌工程泵站少人或是無人值守愿景必定能夠實現。

參考文獻

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