自动化监控系统在金口泵站的应用

摘要：泵站是水利枢纽工程的主要设施。泵站设施为城市防洪排涝和农村引水排灌起到关键作用。随着我国经济建设和科技水平的大力提高，对水利设施和水环境提出了更高要求。而农村引水排灌泵站也需要进一步提升自动化设施水平，实现泵站自动化监控和集中调度管理。文章主要对湖北省金口泵站的自动化监控系统进行分析探讨！

关键词：泵站自动化 监控系统

中图分类号：TV675文献标识码： A 文章编号：

湖北省金口泵站落座在湖北省武汉市江夏区，主要负责斧头湖、西凉湖、鲁湖三大湖泊。承雨面积2780平方公里。受益区涉及武汉市江夏区，咸宁市的咸安区、赤壁市，金水农场，耕地50.3万亩，水田35.56万亩。金口泵站装机6*2200kw，泵站枢纽由泵站、变电站、拦污栅、桥、公路工程管理设施及法泗闸等部分组成。自建站以来，管理处就把防汛排涝当作义不容辞的政治任务，紧抓不懈，为排区农业丰收，社会稳定做出了重大贡献。然而，由于泵站运行时间长达30多年，泵站设备老化，自动化程度低问题影响了泵站的安全和经济运行。通过2006年起，连续几年来的设备更新改造，满足了泵站安全，经济运行提高需要，水电站自动化方面也进行了改造，使自动化水平上了新台阶。

金口泵站自动化监控系统具有完善的测量、控制、保护和监视功能，满足泵站控制与调节、安全监视及生产运行管理等多方面的要求。系统按分成分布式结构设计，可分为远程调度层、泵站监控层、现地控制层。系统各单元相对独立、智能化程度高、通用性好，支持多种标准化协议。

系统结构设计

系统监控对象

系统监控对象包括水泵机组、变压器、高低压进线及配电设备、励磁装置、直流装置、无功补偿装置、调速装置、叶片调节装置、油气水辅助设备、清污机、防洪闸门、节制闸门、输水闸门、进出水阀门、真空破坏阀等。

2、系统监控内容及参数

（1）、电量监测：包括泵站电气设备及高低压母线的电流、电压、功率、频率；机组运行电流、电压、功率、电度、励磁电流、励磁电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率；直流系统电压、电流；变压器负荷电流、电压、功率、功率因数、电度等。

（2）、流量监测：包括单机流量、单管流量、泵站总流量。

（3）、液位监测：包括水位与油位。水位包括拦污栅前后水位，进出水池水位、集水廊道水位、节制闸上下游水位等。油位包括油压装置油位、主电机上下油缸（油盆）油位等。

（4）、压力监测：包括主水泵进出口压力、油系统压力、气系统压力、水系统压力、抽真空压力等。

（5）、温度监测：包括机组用油、轴瓦、电动机定子绕组温度，变压器绕组温度及油温，环境温度等。

（6）、振动与摆动监测：包括机组主轴、电动机机架、叶轮外壳、压力管道等的振动或摆度。

（7）、开度监测：包括闸门、阀门开度等。

（8）、叶片角度；

（9）、机组转速；

（10）、设备状态：包括断路器、地刀、隔离开关、励磁装置、直流装置、变压器、泵站辅机设备、闸门、阀门等设备的工作状态。

（11）、保护信息：包括设备的各种保护事件与保护定值等。

3、系统基本结构

开放、分层分布式结构是当前计算机监控系统基本结构。主机、辅机、变电站与同一控制网络之中，各个系统间的闭锁控制和信息共享。同时将运行信息存储到计算机中，实现泵站运行计算机管理。泵站的计算机监控系统，控制和采集为一体，实现泵站的控制、流程显示，设备运行状态监控及设备故障报警。还具有泵站数据的监测、存储、分析、报表打印等功能。

二、系统功能

1、系统数据采集及处理功能

（1）、现地控制层数据采集。

（2）、泵站监控层与现地控制场设备实时通信，自动采集各现场设备的实时数据。

（3）、接收远程调度层的命令信息。

（4）、对采集的数据进行必要的处理计算，存入实时数据库及历史数据库，用于画面显示与刷新、控制与调节、记录检索、统计、操作、管理指导等。

（5）、完成数据的互锁逻辑运算、越线检查与报警信息的生成。

（6）、各类数据合理性比对与检查，工程单位变换等。

（7）、事件数据的记录与处理。

（8）、完成机组开停机必须的逻辑条件处理，电量、机组流量、功率、效率、机组运行时数、开停机次数、能耗等数据的计算与累加。

2、主机组设备的控制与调节功能

（1）、完成主机组的开机与停机的手动、自动控制。

（2）、励磁系统的自动调节与控制。

（3）、完成人工命令及事故紧急停机控制。

（4）、实现机组叶片调节控制。

（5）、真空破坏阀的自动控制。

3、辅机设备的控制与调节功能

（1）、实现油系统的手动、自动控制。

（2）、实现压缩气系统的手动、自动控制。

（3）、实现抽真空系统的手动、自动控制。

（4）、实现供水或其他冷却方式的手动、自动控制。

（5）、实现泵站排水系统的手动、自动控制。

（6）、实现消防系统的手动、自动控制。

4、监视与报警功能

（1）、系统运行状态实时监视。实现对主机组、公用设备、辅助设备、变配电系统等主要设备的实时监视。

（2）、过程监视。实现对主机组、公用设备、辅助设备、变配电等主要设备的启停（投退）过程监视与顺序记录，当发生故障时自动报警。

（3）、事故与故障信号报警记录。完成故障信号、参数越线等信号的画面报警与数据记录；定时巡回检测各类故障信号，故障时自动记录故障信息；故障时自动发出报警信号；报警信号具有复归功能。

5、数据存储与查询功能

（1）、建立实时与历史数据库，完成系统数据记录存储。

（2）、通过图形、曲线、报表等方式显示、查询、打印数据库中的数据与信息。

（3）、历史数据一年一备份。

（4）、泵站运行记录。实现对每台机组与其他主要设备的运行小时数、正常停机小时数、故障与事故停机小时数、动作次数、故障与事故次数、机组耗电量等统计与计算。

（5）、操作情况记录。包括断路器、隔离开关、机组、闸门等设备的操作记录及操作人员信息、操作内容、动作开始时间、动作次数、是否操作成功。

（6）、事故与故障记录。包括事故与故障发生时间、内容、次数以及排除过程等记录。

三、系统优势分析

1、机组保护控制优势

该系统将机组的保护功能与控制功能集成到一起，采用PLC可编程控制软件。提高了设备运转的稳定性和可靠性。PLC完成了机组间、机组与辅机间的信息交流。机组LCU附有触摸屏，显示运行参数，便于巡检，就地控制机组。

辅机控制优势

该系统的辅机控制系统有：真空泵、供排水、压缩空气等子系统。功能上相对独立。各子系统通过现场总线连接到公共LCU中，将信息全部集中到内存并通过网络到机组LCU中。这种结构使增加或减少子系统非常方便。

运行降低能耗

该系统能够根据流量要求，进出水池水位差和泵组的运行效率，确定当前杨程下最佳泵组运行台数及最优抽水效率。根据各机组及其附属设备的实际安全情况，确定应运行的机组号，达到经济运行。同时也可以避免机组在高气蚀区、振动区以及过负荷运行。

四、效果分析

该系统实现了少人值班，节能降耗，经济高效的总体设计和系统配置；泵站启停自动化控制；语音故障报警提示；温度自动控制与显示；机组运行的计算机化数据采集与处理。经过实际运行系统运行良好，可靠，满足设计要求，特别是叶片角度调节纳入微机监控后，不需人为调角，减轻了劳动强度。整个网络加强了主、辅机联动的灵活性。在提高安全出水，设备等级，工程效率等方面发挥了显著的作用。

殷杰：女。1980年9月出生，汉族。工作单位：湖北省金口电排站管理处。