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        淺談泵站電氣自動化

        2013-12-06 08:30:54周均平
        湖南水利水電 2013年3期
        關鍵詞:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)泵站

        周均平

        (江蘇省江陰市白屈港水利樞紐工程管理處 江陰市 214434)

        1 泵站電氣自動化需要遵循的原則

        (1)效益最大化原則。

        不管是在進行泵站電氣自動化設計的前期階段,還是在泵站實現(xiàn)電氣自動化后的對設備的更新和維護階段,資金的投入都是巨大的。但因為泵站的職能是固定的,因而泵站的實際運行時間也相對較少,這也就造成了資金投入與泵站的實際運行時間之間的矛盾。因而泵站電氣自動化必須遵循效益最大化原則,否則在不斷的設備更新及養(yǎng)護投入中,不僅泵站的正常運行會受到影響,同時也會給政府及國家的經(jīng)濟造成巨大負擔。

        (2)實事求是原則。

        根據(jù)泵站電氣自動化程度的差異,可以將其分為三種類型,分別是:數(shù)據(jù)采集型、部分系統(tǒng)自動化型以及綜合自動化型??梢?,泵站電氣自動化是建立在大量現(xiàn)代技術(shù)及設備上的,沒有現(xiàn)代技術(shù)及設備的支撐,泵站的電氣自動化就無法實現(xiàn)。為此,在進行泵站電氣自動化設計的過程中,必須結(jié)合泵站的實際情況,對所需設備進行確定,統(tǒng)籌規(guī)劃,切實做好泵站電氣自動化的定位,不能貪大求全,給泵站的運行造成負擔。

        (3)先進性、可靠性原則。

        泵站電氣自動化的設備和自動化系統(tǒng)是否先進、是否可靠是泵站電氣自動化正常運行的核心。為此,在進行泵站電氣自動化設計的過程中,要對自動化系統(tǒng)及相關設備的先進性及其可靠性進行研究分析,結(jié)合泵站的實際,對泵站相關設備的自動化需求進行綜合考量,為實現(xiàn)泵站的電氣自動化奠定基礎。

        2 泵站電氣自動化需要注意的問題

        雖然泵站電氣自動化進程正在不斷加快,我國一些大型泵站的電氣自動化水平已經(jīng)得到了較大的提高,但現(xiàn)實中,仍然存在著一些問題,阻礙著泵站電氣自動化的發(fā)展。

        (1)要正確處理好泵站電氣自動化設計階段的測量、控制、保護三者之間的關系。

        由于受到傳統(tǒng)機械設備以及技術(shù)的限制,測量、控制、保護逐漸成為傳統(tǒng)泵站電氣二次設計的主要組成部分,但科技、經(jīng)濟以及電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及高新技術(shù)在泵站中的應用,間接導致這三者之間的界限變得越來越模糊,且漸漸向融合過渡。例如泵站的運行過程中,繼電保護是其電氣二次的重要部分,它不僅能對非電量進行保護,同時還能對運行中的電氣設備的電量展開測量,這樣既能夠提高設備的使用壽命,同時還有效地減少了不必要設備的投入,對泵站經(jīng)濟效益的提高起著一定作用。與泵站管理人員一樣,繼電保護的作用對象也是開關設備,都是通過對開關設備進行控制來實現(xiàn)管理,其原理是相同的,但兩者相比較而言,因為管理人員的主觀性較強,因而繼電保護的可靠性更高,也更先進。

        (2)要正確劃分泵站電氣自動化過程中需要自動控制的環(huán)節(jié)或單元。

        構(gòu)成泵站自動控制的結(jié)構(gòu)主要分為兩個部分,分別是1個順序控制以及多個獨立比如循環(huán)單元。為此,在設計泵站自動化系統(tǒng)的過程中,必須將系統(tǒng)的層次劃分明確,避免只利用一個控制設備進行整個泵站的控制,其中對輔機系統(tǒng)的處理更是如此。為了降低泵站的運行風險,進行設計時最好利用多個獨立比如控制單元,關鍵控制線路只對這部分單元發(fā)出指令和接收指令,各獨立比如控制單元根據(jù)設計時制定的設計要求進行獨立操作。

        3 關于泵站電氣自動化的設計

        3.1 有關泵站電氣自動化的定位

        泵站的電氣自動化不僅是一項巨大的工程,同時也是一項具有系統(tǒng)性、綜合性的工程,它的涉及范圍廣,不僅包括了投資額度、設備的情況,同時還包含了人文地理環(huán)境等方面。只有將這些方面都考慮到泵站電氣自動化的設計之中,才能對泵站的電氣自動化作出定位。此外,在進行泵站自動化定位的過程中,還要充分結(jié)合泵站的實際情況,實事求是把握泵站自動化的需求程度,保證設計出的自動化系統(tǒng)符合泵站的實際需求。

        3.2 有關泵站電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇

        對于泵站電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇,筆者列舉了三項系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并對此進行了分析:

        (1)監(jiān)控主機加通訊協(xié)議設備結(jié)構(gòu)。

        監(jiān)控主機加通訊協(xié)議設備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對通訊協(xié)議及規(guī)約的要求較低,完全交由監(jiān)控主機進行調(diào)整。但監(jiān)控主機是自動化系統(tǒng)的關鍵,若監(jiān)控主機出現(xiàn)故障,將影響其傳遞指令的功能,對系統(tǒng)的正常運行有著一定的影響。

        (2)對于監(jiān)控主機加以太網(wǎng)通訊可編程序控制器加通訊協(xié)議設備結(jié)構(gòu)的選擇。

        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。

        (3)監(jiān)控主機加以太網(wǎng)通訊 RTU結(jié)構(gòu)。

        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)。

        3.3 有關泵站電氣自動化控制的內(nèi)容

        上面提到構(gòu)成泵站自動控制的結(jié)構(gòu)主要是一個順序控制以及很多獨立比如循環(huán)單元,換而言之,泵站的電氣自動化控制其實也就是將這兩者互相結(jié)合,通過一對多的形式進行泵站運行的控制和管理。在這個控制過程中,最為理想的方式是利用一個指令啟動設備,而機組的開機臺數(shù)、葉片角度(如果可調(diào))由預先建立的最優(yōu)工況的數(shù)學模型自動調(diào)整。但這仍然是停留在理想狀態(tài),在現(xiàn)實中還無法達成。為此,在進行泵站電氣自動化控制系統(tǒng)設計的過程中,我們可以將電氣主接線設為控制的主線路,將高壓開關設備設為其控制的主要對象,并將控制主線路的控制分為三個階段,即對變電設備的控制、對輔機設備的控制以及對主機組的控制。對于變電設備的控制主要依靠閉環(huán)進行,這一控制范圍較大,包含了除主機及高壓開關設備以外的所有變電設備的控制。而對主機組的控制則包含了對泵站供水、斷流設備以及機組的高壓開關等部分。

        4 結(jié) 語

        綜上所述,要實現(xiàn)泵站電氣自動化,不僅要結(jié)合泵站的實際情況,同時還要遵循一定的原則,切實了解泵站電氣自動化需要注意的問題,立足為生產(chǎn)服務的目標,準確對泵站進行定位,優(yōu)化泵站電氣自動化設計,為泵站電氣自動化的實現(xiàn)及發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。

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

        2 葛強.大型泵站的電氣技術(shù)改造[J].水泵技術(shù),2010(5).

        3 張信權(quán).時仲同步技術(shù)及其在變電站中的應用[J].繼電器,2008(9).

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