李晨，陳蕓，馬斌，鄭馨怡

電力系統(tǒng)中排水泵控制系統(tǒng)的智能化探究

李晨1，陳蕓2，馬斌1，鄭馨怡1

（1南京電力設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210009；2. 南京供電公司，江蘇 南京 210009）

變電站及電力電纜隧道低洼場地在雨季容易遭遇水浸風險，極易造成絕緣降低，甚至引發(fā)短路、接地故障。為了防止場地進水，需要在變電站電纜層、消防水池內(nèi)以及電力電纜隧道等最不利點處的集水井內(nèi)安裝潛排水泵進行排水，以保障電力設(shè)備的安全運行。但是目前的大多數(shù)變電站及電力電纜隧道集水井內(nèi)潛排水泵運行時都存在著多種問題和風險，進而造成一定的損失。針對當前變電站及電力電纜隧道集水井內(nèi)排水泵控制系統(tǒng)存在的問題進行分析，提出了一套智能化的排水泵控制系統(tǒng)優(yōu)化方案。

電力系統(tǒng)；排水泵控制；系統(tǒng)智能化；隧道

排水泵是變電站及電力電纜隧道低洼場地在雨季所必需的設(shè)備之一，變電站承擔著電力系統(tǒng)中電壓與電流變換的人物，內(nèi)含多種設(shè)備以及電纜等，對防水的要求是比較高的。夏季為雨水較多的時節(jié)，如果不能夠做好排水工作，將會對變電站內(nèi)的設(shè)備和電纜造成一定的腐蝕和損傷，影響變電站的正常工作，所以排水系統(tǒng)對于變電站來說是十分必要的。但是當前大部分變電站及電纜隧道等場所采用的排水泵多為較落后的控制系統(tǒng)，雖然也能夠完成排水工作，但在運行過程中會存在多種風險，造成不必要的損失。

1 變電站傳統(tǒng)排水泵控制系統(tǒng)存在的問題

變電站由于其自身的特殊性，在排水上的要求比其他類型站點更高，所以排水系統(tǒng)是變電站必不可少的配置之一，但傳統(tǒng)變電站水泵控制系統(tǒng)并不足以滿足變電站本身對于排水的要求，存在一定的缺陷。目前大部分傳統(tǒng)變電站所采用的排水泵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，在集水井內(nèi)安裝浮球液位計，當水位超過設(shè)定的閾值時潛水泵啟動；當水位低于設(shè)定的閾值時潛水泵停止。控制模式主要包括“自動控制”“手動控制”“停止”三種模式，且均為現(xiàn)場操作。

圖1 傳統(tǒng)變電站水泵控制系統(tǒng)

在此種控制系統(tǒng)中，水泵的“自動控制”模式可以實現(xiàn)變電站本地的自動排水控制，但這種模式也有一定的缺陷，即過度依賴于浮球液位計的運行穩(wěn)定，但在實際生產(chǎn)運行中，集水井內(nèi)環(huán)境比較惡劣，浮球工作時間長了容易發(fā)生粘連等異常現(xiàn)象，并且很難及時監(jiān)測到這種異常，會導(dǎo)致失去水位判斷的能力，這就會造成水泵的拒動和誤動現(xiàn)象頻繁，給變電站的正常運行帶來了一定的風險。

除此之外，傳統(tǒng)變電站排水系統(tǒng)的“手動控制”“停止”兩種運行模式是不能夠通過后臺操作的，主要依賴于運行人員到達現(xiàn)場之后進行的手動操作。但是出于對多種因素的考慮，變電站的集水井一般都設(shè)計在站內(nèi)四周角落位置，往往距離變電站的主控室和人員的值班地點有一定的距離。正常的天氣并不會造成影響，但遇到惡劣雨水天氣時，一旦水位判斷功能失效，變電站的值班人員就需要到現(xiàn)場觀察水位的實際情況。

遠距離的往返觀察水位，使得值班人員需要穿行于電氣設(shè)備之間，會給值班人員的人身安全帶來一定的風險。與此同時，雨水天氣往往是電網(wǎng)系統(tǒng)正處于運行故障頻發(fā)的時段，這需要變電站值班人員密切關(guān)注電網(wǎng)運行狀況并及時配合電網(wǎng)操作，這就導(dǎo)致了值班人員而無法抽身觀察蓄水池的水位情況，可能造成蓄水池排水系統(tǒng)開、關(guān)機不及時，進而造成變電站電纜層或者廠區(qū)發(fā)生溢水事故，給電纜以及站內(nèi)電氣設(shè)備埋下極大的安全隱患。

2 排水泵控制系統(tǒng)智能化的意義

通過以上對于傳統(tǒng)變電站排水控制系統(tǒng)的分析可以看出，當前的變電站排水系統(tǒng)在操作上以及正常運行中都有著一定的缺陷，所以對變電站排水控制系統(tǒng)進行改良已經(jīng)是勢在必行。

目前來看，將變電站排水泵控制系統(tǒng)智能化具備以下幾點現(xiàn)實意義：①傳統(tǒng)的變電站結(jié)構(gòu)十分容易造成集水井的漫溢，進而帶來一定的風險。而變電站、電力電纜隧道排水泵自動控制系統(tǒng)可以解決集水井漫溢問題，保障變電站、電力電纜隧道內(nèi)電力設(shè)施安全、穩(wěn)定運行，提高供電可靠性。②在惡劣天氣之下，處理問題的時間決定了可能造成損失的大小，傳統(tǒng)的排水泵控制系統(tǒng)操作不便，造成了時間上的浪費，而智能化的排水泵自動控制系統(tǒng)可大大縮短運維人員防澇工作的應(yīng)急啟動時間，為變電站防洪澇工作的順利開展提供寶貴的時間支持。③傳統(tǒng)的排水控制系統(tǒng)由于技術(shù)落后，導(dǎo)致在使用過程中容易出現(xiàn)多種不可預(yù)測的現(xiàn)象，因此缺乏一定的穩(wěn)定性與可靠性，而智能化的排水泵自動控制系統(tǒng)可大幅度提高潛排水泵的使用可靠性，為變電站以及電力電纜隧道防洪澇工作的順利開展提供有效的技術(shù)性保障。

3 排水泵控制系統(tǒng)智能化改進方案

根據(jù)傳統(tǒng)排水泵控制系統(tǒng)存在的問題與缺陷，可制訂出智能排水泵控制系統(tǒng)的改進方案，主要是負責智能排水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測和預(yù)警，以及在必要時具備遠程啟停排水泵的作用，以達到與現(xiàn)有排水系統(tǒng)功能互補的目的。

為了達到相應(yīng)效果，排水泵控制系統(tǒng)需要改進以下幾方面：①在排水泵控制系統(tǒng)上摒棄浮球液位計的設(shè)計，改為增加水位傳感器的形式，從而使水位的監(jiān)測手段更加穩(wěn)定、可靠，值班人員也可以遠程實時檢測水位信息，遇到突發(fā)情況時可及時預(yù)警現(xiàn)場排水系統(tǒng)故障。②針對手動控制的局限性問題，新型的排水泵控制系統(tǒng)需要豐富水泵的啟動手段。在本地手動和本地自動的基礎(chǔ)上，額外增加一項遠程控制功能，使運行人員在智能輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控中心就可以對水泵進行啟動和停止控制。③在排水泵控制系統(tǒng)上增加視頻、燈光、警燈等前端監(jiān)視單元，實現(xiàn)水泵控制的遠程可視化管理，這樣一來，能夠讓上報的數(shù)據(jù)可驗證，操作可視化，從而大大提高變電站排水系統(tǒng)的安全性與可控性。④為了加強排水系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與安全性，新型的排水泵控制系統(tǒng)應(yīng)當加強對水泵運行狀態(tài)的監(jiān)視。通過電流傳感器檢測水泵電源，可判斷水泵的運行（啟停）狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障狀態(tài)，為維保人員提供準確的維保數(shù)據(jù)，節(jié)源增效。⑤在監(jiān)控平臺上增加水泵智能控制模塊。將水泵控制系統(tǒng)最終接入現(xiàn)有的變電站智能輔助系統(tǒng)平臺，作為智能輔助系統(tǒng)的子系統(tǒng)統(tǒng)一納入管理。在平臺上，運行人員可以實時查看集水井內(nèi)的水位信息、水泵的開啟狀態(tài)，并能進行遠程操作。出現(xiàn)異常時發(fā)出報警信號并及時記錄。具有查詢歷史曲線等功能，以備故障分析、提出改進方案，并繪制歷史數(shù)據(jù)曲線、報表，以利于運行人員的正確判斷。

根據(jù)以上改進需求，本文提出了相應(yīng)的排水控制系統(tǒng)智能化解決方案，如圖2所示。

由圖2可看出，智能化改進后的排水控制系統(tǒng)通過水泵智能控制器以及現(xiàn)場新增的水位采集裝置實時檢測水位信息，并通過視頻、燈光系統(tǒng)的配合，對采集數(shù)據(jù)進行原始驗證，確保數(shù)據(jù)的準確性。通過新增的電流運檢器對電機電流進行檢測，可以判斷電機的運行、故障狀態(tài)，為維保人員提供項目維保依據(jù)。

圖2 智能變電站排水控制系統(tǒng)設(shè)計

將水泵智能控制器的輸出部分直接接入水泵電氣控制箱控制節(jié)點，可實現(xiàn)遠程控制且不與原有排水系統(tǒng)相互干擾，從而達到減少問題、降低風險的效果。

4 結(jié)語

變電站及電力電纜隧道中低洼處的排水工作是日常維護管理中十分重要的環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)的排水控制系統(tǒng)及設(shè)備往往達不到變電站正常運行所需要的安全與穩(wěn)定性的要求，需要對當前的排水控制系統(tǒng)進行智能化改善，針對該處排水泵運行存在的問題，結(jié)合電力設(shè)施排水系統(tǒng)的特點進行智能優(yōu)化，將整體的結(jié)構(gòu)進行大幅度修改，一方面在監(jiān)控措施上進行優(yōu)化；另一方面，在操作便捷性上進行修改，從而使變電站及電力電纜隧道排水更加順暢，保證人員操作安全和便捷的情況下，整體提高變電站及電力電纜隧道運行的安全性，同時也能夠在一定程度上降低變電站管理成本，提升其工作效率。

TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.23.038

2095－6835（2019）23－0088－02

〔編輯：張思楠〕