泵站电气自动化的设计思路

泵站电气自动化的设计思路

泵站电气自动化设计是一门综合性很强的工作，它不仅涉及到电气设备、计算机，同样还涉及到网络通信和控制技术等方面，本文就通过对实施泵站自动化的主要原则的分析，对泵站电气自动化要实现的基本功能、泵站自动化典型设计的基本思路以及泵站的电气自动化设计等几个方面对其设计思路进行了探讨。

标签： 泵站;电气自动化;设计;思路

1 实施泵站自动化的主要原则

1.1效益原则

在泵站的建设过程中，需要投入的资金量大，这主要出现在设计、建设、改造和维护环节。但是在泵站建设完成后，其现实运行工作的时间因自身的特点以及运行环境的影响，通常会出现闲置时间较多的情况，这样导致泵站所发挥的效益低于投入的资金价值，并且在后期还会有电气自动化系统升级改造和维护的资金，会给建设单位带来一定的经济压力。因此要注重泵站自动化运行中效益的发挥。

1.2求是原则

在进行泵站的自动化设计工作中，要以事实求是的原则和态度，结合当地的规划、投入等实际情况来设计。泵站的自动化类型可以分为数据采集型、部分自动化型和综合自动化型三种，所以应用到的技术和设备都相对先进，如果没有对泵站的自动化建设进行科学合理的定位，将不同类型的泵站建设在合适的地方，不仅是经济上的浪费，也是对先进科

学技术的不尊重。

1.3可靠原则

保证泵站运行过程中的稳定可靠是自动化建设的核心，因此在其电气自动化的设计中就应对所用的技术、设备和系统结构等进行可靠性分析研究，以及各项试验和考量，这都是奠定泵站电气自动化良好运行的基础。

2 泵站电气自动化要实现的基本功能

2.1数据采集与处理

通过自动周期性地采集或由操作员通过应用程序发命令采集泵站现场各种实时数据，进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库，按照信号性质的不同把它细分为模拟量、开关量及脉冲数字量等。

2.2安全运行与监视

对主设备及辅机设备的运行状态进行实时监视，包括当前各主要设备的运行及停止情况、闸门启闭情况，并对各运行参数进行实时显示。

2.3控制与调节

泵站电气自动化系统的控制功能应该满足泵站机组启、停和变电所操作规范规定的要求。机组启、停控制有一条指令完成，计算机自动检测机组启、停条件并顺序执行，当满足条件时，执行操作。对变电所开关的操作应该自动检测操作条件，并按照预定的步骤进

行分合闸。对所有设备应该设置手动控制方式和自动控制方式，并设有静态试验方式。机组事故停机时，应该同时关闭相关的辅助设备。

3 泵站自动化典型设计的基本思路

面向需求的典型设计泵站自动化绝不仅仅是机组开停机自动化，泵站自动化由泵站生产管理实际需求来确定。泵站及泵站的生产、管理人员应该做什么、期望泵站自动化代替人工做什么、自动化能够为泵站做些什么、哪些是重点必须做的、哪些是非重点的都要进行认真分析。如泵站水位流量监测控制、泵站效率控制、泵站励磁调节控制、泵站无功控制、泵站振动噪声空蚀监测控制、温度控制、泵站保护、故障和事故预警、泵站辅机及附属配套设备监测控制、视频监控需求、管理系统信息交换等等。泵站对自动化的需求是复杂的也是无止境的。典型设计要在充分分析需求的基础上。分出轻重缓急，分出可能与不可能，分出效率面向需求量体裁衣。作出切合泵站实际需要的典型设计。

3.1面向信息的典型设计

泵站信息作为水利信息化的基础节点，可提供信息化的基础信息典型设计要充分挖掘和提取泵站关键信息为信息化系统提供标准的实时动态信息。泵站也只有通过典型设计才能较好地做到这一点。

3.2基于准标准化的典型设计

泵站自动化还没有相应的标准和规范，但典型设计可以起到一个标准性的作用，可以较为普遍地应用。如800kw立式同步电动机拖动的泵站推力瓦布设几个温度传感器。电量监测是采用电量传感器还是通过交流采样，由计算机计算还是直接采用多功能电表等，可

通过典型设计基本固定下来，使典型设计起到部分标准和规范的作用以供参考，从而使大型泵站自动化具有整体性和整齐性。

3.3基于模块化的典型设计

虽然大中型泵站类型不多，变化不大，但各个泵站还是存在机组台数和形式的区别。典型设计可以设计出若干个模块应用到所有泵站之中。整个泵站综合自动化系统就是由数个基本模块通过积木式叠加组合而成。

泵站综合自动化的基本模块可分为泵站监控层及网络模块、水力监测模块、泵站机组lcu模块、泵站辅机lcu模块、微机励磁模块、泵站公用lcu模块。泵站清污机lcu模块、泵站防洪闸（节制闸）lcu模块、泵站工程安全自动监测模块、视频监控模块办公管理模块等。模块化设计是将泵站自动化作为一个产品整体考虑。同时又使之具有较大的灵活性。可以适用于同类型的所有泵站。可以避免因缺乏标准而盲目追求高投入和高配置以及设计功能不全的问题。如机组lcu模块就是一个内部不可分割的模块。内部的plc传感器、电源、i/o接口端子、继电器等都是确定的，端口也是确定的。每个模块都包括确定的硬件配置。软件配置和功能配置。

4 泵站的电气自动化设计

4.1设计定位

通过泵站自动化的原则我们可以知道，其自动化建设是一项系统性很强的工作，因此要多方面分析，如投入、技术、运行环境等，之后再结合各种实际情况确定其自动化的需求程度，设计出符合实际应用的自动化泵站。即为注重实际，科学定位。

4.2机构选型

常见的系统结构有以下三种：监控主机+通讯协议设备。该结构是将指令交给监控主机来调整和控制的，而对通讯协议设备的要求较低，因此要重视监控主机的选择，因为它是泵站自动化控制的关键，如果出现问题就会影响指令的正常专递，自控系统也就没法正常运行。

监控主机+PLC+通讯协议设备。泵站的电气自动化系统按其单元构成可分为三个部分，分别是若干可编程控制器PLC、监控下层设备的通讯监控主机以及通过以太网通讯PLC。其中PLC是控制节点，对于提高系统运行的可靠性起着一定作用。但此系统结构也有一定的局限性，就是PLC和下层通讯能力较弱，对通讯速度造成了阻碍。

监控主机+RTU。监控主机加以太网通讯RTU结构既有继电保护的作用，同时也有可编程序控制器的功用，不仅如此，还能对开关量输入、输出以及模拟量输入输出有着保护作用。在该系统结构中，以太网是监控主机进行通讯的主要媒介，对于泵站的自动化控制发挥着巨大作用。但要选用这种系统结构必须投入较多的资金才能实现。

4.3思路确定

三是泵站电气自动化设计思路。泵站电气自动化系统实现的目的，不仅仅只是在开停设备上的控制，自动化系统需要完成的工作很多，如水位、流量的监控;电气设备运行的监控和保护;事故和故障的预警;信息的采集与交换;实现无人值班等等。当然在实际设计时要以泵站的具体要求为前提，并分清设计的重点和次重点，作出切合实际的设计，主要设计思路有：信息设计，是以信息为导向的设计活动，泵站运行中所采集的信息数据是水利系统实现信息化管理的基点，能为水利信息系统提供准确的动态数据;典型设计，在没有相应

标准和规范的前提下典型设计可以起到标志性作用，通过典型设计固定下来的技术和方案可以为同类型的泵站建设提供参考作用;模块化典型设计，由于泵站类型不多，但自动化系统要求不一，各个泵站还是存在机组台数和形式的区别。通过典型设计可以设计出若干个模块，整个泵站综合自动化系统就是由数个基本模块通过积木式叠加组合而成，再根据不同泵站的建设要求就可将其应用到泵站设计之中了。

5 结束语

综上所述，要想做出优秀的泵站电气自动化设计，就必须严格遵照其设计原则进行设计，在此基础上还要加强对泵站电气自动化设计思路的研究，通过掌握自动化系统的各个部分的设计来提高总体的设计水平。

参考文献：

[1]陈导.泵站电气自动化的必要性和设计思路[J].中国高新技术企业，2009（13）

[2]赵勇.试论泵站电气自动化的设计思路，陕西水利，2011（02）