对灌区抽水泵站信息化建设的初步构想

对灌区抽水泵站信息化建设的初步构想

白洁田华

陕西省交口抽渭灌溉管理局渭南临渭714000

摘要：泵站信息建设是实现泵站自动化管理的重要载体。本文通过泵站信息化系统结构与组成、计算机监控系统功能与应用、信息化系统功能与应用进行介绍，为路长抽水泵站信息化建设与管理提供参考。

关键词：泵站自动化信息化探索

1、泵站信息化建设现状与存在问题

泵站在改造前，管理者对泵站信息化建设认识不足，认为将泵站开停机操作移至计算机屏幕前鼠标操作即为泵站自动化系统，忽视了实施泵站自动化的真正内在需求与目的，也忽视了泵站经济运行、水资源优化调度，设备管理、智皮能故障诊断、住处化应用等核心需要，直接导致投入了很多资金、人力、物力，致使资源利用率很低，造成大量设备利用率不高或闲置。

2、泵站信息系统建设思路与结构组成

2.1泵站信息化建设思路。泵站自动化经过十多年发展，其体系结构经历了三个阶段，第一阶段以工业控制计算为基础的集中式数据采集系统和监控系统，第二阶段以集散控制系统或者以此为基础的分布式泵站计算机监控系统，第三阶段实现集测量、控制、管理与一体的泵站综合自动化监控系统，通过泵站信息化实施，提高泵站运行效率，优化泵站运行优化调度，以此实现泵站自动化管理。

2.2抽水泵站信息系统结构。泵站信息化系统基本结构分为四大部件，即信息源、信息处理器、信息用户和信息管理者，此外还包括计算机网络、数据库和应用管理等扩展部件。其建设内容有骨干通信网络、泵站计算机监控系统、运行调度系统、泵站各业务应用系统。通信网络是泵站信息化的基础，用于将泵站同泵站管理者进行联网，实现泵站同信息中心间的信息互通与共享。泵站计算机监控系统用于对泵站运行关键机电设备进行监控和保护，并完成对泵站日常运行的控制和管理。视频监视系统用于对泵站关键区域的实时监视，泵站运行调度系统用于辅助泵站的调度运行，泵站综合业务应用系统用于辅助完成泵站日常运营工作的管理。

3、泵站计算机监控系统功能与应用

监控系统是泵站信息化系统中最重要基础，是泵站实施信息化的重要保证。

3.1数据采集。这是泵站信息化基础数据来源之一。其数据包括现在控制单元数据采集，采集内容有：泵站的总电流、电压；机组运行电流、励磁电流、励磁电压；主变负荷电流、电压、有功功率、功率因数、有功无功电度等电量信息，各测点温度、水位、油位、流量、压力、振动、位移、窜动等非电量信息，机组运行、停机、检修状态、阀门开闭状态，刀闸分合状态，泵站辅机设备工作状态，主变压器、馈张投运、退出状态，有载调压变压器抽头位置等状量信息，泵站主机的启停，闸门升降，各种阀门开闭，泵站辅助设备如排水泵、油系统、风机等控制，直流系统、励磁设备的调节与控制等开关量（控制量）信息，各种保护动作事件的记录，保护定值的管理等保护信息。

3.2数据处理。对工程单位变换、状态数据检测、互锁逻辑运算、越限检查与报警信息等各类数据产生合理性进行对比与检查，对主要事件的动作顺序、发生时间（毫秒级），事件名称与性质，包括主要设备综合状态量的逻辑诊断、电度量、机组流量、功率、效率等数据进行计算与累加。

3.3控制与调节功能。根据预定运行规则与参数，按照运行人员、远方调度命令对机组、共用辅助设备、变配电设备、闸阀等设备进行手动或自动调节，其控制与调节一般分三级控制，即现地设备控制层控制、泵站监控层控制、远程调度层控制，现地控制单元可以通过设置切换按钮完成手动控制或者按程序控制，在系统处于泵站主控级控制与远程调度控制的模式下手动无效，但可以任意时刻切换到现地控制单元控制模式下运行，有条件下情况下，现地控制单元可以设置人机对话设备，方便泵站生产过程安全监控、在线诊断、系统参数设定、控制操作、权限修改等工作。泵站主级控制与远程调控控制操作人员在授权情况下，可以通过点击软件或者输入命令，系统调出控制模拟或者操作流程，经过进一步确认，系统可以自动完成相关操作。

3.4监视与报警功能，对水泵机组、公用设备、辅助设备、变配电系统等重要设施进行监视，视频监控系统可以实施步监视与录像，对主要设备的启停与投退过程实施监视与顺序记录，当发生过程受阻时可以给出明确受阻原因。能够完成状态输入故障、综合故障、参数越限等信号的画面进行报警与数据记录，定时巡回检测各类故障信号，当发生故障时应该完整记录故障名称、发生时间以及故障等级等数据，主控级或者重要故障与事故报警时，可以自动发出声光报警，严重故障或事故时，实现自动停机。

3.5数据通信功能。与定子、上下导瓦、上下油缸、与推力瓦的温度巡检系统通信，与各相电压、线电压、各相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因素等多功能仪表进行通信，与装置识别信息、开关量输入信号、异常信号、故障信息、控制信号、断路器跳合闸信号、时钟对时信号以及各项电压、电流、有功、无功参数等微机保护装置进行通信，与叶片角度、油压、油位、油温以及叶片角度调节系统运行状态等进行通信，对水位、流量、降雨量、温湿度等水雨情测报系统进行通信，与抽水量、流量、机组扬程和效率、开机时间、运行台数、叶片角度、系统电参数、系统水文参数、闸门运行工况、机组运行其它工况等生产管理系统通信，与机组运行、变配电系统运行、闸门运行、机组开停机以及系统电参数和非电参数等调度系统进行通信，与同步电动机励磁系统、直流电源系统、火灾自动报警及消防系统进行通信。

3.6数据存储与查询。数据存储是构建泵站信息化应用系统的数据库主要的环节，一般按照Oracle或SQLServer通用的、标准的、具有安全性的数据库结构进行储存，建立起实时与历史数据库，完成相关数据记录储存，并通过图形、曲线、趋势线、报表等方式显示、查询、打印历史数据库中的数据与信息，对于历史数据保存时间至少1年，重要数据可以转储，对于机组运行管理，实现对每台机组与其它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，对断路器、隔离开关、机组、闸门等设备的操作情况和上下限值、越限值以及事故与故障发生时间、内容、次数以及排除方法变更进行记录。

4、泵站信息化系统功能与应用

4.1抽水泵站运行调度系统。泵站运行调度应根据泵站实际需求以及泵组自身结构和运行工况，构建起单泵经济运行模型和泵站群及梯级泵站调度管理模型，其优化调度的目的就是在满足泵站扬程与流量的基本要求下，寻求一种最佳的运行方式，使泵站产生的效益最大，或者说在产生相同效益时消耗的成本最小。具体方法就是利用计算机技术来建立泵站对象的数学模式，根据确定的水泵效率最高、泵站效率最高、泵站耗能最低、泵站水费成本最低、泵站流量最大等为准则和相关约束条件，建立泵站优化调度数学模型和泵站优化调度决策支持系统，利用泵站计算机监控技术和信息技术对泵站运行进行优化调度，利用计算机监控系统测出每台水泵机组的效率，总之通过计算优化组合，根据灌溉需要的流量，组合选择高效率机组联合运行，实现泵站安全、高效、经济运行，有效降低泵站运行能耗。其流程示意图如下：

4.2泵站运行实时信息管理系统。实时信息管理关系到泵站是否能够安全运行，无论是现在还是远程，实时运行信息管理都是必须的，一般要求达到如下功能：能根据时间间隔要求及时，完整地记录下各类设备（电气、泵等）的运行参数，以便于今后统计分析和查询等，对各类设备操作等信息进行记录、统计和查询，规范操作程序和规则，在运行过程中，出现事故、故障等情况能自动记录，或事后人工输入计算机，统一进行管理和分析，各类运行日志实现计算机管理，能满足无纸化的要求。对于水雨情测报、调度计划、供水计费收费、基本资料信息管理系统和办公自动化管理等系统，在规划阶段就必须做好需求分析。根据实际情况决定需要那些系统和功能。下图为泵站站内优化一般流程示意图

5、结论。泵站信息化必须按照泵站自身特点与要求进行建设，做到可靠、实用、经济和先进，交将先进成熟的技术和产品应用到泵站信息化建设中，促使泵站运行安全、优化控制与调节、经济运行、信息共享、泵站标准化管理等目标建设，加快路长抽水泵站自动化建设步伐。