遠程泵站智能控製係統

2017-02-17 10:16:03

一般的泵站智能控製係統基本結構

泵站自動智能控製係統麵向新建、擴建或改建的大、中、小型灌溉、排水及工業、城鎮供水泵站的自動化智能控製，實現泵站的無人值班、遠程智能控製、優化調度及經濟運行。

泵站自動智能控製係統對全站泵組、電氣係統、公用油、水、氣係統、閘門控製係統、勵磁係統及直流係統進行有效監視和控製，保證泵站更加安全、可靠、經濟的運行，實現泵站無人值班（無人值守）的目標。

1、1泵站智能控製係統由以下組成：

上位機

泵站自動智能控製係統的上位機智能控製軟件可選用力控、(i)FIX、WinCC、InTouch、組態王等組態軟件。

現地控製單元LCU

現地控製單元可選用可編程控製器（PLC）為主並配以各種專用功能裝置，國內采用較為流行的PLC主要有Siemens公司的S7係列，GE公司的90-30係列、90-70係列，MODICON公司的TSX QuantuPowerSafe、PremiuPowerSafe，以及AB公司的SLC500係列和ABB公司的MODECELL係列。

1、2係統典型配置

係統由主機、工控機、UPS、打印機、PLC、配電櫃、傳感器以及相應的應用軟件和係統軟件等組成。主機（操作員站）可采用PC機或服務器，通訊機采用PC機，當地工控機采用一體化PC工控機。

係統中PLC負責控製泵組的啟停、閘門的啟閉和開度、變電站和泵用電開關的分合、輔助設備油、氣、水的自動控製。監視電機、電路故障；監視水位、水質、電量、溫度及壓力等是否有越限，並隨時將這些信息報告給工控機。工控機對接收的數據和格式進行合理性校驗，按數據類別進行分類、格式化，對水文數據進行時段處理，建立數據庫，並用圖形、圖表及文字等形式將這些信息顯示在顯示器上。

係統通過各類傳感器、智能儀表采集水位、流量、壓力、溫度、電量等模擬量、開關量、脈衝量和溫度量

係統的配置和設備選型符合計算機技術發展迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術，並結合泵站自動化程度要求高的特點，使泵站運行管理智能化，並能方便地完成與其他管理信息計算機係統的連接。係統軟硬件均采用模塊化、結構化設計，具有高度的可靠性、安全性、實時性、實用性、靈活性和便於擴充。智能控製係統保證與泵站同步投運。

但是從以上的描述可以看出，除了泵站智能控製係統的PLC、LCU等設備以外，泵站的電力仍然需要配備完善的微機繼電保護單元、智能配電儀表。並且在泵站的運行中占據了很重要的地位。

泵站智能控製中的LCU的組成

在泵站智能控製係統中，LCU（現地控製單元）典型的功能如下：

變電站LCU通過Modbus 網絡實現與EP2013E繼保單元、QP550,QP450測量單元、多功能電度表、micrologic5.0p低壓400V智能測控單元、220V直流電源裝置的通訊。主變、站變、35kV和6kV母線PT等設備的部分信號通過硬布線接入變電站LCU的I/O模塊，以滿足供電部門的要求和事件順序記錄（SOE）分辨率的需要，便於故障的分析和處理。

LCU實現了PLC的控製功能，通過與微機繼電保護通訊實現了對電力的保護，通過與智能配電儀表的實現了對電力的智能控製。但是，這樣的實現方案有以下的缺點：

可靠性低：由於組成的部件多，連接線多，出錯的可能性大。

安裝困難，占空間大，成本高，調試複雜，時間長，費用大：多個不同的產品互聯，很難調試。

PowerSafe智能全可編程保護管理單元

隨著計算機技術的發展，微機繼電保護發展到了一個嶄新的高度，新一代的可編程保護管理單元能夠涵蓋繼電保護、PLC、電力智能控製的全部功能。

以美國電氣控製公司（ELECON）係列可編程保護管理單元為例：

PowerSafe是ELECON研發的成套新一代可編程保護管理單元。產品采用大容量、資源冗餘設計，適用於110KV及以下電壓等級電網的保護、控製、測量和監視。

可編程保護管理單元具備PLC的邏輯可編程功能

POWERSAFE提供支持IEC-61131-3圖形可編程標準的PLC邏輯可編程功能。通過配套的SafeLogic軟件包就可以在Windows®環境下用邏輯圖形符號對保護元件、輸入信號、繼電器出口、指示燈、故障錄波觸發等資源進行簡單的編程，形象直觀。PLC功能使泵站監控係統所需要的自動化功能和順序邏輯控製功能集成到一個裝置中。

可編程保護管理單元具備多總線通信

POWERSAFE支持RS485總線、光纖、CAN現場總線或以太網通信網絡形態，以滿足不同用戶、不同工業現場、不同網絡環境、不同規模的係統對通信和網絡結構的要求。支持雙網模式，並行或以熱備用方式工作。從而進一步提高了通信的可靠性。可以使用IEC60870-5-103規約 或者Modbus RTU規約實現與上層設備的通信。

可編程保護管理單元具備豐富的接口資源

POWERSAFE提供的接口資源包括：8個交流電流、4個交流電壓輸入；3個4-20mA/0-5V RTD輸入信號；16路或32路開關量輸入（交直流兩用）、11路或16路開關量輸出；通信接口有1個RS485，1對光纖，1個RS232調試口，1個CAN，以及2個以太網。

高可靠性設計

POWERSAFE本著穩定可靠、經久耐用的設計原則，全部采用工業級元器件、所有與外界的連接均做到了充分的電氣隔離，並內置抗雷擊保護電路和電源濾波器。專業的EMC設計。對裝置輸入電源、模擬和數字電源進行實時監測，配合完善的在線自檢測試程序，從根本上保證了其運行的可靠性。對輸入電源的監視使得POWERSAFE在停電之前將重要數據及時保存。

全麵的事故分析記錄

POWERSAFE能為用戶提供的用於事故分析診斷的信息有8次故障錄波和100條SOE。其中，每次故障錄波的長度為故障前4後24共28個周波，每周波32點采樣，實時記錄包括9個交流量、32個開入、16個開出量、所有保護模塊的狀態；SOE除了記錄各種保護動作信息外，還記錄經過濾波的開入變位，以及其它有助於事故分析的信息，包括裝置上電、裝置掉電、裝置複位、信號複歸、遙控操作、就地操作、修改保護定值、裝置自檢錯誤、裝置超溫等信息。借助於SafeLogic軟件包可以對故障錄波進行詳盡直觀的分析。

高精度測量

POWERSAFE的測量功能包括對IA、IB、IC、I0、UA、UB、UC、UAB（UAB1）、UBC（UBC1）、UCA（UCA1）、U0、UAB2、UBC2、UCA2、P、Q、f、fs、PF的精準測量，以及對正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的計量。其中電壓、電流和功率因數的測量精度達到了0.2級，功率、電度的精度達到了0.5級，測頻偏差最大±0.01Hz。采用頻率跟蹤技術，實時監視係統頻率的變化，實時調整數據采樣的時間間隔，可以徹底消除基頻波動引起的計算誤差，能保證在基頻偏離工頻50Hz很大的情況下準確計算出當時係統的基頻分量、諧波分量和序分量。並且，POWERSAFE的測頻通道可以自動切換，隻要有交流電輸入，就有頻率值。

精準的校時

POWERSAFE的校時有三種：人工裝置麵板校時，通信校時和IRIG-B碼校時。其中，人工裝置麵板校時為粗校時，無精度可言，一般用於調試；通信校時的精度小於±100ms；而IRIG-B碼校時的精度小於或等於±1ms。精準的校時保證了故障錄波和SOE信息的可信度，提升了它們在事故分析中的價值。尤其，即使POWERSAFE發生複位或短暫掉電，也不影響它的時鍾精度。

功能齊全、使用方便的麵板

POWERSAFE的麵板設計美觀、簡潔，使用方便、簡單。大液晶顯示屏上可以顯示主接線圖，開關和隔刀、地刀的實時位置，也可以同時顯示測量實時值。使用4個用於設備控製的按鍵（對象選擇、分、合、就地控製）就可以對主接線圖中的設備進行分或合操作。POWERSAFE的麵板顯示有兩個由用戶定義的主畫麵（包括泵的運行狀態畫麵），用戶可根據需要，在SafeLogic上將常用的信息定義在兩個主畫麵上，查看起來極其方便。此外，POWERSAFE的麵板還包括8個可以編程的3色LED指示燈，1個用於就地/遠方控製切換的按鍵和對應的3個位置指示燈，1個信號複歸按鍵和一套由上、下、左、右4個按鍵、1個退出、1個確認按鍵組成的人機交互鍵。人機界麵有兩個用戶級別，瀏覽級和控製級。瀏覽級用於日常的測量和監視，而控製級可用於設定參數和保護定值、就地操作。

POWERSAFE的人機交互有充分的提示信息，易學易會。

智能可編程保護管理單元在泵站智能控製中的應用

由於智能可編程保護管理單元具備PLC、LCU、繼電保護、電力儀表等全部的功能，完全可以應用在泵站智能控製中。

每個PowerSafe可編程保護管理單元具備以下設備的功能：

1、完善的繼電保護功能;

2、全麵的電力測量功能，完全取代智能配電儀表

3、模擬輸入，可接入溫度變送器，取代溫度巡檢儀。

4、最多可擴展32DI,16DO的可編程節點，取代PLC

5、可以組態的大屏幕液晶顯示，取代顯示麵板。

6、多總線通信，不需要其他的通訊輔助設備。

結論

采用全新的泵站智能智能控製係統可以達到簡潔、安全、可靠和經濟的目的。