第二十五講：泵站自動(dòng)化與信息化技術(shù)(可編輯)

1、第二十五講：泵站自動(dòng)化與信息化技術(shù) 水利講壇 本欄目由水利部人事司主辦. 欄目熱線: 、聯(lián) 系 人:邵自平,壬 莉第二十五講:泵站自動(dòng)化與信息化技術(shù)主講人:李 彬泵站自動(dòng)化經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展.體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了以工 綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)用于輔助完成泵站日常運(yùn)營(yíng)工作的管理。一般組成如下:業(yè)控制計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng).到以集散控制系統(tǒng)或者以此為基礎(chǔ)的分布式泵站計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)。主要包括:通信介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),發(fā)展到了能夠?qū)崿F(xiàn)集測(cè)量、控制、管理干一體的 絡(luò)通信管理系統(tǒng)等泵站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括:信息的采集、主機(jī)組與輔目前我國(guó)對(duì)泵站自動(dòng)化的認(rèn)識(shí)仍然存在

2、不足,認(rèn)為將 機(jī)組的控制與監(jiān)測(cè)、事故的報(bào)警與運(yùn)行記錄等。泵站開(kāi)停機(jī)操作從柜前操作移至計(jì)算機(jī)屏幕前的鼠標(biāo)操 視頻監(jiān)視系統(tǒng)。主要包括:視頻監(jiān)視控制、攝像頭、儲(chǔ)作即為泵站 自動(dòng)化系統(tǒng),忽視實(shí)施泵站自動(dòng)化的真正內(nèi)在 存設(shè)備及顯示設(shè)備需求與目的,忽視了泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、水資源優(yōu)化調(diào)度、設(shè)備 運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)。泵站運(yùn)行調(diào)度以泵站 泵站群整體的管理、智能故障診斷、信息化應(yīng)用等核心需要。直接導(dǎo)致的 運(yùn)行狀態(tài)為最優(yōu)目標(biāo),根據(jù)不同工作工況確定泵站的工作結(jié)果是投入很多資金、人力與物力,但資源利用率很低.造 方式,包括確定不同型號(hào)水泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)、開(kāi)啟時(shí)間、水泵成大量設(shè)備利用率不高與閑置流量調(diào)節(jié)、水泵葉片角度、變電站的工作方式

3、等。實(shí)施泵站自動(dòng)化的目的是為了實(shí)現(xiàn)泵站信息化,而泵 信息管理應(yīng)用系統(tǒng)。主要包括:泵站遠(yuǎn)程控制和調(diào)度站信息化是以提高泵站運(yùn)行效率、加強(qiáng)泵站運(yùn)行優(yōu)化調(diào)系統(tǒng)、泵站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)、泵站基本信息管理系統(tǒng)、泵度、實(shí)施泵站現(xiàn)代化管理為目的.最終是不斷提高有限的 站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)、水費(fèi)計(jì)收系統(tǒng)、綜合辦公自動(dòng)水資源利用率。 化等系統(tǒng)泵站信息化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成 二 泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能與應(yīng)用從概念上講,信息系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)、 泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),是整個(gè)泵站信息化系統(tǒng)中最重計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、多媒體技術(shù)、業(yè)務(wù)需求等技 要的基礎(chǔ),是泵站實(shí)施信息化的重要保證。離開(kāi)了泵站計(jì)術(shù)構(gòu)建的一個(gè)管理平臺(tái)

4、,在此平臺(tái)基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù) 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)這基礎(chǔ),泵站信息化也失去了最基本的意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息共享,構(gòu)建以滿足行業(yè)業(yè)務(wù)需求勺義。因此,必須從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)給予重視,特別在泵站計(jì)目的的純軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用管理系統(tǒng)。因此,泵站信息系統(tǒng)的基算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與通信、功能需求上要得到充分本結(jié)構(gòu)可以概括為 大部件,即信息源、信息處理器、信息 的保證。其主要功能有:用戶(hù)和信息管理者。此外,還包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng).數(shù)據(jù)采集和處理功能用管理等擴(kuò)展部件 泵站信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理。是泵站信息化基泵站信息化的建設(shè),包括:骨干通信網(wǎng)絡(luò)、泵站計(jì)算機(jī) 礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源之一,是通過(guò)泵站現(xiàn)地設(shè)備控制層的現(xiàn)地控制監(jiān)

5、控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)、泵站備業(yè)務(wù)應(yīng)用單元與泵站監(jiān)控層來(lái)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)是泵站信,皂、化的基礎(chǔ),用于將泵站泵站群 現(xiàn)地控制單元數(shù)據(jù)采集同泵站管理信息中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)泵站同信息中心間的能采集如下信息: 電量信息。包括泵站的總電流、電視頻、控制信息等傳輸,實(shí)現(xiàn)各泵站聞、泵站與信息中心問(wèn) 壓;機(jī)組運(yùn)行電流、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓;主變負(fù)荷電流、電的信息互通與共享。泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)啊于對(duì)泵站運(yùn)行壓、有功功率、功率因數(shù)、有功無(wú)功電度等。 非電量信息。的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù),并完成對(duì)泵站日常運(yùn)行 各測(cè)點(diǎn)溫度、水位、油位、流量、壓力、振動(dòng)、位移、竄動(dòng)等。的控制和管理。視頻監(jiān)視系統(tǒng)用于對(duì)

6、泵站關(guān)鍵區(qū)域的宴時(shí)狀態(tài)量信息。包括機(jī)組運(yùn)行、停機(jī)、檢修狀態(tài).閥門(mén)的開(kāi)監(jiān)視。泵站運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)用于輔助泵站的調(diào)度運(yùn)行。泵站閉狀態(tài),刀閘的分合狀態(tài),泵站輔機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài),主變 水利講壇 . 中國(guó)水利壓器、饋線的投運(yùn)、退出狀態(tài),有載調(diào)壓變壓器抽頭位置現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)等。 開(kāi)關(guān)量控制量信息。包括泵站主機(jī)的啟停,閘門(mén)升.數(shù)據(jù)通信功能降,各種閥門(mén)開(kāi)閉,泵站輔助設(shè)備如排水泵、油系統(tǒng)、風(fēng)機(jī) 與溫度巡檢系統(tǒng)通信。主要有:定子溫度、上下導(dǎo)瓦等的控制,直流系統(tǒng)、勵(lì)磁設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制,主變、饋線溫度、上下油缸溫度、推力瓦溫度等。 與多功能儀表通投退,主變壓器有載調(diào)壓控制等。 保護(hù)信息。包括各種保 信。主要有:各相電壓與線電

7、壓、各相電流、有功功率、無(wú)功護(hù)動(dòng)作事件的記錄,保護(hù)定值的管理等。功率、頻率、功率因數(shù)等。與微機(jī)保護(hù)裝置通信。主要有:數(shù)據(jù)處理 裝置識(shí)別信息、開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)、異常信號(hào)、故障信息、控各類(lèi)數(shù)據(jù)合理性比對(duì)與檢查,工程單位變換等。 制信息、斷路器跳合閘信號(hào)、時(shí)鐘對(duì)時(shí)信號(hào)以及各項(xiàng)電壓、狀態(tài)數(shù)據(jù)檢測(cè)、互鎖邏輯運(yùn)算、越限檢查與報(bào)警信息的產(chǎn) 電流、有功、無(wú)功等參數(shù)。 與葉片角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通信。主生。事件數(shù)據(jù)的記錄與處理。包括主要事件的動(dòng)作順序、 要有:葉片角度、油壓、油位、油溫以及葉片角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生時(shí)間毫秒級(jí)、事件名稱(chēng)與性質(zhì)等。 數(shù)據(jù)計(jì)算。包括運(yùn)行狀態(tài)等其他信息。 與水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)通信。主要有:主要設(shè)備綜合狀態(tài)

8、量的邏輯診斷,電度量、機(jī)組流量、功水位、流量、降雨量、溫濕度等水雨情信息。與生產(chǎn)管理率、效率等數(shù)據(jù)的計(jì)算與累加。系統(tǒng)通信。主要有:抽水量、流量、機(jī)組揚(yáng)程、機(jī)組效率、開(kāi).控制與調(diào)節(jié)功能 機(jī)時(shí)間、運(yùn)行臺(tái)數(shù)、葉片角度、系統(tǒng)電參數(shù)、系統(tǒng)水文參數(shù)、泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié),是泵站自動(dòng)化也是 閘門(mén)運(yùn)行工況、機(jī)組運(yùn)行其他工況等。 與上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)泵站信息化運(yùn)行調(diào)度的主要功能之一,主要能夠?qū)崿F(xiàn):一通信。主要有:機(jī)組運(yùn)行工況、變配電系統(tǒng)運(yùn)行工況、閘門(mén)是能根據(jù)預(yù)定運(yùn)行規(guī)則與參數(shù),或按照運(yùn)行人員、遠(yuǎn)方調(diào)運(yùn)行工況、機(jī)組開(kāi)停機(jī)以及系統(tǒng)電參數(shù)與非電參數(shù)等。度命令對(duì)主機(jī)組、共用輔助設(shè)備、變配電設(shè)備、閘閥等設(shè)備 與同步電動(dòng)

9、機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)。二是控制與調(diào)節(jié)方式。系統(tǒng)一般分 消防系統(tǒng)通信為三級(jí)控制,優(yōu)先級(jí)由高至低次序?yàn)?現(xiàn)地設(shè)備控制層控.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)制、泵站監(jiān)控層控制、遠(yuǎn)程調(diào)度層控制?，F(xiàn)地控制單元可以 數(shù)據(jù)存儲(chǔ).是構(gòu)建泵站信息化應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要通過(guò)設(shè)置的切換按鈕完成手動(dòng)控制或者按程序控制. 在系 環(huán)節(jié),一般按照 或 等通用的、標(biāo)準(zhǔn)的、具統(tǒng)處于泵站主控級(jí)控制與遠(yuǎn)程調(diào)度控制的模式下手動(dòng)無(wú)有較好安全性的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)。一效,但可以任意時(shí)刻切換到現(xiàn)地控制單元控制模式下運(yùn) 是建立實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù),完成相關(guān)數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)存行。有條件的情況下,現(xiàn)地控制單元可以設(shè)置人機(jī)對(duì)話設(shè) 二是可

10、以通過(guò)圖形、曲線、趨勢(shì)線、報(bào)表等方式顯示、查詢(xún)、備,方便泵站生產(chǎn)過(guò)程安全監(jiān)控、在線診斷、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)打印歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與信息。三是歷電數(shù)據(jù)保存時(shí)間定、控制操作、權(quán)限修改等工作。泵站主控級(jí)控制與遠(yuǎn)程調(diào) 至少 年,重要數(shù)據(jù)應(yīng)可以轉(zhuǎn)儲(chǔ)。四是機(jī)組運(yùn)行管理。實(shí)現(xiàn)度控制操作人員在授權(quán)情況下,可以通過(guò)點(diǎn)擊軟件控件或 對(duì)每臺(tái)機(jī)組與其他主要設(shè)備的運(yùn)行小時(shí)數(shù)、正常停機(jī)小時(shí)者輸入命令,系統(tǒng)調(diào)出控制模擬或者操作流程,經(jīng)過(guò)進(jìn)一 數(shù)、故障與事故停機(jī)小時(shí)數(shù)、動(dòng)作次數(shù)、故障與事故次數(shù)、機(jī)步確認(rèn)后,系統(tǒng)可以自動(dòng)完成相關(guān)操作。 組耗電量等的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。五是操作情況記錄。斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、機(jī)組、閘門(mén)等設(shè)備的操作記錄,包括操作內(nèi)容

11、、動(dòng)作.監(jiān)視與報(bào)警功能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視 開(kāi)始時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)、是否操作成功、故障失敗原因等。六是可實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組、公用設(shè)備、輔助設(shè)備、變配電系統(tǒng) 整定值或者其他定值變更記錄。包括上下限值、越限值高、等重要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。同時(shí),視頻監(jiān)視系統(tǒng)可以實(shí)施 低限值 以及其他定值變更記錄。七是事故與故障記錄。包同步監(jiān)視與錄像. 括事故與故障發(fā)生時(shí)間、內(nèi)容、次數(shù)以及排除方法等記錄。 過(guò)程監(jiān)視三 泵站信息化系統(tǒng)功能與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組、公用設(shè)備、輔助設(shè)備、變配電等主要設(shè)備的啟停與投退過(guò)程實(shí)施監(jiān)視與順序記錄.當(dāng)發(fā)生過(guò)程 泵站信息化系統(tǒng)是以泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)為基礎(chǔ),通

12、過(guò)泵站各業(yè)受阻時(shí)可以給出明確的受阻原因。事故與故障信號(hào)報(bào)警與記錄 務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息共享,構(gòu)建以滿足泵站安全監(jiān)視、優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、信息共享與泵站標(biāo)準(zhǔn)化管能夠完成狀態(tài)輸入故障信號(hào)、綜合故障信號(hào)、參數(shù)越理等為目標(biāo)的泵站綜合數(shù)據(jù)庫(kù)信息業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)限等信號(hào)的畫(huà)面報(bào)警與數(shù)據(jù)記錄。能夠定時(shí)巡回檢測(cè)各類(lèi)故障信號(hào).當(dāng)發(fā)生故障時(shí)應(yīng)該完整記錄故障名稱(chēng)、發(fā)生時(shí) 泵站業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)泵站信息化建設(shè)的實(shí)際需要,因地制宜,首先滿足基本業(yè)務(wù)需求,滿足整體規(guī)劃要間以及故障等級(jí)等數(shù)據(jù) 主控級(jí)或者重要故障與事故報(bào)警求,保障各業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同工作。時(shí),可以自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),嚴(yán)重故障或事故時(shí),能寞水利講壇. 化一般流

13、程。泵站業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)根據(jù)排澇、灌溉、供水等用途不同而有所區(qū)別 同一類(lèi)泵站還應(yīng)根據(jù)單站或梯級(jí)泵.泵站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)泵站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息管理,關(guān)系到泵站是否能夠安全運(yùn)站的功能加以區(qū)分 考慮到功能不同的排澇、灌溉、供水泵站,其相關(guān)的信息也有區(qū)別。因此,不同業(yè)務(wù)功能的泵 行,無(wú)論是現(xiàn)地還是遠(yuǎn)程。實(shí)時(shí)運(yùn)行信息管理都是必須的,一站信息管理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求、信息資源的特點(diǎn)等進(jìn) 般要求達(dá)到如下功能:能根據(jù)時(shí)問(wèn)間隔要求及時(shí)、完整行必要的調(diào)整,不能混淆。即使是同一類(lèi)泵站,也需要對(duì) 地記錄下各類(lèi)設(shè)備 電氣、泵等 的運(yùn)行參數(shù),以便于今后統(tǒng)計(jì)分析和查詢(xún)等;各類(lèi)設(shè)備操作記錄.如操作票等信息信息和業(yè)務(wù)的相關(guān)性進(jìn)行

14、系統(tǒng)思考,綜合考慮多個(gè)泵站能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢(xún),規(guī)范各類(lèi)設(shè)備的操作程序和規(guī)則;各之間的銜接問(wèn)題。對(duì)于排澇與灌溉泵站,其信息化業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可以包 類(lèi)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中.出現(xiàn)事故、故障等情況能自動(dòng)記錄,含泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、泵站運(yùn)行調(diào)度系 或事后人工輸入計(jì)算機(jī),統(tǒng)一進(jìn)行管理和分析;各類(lèi)運(yùn)行統(tǒng)、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、調(diào)度計(jì)劃管理系統(tǒng)、水費(fèi)計(jì)收管理 日志實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理,能滿足無(wú)紙化的要求。圖 為泵站系統(tǒng)、基本資料信息管理系統(tǒng)、工程信息與安全管理系統(tǒng)、 運(yùn)行實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)一般功能要求。對(duì)于水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、調(diào)度計(jì)劃管理系統(tǒng)、供水計(jì)費(fèi)辦公自動(dòng)化管理系統(tǒng)等等。圖 為一般泵站信息化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 收

15、費(fèi)管理系統(tǒng)、基本資料信息管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化管理等系統(tǒng).在泵站信息化初步規(guī)劃階段就必須做好需求分.泵站運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)泵站運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)泵站運(yùn)行調(diào)度的實(shí)際需求 析,根據(jù)各泵站的實(shí)際情況決定需要哪些系統(tǒng)與功能。以及泵組自身的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況,構(gòu)建單泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 泵站現(xiàn)地控制系統(tǒng)模型和泵站群及梯級(jí)泵站調(diào)度管理模型。優(yōu)化調(diào)度的泵站運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng) 基本資料信息管理系統(tǒng)泵目的.就是在滿足泵站揚(yáng)程站泵站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息管理信與流量的基本要求下,尋求 泵站信息管理應(yīng)用系統(tǒng)息水費(fèi)計(jì)收管理一 化種最佳的運(yùn)行方式,使泵中心 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)站產(chǎn)生的效益最大,或者說(shuō) 工程信息與安全管理泵站信息化在產(chǎn)生相同效益時(shí)消耗的 綜合數(shù)據(jù)庫(kù)水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)成本最小。具體方法就是利泵站現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)泵站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)建立泵站對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)確定圖 泵站信息化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖的調(diào)度準(zhǔn)則 以水泵效率最高、泵站效率最高、泵站能耗最低、泵站水費(fèi)成本最低、 單機(jī)組、多機(jī)組優(yōu)化模型的建立泵站流量最大等為準(zhǔn)則和對(duì)站內(nèi)優(yōu)化模型進(jìn)行修正,建立模型相關(guān)約束條件,建立泵站優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型和泵站優(yōu)根據(jù) 標(biāo)函數(shù)