泵站自动化改造技术的探讨

Science and Technology & Innovation ┃科技与创新

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文章编号：2095－6835（2015）19－0131－02

泵站自动化改造技术的探讨

徐国谦

（肇庆高新区农林水利管理中心，广东 肇庆 526000）

摘 要：主要对泵站自动化改造施工展开了探讨，对原系统拓扑结构和存在的问题进行了详细阐述，并提出了泵站自动化改造技术措施，以期为有关方面的需要提供参考和借鉴。 关键词：泵站；自动化改造；水利设施；LCU

中图分类号：TV675 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.19.131 泵站是我国水利设施的重要组成部分，但其自动化程度并不高。因此，为了确保泵站的施工质量，需要重视泵站的自动化改造，并采取有效措施做好相应工作。 1 原系统拓扑结构及其存在的问题

原自动化系统中每台机组的LCU 单独配置了1套施耐德Quantum 系列PLC ，每台机组闸门的LCU 单独配置了1套Premium 系列PLC ，高低压开关柜、清污机、皮带机、渗漏泵和检修泵等公用设备各配置了1套公用PLC 。此外，还配备了1套技术供水泵PLC 、1套消防供水泵小型PLC ，均通过以太网与监控主计算机通信。机组闸门LCU 属于电气部分，与PLC 共用一台控制柜。机组LCU 与机组闸门LCU 通过PLC 内部网络通讯，由于机组闸门电气控制柜长期放置在室外，饱受日晒雨淋，电气元件损坏严重，故障频发，造成机组开停机时闸门无法正常联动；加之原机组闸门开度传感器也存在各种问题，且因厂家停产而无法提供备件、改造方案造价高。因此，选用WDC －31闸门开度仪作为替代产品。

主机组的温度采集巡检仪使用的温度采集装置的通讯速度慢，常死机，进而造成通讯失败。负责监控高低压开关柜、清污机、皮带机、渗漏泵、检修泵的公用PLC 中的通讯模块长期运行，常死机，进而造成通讯失败。原系统中的监控软件采用WEBACCESS4.5。目前，泵站已无法实现设备自动化控制操作，为泵站的安全运行埋下了巨大的隐患。针对泵站的实际情况，考虑拆除闸门电气柜的PLC 控制部分，将闸门测控信号合并至

室内的机组LCU 柜内；

机组温度采集使用PLC 的温度ＲTD 模拟量模块替代温度采集装置；在重新配置硬件的基础上优化控制单元触摸屏软件、PLC 软件和站控级上位机软件。 2 技术改造方案的提出和实施 2.1 原自动化系统拓扑结构的改造

1～5号机组LCU 、公用LCU 采用140CPU65150型CPU ， 1～5号机组闸门LCU 和其他辅机LCU 采用TSX573623A 型

CPU ，监控主机采用配置较低的研华工控机，上位机监控软件采用WEBACCESS4.5，具体如图1所示。虚线框中为本次改造部分。

图1 某泵站原自动化系统拓扑图

2.2

升级改造后系统的软、硬件配置

图2 改造部分拓扑图

由图2可见，每台机组LCU 在增加了机组闸门部分的信号后，原系统中的开关量输入输出模块、通讯模块和模拟量模块数量都需要扩展，各机组LCU 中增加2块16点开关量输入140DDI84100模块、1块16点开关量输出140DDO84300模块、1块TSXETG100网关模块和3块8路140ACI03000温度模拟

参考文献 ［1］李军.电力系统继电保护及自动化设备电磁兼容标准的发展

动向［J ］.信息与电脑（理论版），2010（02）.

［2］熊霁.自动化设备在水电站中的实际应用［J ］.技术与市场，

2011（06）.

〔编辑：白洁〕

Power Distribution Network and the Improvement of the Reliability of Power Distribution Network

Kang Bo

Abstract: The reliability of power distribution network is directly related to the reputation of power enterprises, it also affects the development of our economy and the people's livelihood. By analyzing the shortcomings of the current power distribution network, this paper summarizes the key points of improving the reliability of power distribution network, and provides the corresponding technical basis for improving the reliability of power distribution network.

Key words: power distribution network; reliability; power distribution automation; power equipment

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量模块。TSXETG100用于将泵组闸门输入输出信号接入到泵组LCU中，并通过TSXETG100与闸门开度仪WDC31通讯，温度模拟量模块用于将机组温度发送至相应机组的LCU中。

公用LCU中增加2块TSXETG100网关替代原通讯模块、各类保护装置和通讯仪表。

TSXETG100网关实现了MODBUS串口协议与MODBUSTCP、网协议的转换，简单、经济地将系统中闸门开度仪、保护、仪表装置的ＲS485信号集成到泵站的以太网架构中，分别经公用PLC、机组PLC与监控主机通信。

监控主机选用上架式施耐德HMIＲHAPP00H型，主要配置为PentiumDuo 2.6 G、4 G内存、可抽取式250 G×2个双硬盘冗余、双以太网。

上位机监控软件采用WEBACCESS7.0升级改造系统。改造后的系统控制方式分为三级，按优先级由高至低依次为：①现地手动控制。操作员在设备现场通过按钮或开关直接启动、停止设备。②现地控制单元控制。操作员通过设置在现地控制单元内的人机接口启动、停止设备，监视设备启动或停止的过程。

③站控级控制。操作员在控制室内通过监控主机发布启动/停止设备的命令至现地控制单元，由现地控制单元完成相关控制操作。操作员也可通过监控画面监视设备的启动或停止过程。

经硬件改造后的机组现地控制单元LCU负责对主机组、辅机、变配电、主机组闸门等设备进行就地测量、监视，并向监控主机发送各种测量数据。同时，接收监控主机发来的控制命令和参数，完成控制逻辑的实施；站控级计算机可实现全站的运行监视、事件报警、数据统计和记录、与上级系统通信等功能，并向各现地控制单元发出控制、调节命令。

2.3 机组启停机时闸门联动的触发条件

在该泵站机组启停机时，工作门需联动上升/下降，直至闸门上限/下限。在PLC程序中采用机组合闸输入信号的上升沿或下降沿来保证这一动作可靠进行。

机组开机时，工作门需联动上升。此时，需要判断闸门上一级控制电源是否处于合闸状态，如果未合闸，则首先发出闸门控制电源合闸命令，然后再发出闸门上升命令。

机组停机时，工作门需联动下降。此时，需要判断闸门控制电源是否处于合闸状态，如果未合闸，则首先发出闸门控制电源合闸命令，然后判断闸门是否有上升回信，如果有上升回信，则会先发出闸门停止命令，延时后再发出下降命令。该情况是指机组开机时遇到故障紧急停机且机组合闸后，闸门联动开始上升但还未至全开位置时闸门联动下降。

图3 机组合闸/分闸抖动干扰软件滤波程序

在调试过程中，偶尔会遇到机组高压真空断路器在合闸、分闸时发生抖动的现象，进而造成利用机组合闸信号上升沿/下降沿触发的闸门联运流程失控，闸门无法正确执行联动操作。为了避免抖动现象发生，可利用定时器保持机组合/分闸信号稳定在500 ms，即置Hz—flag标志为1/0.利用软件滤波去除合分

闸过程中的抖动干扰如图3所示。当机组合闸信号一直持续为状态1且不再抖动，Hz—flag标志为1时表示机组合闸；当机组合闸信号持续为状态0且不再抖动，Hz－flag标志为0时表示机组分闸。

PLC程序中涉及变量的定义如表1所示。

表1 PLC程序中涉及变量的定义

变量名变量描述

Hz_flag 机组合闸标志

test 机组断路器试验位置输入

Work 机组断路器工作位置输入

Zm_kzdy_hz 闸门控制电源合闸输入

Hz 机组合闸输入

Zm_gzm_ss 工作门上升输入

Zm_sgm_xx 事故门下限输入

%m1517 闸门控制电源合闸控制命令

%m1518 闸门上升控制命令

%m1519 闸门下降控制命令

%m1522 闸门停止控制命令

2.4 双向X形流道机组PLC和上位机

4号和5号机组流道为双向X形流道，具有双向抽排水功能，可实现从内河到外河、外河到内河两种方式的抽、排水功能。

2.4.1 PLC程序的实现

在PLC中设置变量Kz—fs作为开机工况标志，判断0为内向外、1为外向内。该变量可在上位机或触摸屏直接设定，默认值为0.该泵站主要运行工况为从内向外的抽水方式，即默认值为0的情况。PLC程序在执行程序扫描时，根据Kz—fs的值自动调用相应的子程序。

2.4.2 上位机流程的实现

在上位机使用机组启停机电子操作票，并按机组启停机控制流程完成对机组的启停机控制。流程启动后，首先判断是否满足启停机条件，如果未满足任何一个启停机条件，则控制流程会报警并退出。特殊情况下，经运行人员检查并确认该条件不影响机组的安全运行后，允许跳过对该条件的检测。

开机条件主要包括：机组处于停机态（机组断路器分闸、出口工作闸门全关等条件全部满足）；控制权限满足；控制电源正常、机组手车处于工作位；机组保护装置、励磁系统正常；机组上、下油缸油位正常；快速闸门工作正常；供水或冷却系统开启且运行正常；母线电压正常；主机组断路器已储能。

停机条件主要包括：机组处于运行态（机组断路器合闸、机组功率大于低限值、出口工作闸门全开、出口事故闸门全开等条件全部满足）、具备控制权限和控制电源正常。

3 结束语

综上所述，为了确保泵站的运行质量，需要做好自动化改造工作。因此，需要采取有效的施工技术，积极实现泵站自动化，从而为泵站的发展奠定了坚实的基础，为我国水利设施的建设尽一份力。

参考文献

［1］许广龙.对泵站电气自动化的探讨［J］.中国新技术新产品，2014（02）.

［2］杨洪存，刘萍.排灌泵站综合自动化改造与安全生产管理探讨［J］.科技风，2009（02）.

〔编辑：张思楠〕

Discussion on the Technology of Automatic Reconstruction of Pump Station

Xu Guoqian

Abstract: This paper mainly discusses the construction of pump station automation reconstruction, the topology of the original system and the existing problems are discussed in detail, and put forward the pumping station automation reform technical measures, in order to provide reference and reference for the relevant aspects.

Key words: pumping station; automation reconstruction; water conservancy facilities; LCU