论水利工程自动化管理及应用
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摘要：水利工程作为社会经济发展的重要基础设施，在改善工农业生产发展条件、提高城市抗旱排涝能力、促进建设高产稳产的农田和优秀的城市经济开发区等方面发挥着非常重要的作用。泵站作为水利工程中典型的能源转换结构体，是水利机械设备、电力设备、以及水工建筑物相互结合的综合体。
1、国内水利工程管理自动化建设存在的不足
对我国水利工程管理自动化研究的文献可以看出，对于水利工程的专题信息系统研究主要侧重于具体工程的实际应用方面，而且侧重点在局部、底层业务管理实现方面，而没有从国家层面上对各个专题信息系统的共性与特性方面进行研究；而对于水利工程信息管理研究则侧重于水利工程信息本身的采集、加工、网络化管理以及水利资源的信息集成研究方面，而缺乏对水利工程各业务管理与其所需信息的关系的研究，因为信息的产生、加工形成于水利工程具体的业务管理，如果没有形成良好的业务管理流与信息流的融合，就达不到水利工程高效管理的目的。
1.1 我国水利工程管理自动化研究主要存在的不足
①我国水利工程管理自动化缺乏系统的理论指导体系和规划。各相关部都只按各自管理需要进行相关信息系统的建设，缺乏整体的理论体系、规划和规范标准，导致各部门之间数据无法实现有效的信息共享，重复建设多“， 信息孤岛”现象严重。②我国水利工程管理信息系统建设缺乏整体的信息技术体系模式规范。虽然信息技术己普遍应用于具体水利工程管理信息系统建设项目中，但是缺乏水利工程自动化共性和特性研究，没有形成整体的信息技术应用体系模式规范。③我国水利工程管理自动化尚未形成全局的建设方案和发展战略。由于我国水利工程自动化没有规范性的管理业务流程以及一体化的数据技术等规范，导致其规划性的建设方案和发展战略研究匾乏。
1.2 我国水利工程管理自动化还需研究的内容主要体现在以下几个方面
① 从水利工程管理层次角度来看，需建立基于国家与地方立足点的统一水利工程自动化管理方案，确定水利工程专题自动化管理的共性与特性，并以此为基础建立符合专题业务管理流程的管理信息系统，才能实现水利工程管理信息在纵向（国家与地方）和横向（各业务管理模块）传递的畅通性。②从水利工程管理功能角度来看， 水利工程管理自动化不仅要保证水利工程建设实施的顺利进展，同时也要实现对其建设实施评估与监督的有性来确保其建设成效，另外就是实现对水利资源的动态监测管理，从而为水利可持续发展提供决策支持。③从水利工程管理自动化建设理论来看，需研究水利工程自动化基础理论、水利工程自动化主体理论及水利工程自动化建设支撑理论等组成的理论体系，从而形成水利工程管理自动化建设的理论基础。
2、针对微机自动化控制系统功能分析
2.1 对水泵机组的监测控制
泵站中水泵机组作为重要的能源转换机电设备载体， 主要由同步电动机和水泵两大系统组成。在水泵机组开机时，微机自动化监控系统应首先打开防洪闸门， 实时启动清污机运行， 并动态检测同步电动机组励磁系统是否具有良好的运行工况。当自动化系统通过内部自动判断程序确定各类启动条件均满足预设参数要求时， 方能进入开机控制程序。水泵机组在正常启动后进入实际运行过程中， 微机自动检测系统就会进入实时检测动态控制程序， 通过相关传感器元件动态监测机组各机构元件的工况特性数据， 通过内部运算程序的动态分析判断，随机记录并实时调节，保证机组处于最优运行工况。系统在自动自检过程中，如发现系统故障时，会实时操作相应执行机构完成事故跳闸或报警动作。
2.2 对公用辅机系统的监测控制
油、气、水等公用辅机系统是水泵机组能够高效稳定运行的重要保证系统。微机自动监控系统会动态采集各类公用辅机系统的运行特性数据，如采集油系统的油压力、供油量、供油时间等， 当微机系统检测到油压降低到预设下限值时， 监测控制系统就会自动发出相应的控制信号，自动启动高压备用油泵完成自动加油工作；而当油压上升到预设的上限值时， 系统就会自动发出跳闸信号， 操作油泵系统的控制开关， 完成停止加油工作。同时， 在对油系统进行控制时，可以利用内部DSP数据处理单元动态记录所加的油量、加油时间等数据， 为工作人员对油系统运行性能分析提供准确的参考数据信息。同理，监控系统还可以对气、水等系统工作状态、压力等参数信息进行动态采集和实时判断， 保证所有公用辅机系统具有良好的运行工况。
2.3 对励磁系统的监测控制
微机监测控制系统上位机在机组启动和运行过程中， 可以实时显示和记录现地励磁装置晶闸管元件的运行参数。工作人员在上位机上可以按照调度要求， 设定任意闭环调节，以完成机组恒功率因素运行、恒电流运行、恒无功功率运行等运行工况状态的实时调节切换。在微机自动化监测控制系统中， 设置了中控与现地相互备用的综合调节方式， 当微机系统上位机出现故障时， 运行人员可以将执行权交由现地的励磁综合控制单位， 通过可视化人机互通触摸屏系统在现地通过键盘或触摸软电子按钮对励磁系统进行直接调节， 提高机组运行可靠性。当同步电动机在运行过程中出现“失步”、“励磁保护跳闸”、“励磁失控”、以及“励磁控制系统内部故障”时，微机监控系统不仅会通过上位监控系统以声光等报警信号提醒中控运行人员进行相应故障单元排查， 同时还会在现地触摸屏系统中进行显示报警，防止人员误操作事故的发生。
2.4 对保护系统的监测控制
微机自动化监测控制系统与水泵机组自动化保护装置相互搭配， 实现同步电机纵差、过流、低频率、零序差动、失磁、失步、低功率等跳闸保护。同时通过多种运行模式切换， 实现泵站主变、站用变、以及同步电动机间的灵活搭配完成以上多种保护功能。在对机组进行监测时，除计量水泵机组所消耗电量外， 还可以监测水泵机组上下导瓦、推力瓦、水导瓦等部件的温度、励磁特性参数、励磁系统运行工况等数据信息，并通过内部DSP数据处理单元，生产相应调节控制信号和保护命令， 保证水泵机组高效稳定的运行。微机自动化监测控制系统还具备智能预测判断功能， 系统内部程序可以利用历史运行数据、波形等参数信息，通过内部智能判断功能程序， 形成相应的故障预测决策， 便于工作人员及早发现系统运行内部存在的安全隐患， 有效提高机组运行可靠性。微机自动化监测控制系统还可以将所获得的实时数据信息通过通信交换机，利用信号远传通信通道，构筑区域泵站群的动态监测控制保护和远程调度系统，保证区域泵站群具有良好的运行工况。
2.5 泵站全局可视化监视
在微机自动化监测控制系统上位机可视化人机互通界面上， 设置了整个泵站的电气主接线、主变监视、水泵机组单元监视、开机判断闭锁流程图、停机判断闭锁流程图、油气水等公用辅机系统、闸门控制系统等层次重叠菜单画面。泵站运行管理人员只需通过鼠标直接选取上位机上各功能菜单选项， 就可以对整个泵站系统的运行工况状态和数据信息进行全方位的了解，便于其制定高效合理的运行调度计划。为了便于管理， 在微机自动化监测控制系统中为每个运行管理人员都设置了自己的密码， 只有在管理界面上输入正确的个人信息后， 方能通过监控系统对整个泵站系统进行管理。微机自动化监测控制系统中还设置了多层防护闭锁程序， 有效防止人为误操作事故发生， 保证整个系统高效稳定运行。
参考文献
[1] 李峰. 对泵站电气自动化的探讨[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2011（08）
[2] 秦冲，邹晓勇.姚坊泵站自动化改造[J].小水电，2008（6）.