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摘 要：中、小型泵站承担着区域性防洪、排涝、灌溉、调水和供水等重任，为解决资源性缺水、工程性缺水和水质性缺水问题起着非常重要的作用。小型低压泵站智能系统的应用能够促进泵站技术及其现代管理水平的提高，实现“无人值班、少人值守”的管理方式，此外还可以促进泵站可靠性、稳定性以及安全性的大幅度提高，减小泵站的运行成本，提高经济效益。
关键词：小型；低压泵站；智能系统；应用
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0207-02
前 言
随着科技的发展，工农行业对机电设备的要求越来越高，在此背景下泵站也取得了飞速的发展。据统计，截止2004年底，在机电排灌工程中，泵站总装机容量已接近8000万kW，占全国农用总动力的1/4强。机电排灌设施效益总面积5.6亿亩，其中提灌面积4.98亿亩，全国的有效灌溉面积为8.385亿亩，提灌面积占据了60%，超过了自流灌溉面积；提排面积1.89亿亩，在全国总的除涝面积中大约占据了70%；水轮泵灌溉面积457万亩。由此可见，中国的机电排灌效益面积，已占全国排灌效益总面积的一半以上。此外，城镇中的污水、雨水以及给水泵站数量越来越多。这些泵站工程的实施，为抗旱灌溉、抗洪排涝、提高农业生产规模，确保农业增产，保障城镇居民生活，促进了人们生活质量的提高，保证工业企业用水，在增加国民经济中起到了非常重要的作用，并取得了显著地社会经济效益。
目前，我国机电排灌泵站工程具有发展迅速、种类多、范围广以及数量大等特点。在工程规模上，以中、小型泵站为主，少量为大型，大、中、小型相结合。以云南省为例，全省已建灌溉、排水泵站8427座，泵站总装机容量达426.5MW；其中中型灌排泵站16座，泵站装机容量为20.9MW，占全省泵站总装机容量比例仅为4.9%；小型灌排泵站7911座，泵站装机容量为405.6MW，占全省泵站总装机容量比例达95.1%。因此，中、小型泵站承担着区域性防洪、排涝、灌溉、调水和供水等重任，为解决资源性缺水、工程性缺水和水质性缺水问题起着非常重要的作用。
但20世纪60～90年代所建的泵站由于经济条件、国家装备设备与技术水平等的限制，在泵站运行管理上具有工程效益低、运行需要的成本高、高消耗以及存在很多安全隐患等问题，不能符合泵站机组优化、经济、稳定以及安全裕兴的需要。
1 泵站自动化技术
在科技快速发展的背景下，通信、计算机以及电子等技术得到快速发展，同时泵站自动化水平越来越高。近年来，泵站自动化已引起了各部门的注意和重视，并成为当前我国机电灌排行业推行技术进步的重点之一。在建设泵站、改造泵站技术等过程中，努力实现自动化，泵站的运行管理要逐步实行“无人值班、少人值守”的现代化管理模式。这一管理模式可以促进运行可靠性的大幅提高，减少人为事故，确保泵站机组的安全、稳定运行，减小泵站建设成本，促进泵站生产效率的提高，加快泵站技术的快速进步，可以大大提高社会与经济效益。
泵站自动化系统是通过计算机、信号处理、通信、自动控制、电子、故障诊断、冗余术和现代管理等方面的技术融为一体的系统。对泵站输配电线路与设备等进行保护、控制、测量以及实时监测，实现视频监控以及调度通信等自动功能。利用视频摄像以及传感器等方法对机组以及相关辅助设备、电气设备及周边设施、水工建筑物和环境的数据和信息，通过计算机的逻辑判断与高速度计算等特点，对泵站中相关设备的操作、运行等进行控制与实时监视。
泵站自动化系统有着管理运行智能化、操作监视屏幕化、结构微机化以及功能综合化等特点，在设计中应当遵循管理方便、经济合理、安全可靠以及技术先进等原则，力求该系统的指标、性能以及结构等与泵站规模、泵站在防洪、调水、排涝和灌溉中的地位相适应并符合泵站建设和计算机、自动化学科方面的有关标准。
在泵站中采用自动化技术可全面提高泵站技术与现代管理水平，并实现“无人值班、少人值守”的目标。此外，还可以促进泵站运行可靠性、稳定性以及安全性的提升，减小运行成本，促进经济效益的提升。
在《泵站设计规范》（GB50265-2010）和《泵站计算机监控与信息系统技术导则》（SL583-2012）中明确规定了大、中型供、排水泵站对于自动化方面的要求，但对于水泵机组、高低压电气设备、辅机及自动化元件等设备相对较少且规模较小的小型低压泵站，其配置的综合自动化系统以前采用的基本就是大、中型泵站综合自动化设备的简单化，系统庞大且繁杂，且设备投资较大，运行管理及维护成本较高，造成不必要的浪费。简化的大、中型泵站综合自动化设备，很难适应小型低压泵站自动化和信息化发展的要求。
根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）的规定，灌溉、排水泵站总装机功率为1～0.1MW，泵站规模为小①型；灌溉、排水泵站总装机功率<0.1MW，泵站规模为小②型。目前，设备制造厂家对于功率小于315kW的水泵机组普遍采用380V电压等级的电动机，对于功率大于315kW的水泵机组则采用6kV或10kV电压等级的电动机，而采用380V电压等级供電的小型低压水泵机组在灌溉、排水泵站中应用范围较广，所占比重较大。因此，采用380V电压等级供电的小型低压泵站自动化水平的提高成了十分迫切的问题。
2 低压泵站智能系统
低压泵站智能系统是专为380V电压等级的泵站而设计，替代了技术繁杂、设备资金投入和运行管理及维护成本较高的大、中型泵站计算机监控系统，在满足低压泵站对控制设备的实用、可靠、经济的要求基础上，实现了智能化的目的，促进了泵站自动化系统可靠性、实用性的增加，减小了对相关人员的技术要求。系统采用泵站智能控制器和泵机组智能保护控制器等智能设备取代PLC，实现一键开机，智能设备的快速互换，减少现场维护，节省了运行、管理及维护成，具有很高的性能价格比，是对小型低压泵站控制设备的升级。 低压泵站智能系统中包含了站用配电柜、无功补偿柜、泵控制柜、进线启动柜、安全预防系统、泵站智能控制器和泵机组智能保护控制器，实现进线保护、全站泵组的智能控制、机组保护与控制、自動无功补偿控制、环境变量（水情、拦污栅状态、安全信息等）的监视与报警、水位越限强制开机、公共信号采集、基于图像处理的安全预防、通信等功能。
低压泵站智能系统可实现“一拖一”或“一拖N”启动模式，支持全压启动、降压启动、软启动及变频启动等多种启动方式，应急手段完备，在特殊情况下，可采用手动全压启动，保证在紧急情况下可以开、停泵组。
泵站智能控制器安装于进线启动柜，通过通信网络与泵站智能控制器、通信工作站进行数据交互，完成全站的智能控制、无功补偿控制、全站的信息采集以及对进线的继电保护功能，并负责与通信工作站完成相关信息的交互功能，是智能控制系统的核心。
泵站智能控制器具有以下功能：一键启动和停车泵组；电气量实时监测和报警；工作泵故障停车时自动投入备用泵；智能无功补偿控制，支持顺序投切和循环投切两种方式；水位越限报警功能；水位高或水位高高泵自动启机功能；水位低泵自动停机功能；两段复压过流保护；过负荷告警；过电压保护；低电压保护；零序电压保护；零序电流保护；公共信号采集；告警、事故事件记录；故障录波及故障分析软件。
泵机组智能保护控制器完成泵的就地自动控制以及电动机的继电保护功能，是智能控制系统的执行单元。
泵机组智能保护控制器具有以下功能：就地、遥控自动开机；就地、遥控停车；开停机受阻自动闭锁与报警；闸阀自动控制；电流速断保护；过流保护；负序电流保护；低电压保护；过电压保护；过负荷保护；堵转保护；过流闭锁出口；相电流反时限保护；TV断线监视；两路非电量保护；告警、事故事件记录；故障录波及故障分析软件。
低压泵站智能系统具有很强的信息化和可视化功能，通过传感器监视水位，视频监控安全区域与安防系统等，利用先进的无线网络，利用计算机、手机等途径提高泵站管理水平，对泵站运行信息、安全以及水位等进行远程的监测；此外，低压泵站智能系统还能够实现安全预警、电气及非电气量越限和状态量变化主动报警、短信控制、短信查询状态以及短信查询实时数据等自动化功能。结合实际需求，可以将泵站控制系统与当地水利信息网进行联网，进而进行信息共享，支持泵站群联合调度。此外，还可采用风能、光伏互补技术，供电可靠、环保，解决非运行期安全预防系统电源供给问题。
3 结束语
小型低压泵站智能系统的应用实施，促进了泵站运行可靠性、安全性的提升，同时也提升了泵站的管理水平，降低了工作强度，实现减人增效的目标，缩小了泵站占地面积，降低造价，减少总投资，使其能适应水利现代化大系统运营的需要。
参考文献
[1]《泵站设计规范》（GB 50265-2010）.中华人民共和国住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局.2010.
[2]《泵站计算机监控与信息系统技术导则》（SL 583-2012）.中华人民共和国水利部.2012.
[3]泵站工程规划设计手册.中国水利水电出版社，2011.
收稿日期：2018-5-25
作者简介：郑 羽（1977-），男，汉族，云南弥渡人，工程师，大学本科，主要从事水利水电工程机电设计工作。
关键词：小型；低压泵站；智能系统；应用
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0207-02
前 言
随着科技的发展，工农行业对机电设备的要求越来越高，在此背景下泵站也取得了飞速的发展。据统计，截止2004年底，在机电排灌工程中，泵站总装机容量已接近8000万kW，占全国农用总动力的1/4强。机电排灌设施效益总面积5.6亿亩，其中提灌面积4.98亿亩，全国的有效灌溉面积为8.385亿亩，提灌面积占据了60%，超过了自流灌溉面积；提排面积1.89亿亩，在全国总的除涝面积中大约占据了70%；水轮泵灌溉面积457万亩。由此可见，中国的机电排灌效益面积，已占全国排灌效益总面积的一半以上。此外，城镇中的污水、雨水以及给水泵站数量越来越多。这些泵站工程的实施，为抗旱灌溉、抗洪排涝、提高农业生产规模，确保农业增产，保障城镇居民生活，促进了人们生活质量的提高，保证工业企业用水，在增加国民经济中起到了非常重要的作用，并取得了显著地社会经济效益。
目前，我国机电排灌泵站工程具有发展迅速、种类多、范围广以及数量大等特点。在工程规模上，以中、小型泵站为主，少量为大型，大、中、小型相结合。以云南省为例，全省已建灌溉、排水泵站8427座，泵站总装机容量达426.5MW；其中中型灌排泵站16座，泵站装机容量为20.9MW，占全省泵站总装机容量比例仅为4.9%；小型灌排泵站7911座，泵站装机容量为405.6MW，占全省泵站总装机容量比例达95.1%。因此，中、小型泵站承担着区域性防洪、排涝、灌溉、调水和供水等重任，为解决资源性缺水、工程性缺水和水质性缺水问题起着非常重要的作用。
但20世纪60～90年代所建的泵站由于经济条件、国家装备设备与技术水平等的限制，在泵站运行管理上具有工程效益低、运行需要的成本高、高消耗以及存在很多安全隐患等问题，不能符合泵站机组优化、经济、稳定以及安全裕兴的需要。
1 泵站自动化技术
在科技快速发展的背景下，通信、计算机以及电子等技术得到快速发展，同时泵站自动化水平越来越高。近年来，泵站自动化已引起了各部门的注意和重视，并成为当前我国机电灌排行业推行技术进步的重点之一。在建设泵站、改造泵站技术等过程中，努力实现自动化，泵站的运行管理要逐步实行“无人值班、少人值守”的现代化管理模式。这一管理模式可以促进运行可靠性的大幅提高，减少人为事故，确保泵站机组的安全、稳定运行，减小泵站建设成本，促进泵站生产效率的提高，加快泵站技术的快速进步，可以大大提高社会与经济效益。
泵站自动化系统是通过计算机、信号处理、通信、自动控制、电子、故障诊断、冗余术和现代管理等方面的技术融为一体的系统。对泵站输配电线路与设备等进行保护、控制、测量以及实时监测，实现视频监控以及调度通信等自动功能。利用视频摄像以及传感器等方法对机组以及相关辅助设备、电气设备及周边设施、水工建筑物和环境的数据和信息，通过计算机的逻辑判断与高速度计算等特点，对泵站中相关设备的操作、运行等进行控制与实时监视。
泵站自动化系统有着管理运行智能化、操作监视屏幕化、结构微机化以及功能综合化等特点，在设计中应当遵循管理方便、经济合理、安全可靠以及技术先进等原则，力求该系统的指标、性能以及结构等与泵站规模、泵站在防洪、调水、排涝和灌溉中的地位相适应并符合泵站建设和计算机、自动化学科方面的有关标准。
在泵站中采用自动化技术可全面提高泵站技术与现代管理水平，并实现“无人值班、少人值守”的目标。此外，还可以促进泵站运行可靠性、稳定性以及安全性的提升，减小运行成本，促进经济效益的提升。
在《泵站设计规范》（GB50265-2010）和《泵站计算机监控与信息系统技术导则》（SL583-2012）中明确规定了大、中型供、排水泵站对于自动化方面的要求，但对于水泵机组、高低压电气设备、辅机及自动化元件等设备相对较少且规模较小的小型低压泵站，其配置的综合自动化系统以前采用的基本就是大、中型泵站综合自动化设备的简单化，系统庞大且繁杂，且设备投资较大，运行管理及维护成本较高，造成不必要的浪费。简化的大、中型泵站综合自动化设备，很难适应小型低压泵站自动化和信息化发展的要求。
根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）的规定，灌溉、排水泵站总装机功率为1～0.1MW，泵站规模为小①型；灌溉、排水泵站总装机功率<0.1MW，泵站规模为小②型。目前，设备制造厂家对于功率小于315kW的水泵机组普遍采用380V电压等级的电动机，对于功率大于315kW的水泵机组则采用6kV或10kV电压等级的电动机，而采用380V电压等级供電的小型低压水泵机组在灌溉、排水泵站中应用范围较广，所占比重较大。因此，采用380V电压等级供电的小型低压泵站自动化水平的提高成了十分迫切的问题。
2 低压泵站智能系统
低压泵站智能系统是专为380V电压等级的泵站而设计，替代了技术繁杂、设备资金投入和运行管理及维护成本较高的大、中型泵站计算机监控系统，在满足低压泵站对控制设备的实用、可靠、经济的要求基础上，实现了智能化的目的，促进了泵站自动化系统可靠性、实用性的增加，减小了对相关人员的技术要求。系统采用泵站智能控制器和泵机组智能保护控制器等智能设备取代PLC，实现一键开机，智能设备的快速互换，减少现场维护，节省了运行、管理及维护成，具有很高的性能价格比，是对小型低压泵站控制设备的升级。 低压泵站智能系统中包含了站用配电柜、无功补偿柜、泵控制柜、进线启动柜、安全预防系统、泵站智能控制器和泵机组智能保护控制器，实现进线保护、全站泵组的智能控制、机组保护与控制、自動无功补偿控制、环境变量（水情、拦污栅状态、安全信息等）的监视与报警、水位越限强制开机、公共信号采集、基于图像处理的安全预防、通信等功能。
低压泵站智能系统可实现“一拖一”或“一拖N”启动模式，支持全压启动、降压启动、软启动及变频启动等多种启动方式，应急手段完备，在特殊情况下，可采用手动全压启动，保证在紧急情况下可以开、停泵组。
泵站智能控制器安装于进线启动柜，通过通信网络与泵站智能控制器、通信工作站进行数据交互，完成全站的智能控制、无功补偿控制、全站的信息采集以及对进线的继电保护功能，并负责与通信工作站完成相关信息的交互功能，是智能控制系统的核心。
泵站智能控制器具有以下功能：一键启动和停车泵组；电气量实时监测和报警；工作泵故障停车时自动投入备用泵；智能无功补偿控制，支持顺序投切和循环投切两种方式；水位越限报警功能；水位高或水位高高泵自动启机功能；水位低泵自动停机功能；两段复压过流保护；过负荷告警；过电压保护；低电压保护；零序电压保护；零序电流保护；公共信号采集；告警、事故事件记录；故障录波及故障分析软件。
泵机组智能保护控制器完成泵的就地自动控制以及电动机的继电保护功能，是智能控制系统的执行单元。
泵机组智能保护控制器具有以下功能：就地、遥控自动开机；就地、遥控停车；开停机受阻自动闭锁与报警；闸阀自动控制；电流速断保护；过流保护；负序电流保护；低电压保护；过电压保护；过负荷保护；堵转保护；过流闭锁出口；相电流反时限保护；TV断线监视；两路非电量保护；告警、事故事件记录；故障录波及故障分析软件。
低压泵站智能系统具有很强的信息化和可视化功能，通过传感器监视水位，视频监控安全区域与安防系统等，利用先进的无线网络，利用计算机、手机等途径提高泵站管理水平，对泵站运行信息、安全以及水位等进行远程的监测；此外，低压泵站智能系统还能够实现安全预警、电气及非电气量越限和状态量变化主动报警、短信控制、短信查询状态以及短信查询实时数据等自动化功能。结合实际需求，可以将泵站控制系统与当地水利信息网进行联网，进而进行信息共享，支持泵站群联合调度。此外，还可采用风能、光伏互补技术，供电可靠、环保，解决非运行期安全预防系统电源供给问题。
3 结束语
小型低压泵站智能系统的应用实施，促进了泵站运行可靠性、安全性的提升，同时也提升了泵站的管理水平，降低了工作强度，实现减人增效的目标，缩小了泵站占地面积，降低造价，减少总投资，使其能适应水利现代化大系统运营的需要。
参考文献
[1]《泵站设计规范》（GB 50265-2010）.中华人民共和国住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局.2010.
[2]《泵站计算机监控与信息系统技术导则》（SL 583-2012）.中华人民共和国水利部.2012.
[3]泵站工程规划设计手册.中国水利水电出版社，2011.
收稿日期：2018-5-25
作者简介：郑 羽（1977-），男，汉族，云南弥渡人，工程师，大学本科，主要从事水利水电工程机电设计工作。