1.1 數(shù)據(jù)采集和處理技術

       數(shù)據(jù)采集和處理技術是整個泵站信息化系統(tǒng)的基礎，主要承擔著泵站信息的采集和數(shù)據(jù)處理功能。通過現(xiàn)場控制單元來采集泵站日常運行過程中的各類電氣量信息（電壓、電流、功率等）、非電氣量信息（測點的溫度、壓力、流量等）、狀態(tài)量信息（機組的工作及檢修狀態(tài)等）、開關量信息（主變及線路的投退、機泵的啟停、排水泵和風機等附屬設備的控制等）、繼電保護信息（各類繼電保護的動作情況），采集信息后經過數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷，對設備進行控制并輸出相應的告警信息。

1.2 運行調度技術

       運行調度系統(tǒng)是泵站自動化的“神經"，能夠根據(jù)泵站實際運行情況來進行實時調度。在滿足泵站揚程與流量的前提下，尋找較優(yōu)的運行方式，在成本較優(yōu)的情況下實現(xiàn)泵站效益的較大化。運行調度系統(tǒng)通過計算機技術建立泵站控制對象模型，包括泵機經濟運行模型、泵站調度管理模型等，并結合效率、成本、流量等相關約束條件，根據(jù)目標函數(shù)實施優(yōu)化控制、科學調度，通過對數(shù)學模型求解選擇較優(yōu)的機組聯(lián)合運行模式，確定不同時段、不同流量的較優(yōu)運行狀態(tài)，實現(xiàn)泵站的高效、優(yōu)質、經濟運行。

       目前，在運行調度方面，供水泵站都基本實現(xiàn)了不同水平的半自動化，數(shù)據(jù)通信已經實現(xiàn)“四遙"，有些大中型泵站可以達到以機待人、少人值守，甚至無人值守的自動化水平。

1.3 運行信息管理技術

       泵站在運行中將產生大量信息，做好運行信息管理是泵站自動化的基礎。泵站實時運行信息管理包括實時數(shù)據(jù)采集和顯示、歷史數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計、泵站運行數(shù)據(jù)管理三大環(huán)節(jié)。其中實時數(shù)據(jù)采集主要包括泵站壓力、流量、水位等信息，能夠通過這些數(shù)據(jù)進行泵站可靠性分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常能夠實時報警。數(shù)據(jù)信息綜合統(tǒng)計主要監(jiān)測和存儲歷史數(shù)據(jù)，包括設備操作記錄、故障錄波等，便于進行統(tǒng)計、查詢和故障回溯。泵站運行數(shù)據(jù)管理主要包括泵站設備的配置維護和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫維護，為泵站正常運行提供數(shù)據(jù)和平臺支撐。

2.1 功能需求

       （1）基本功能：泵站自動化技術發(fā)展的較低層次需求，主要包括泵機控制、異常報警、數(shù)據(jù)采集、

辦公自動化等，目前已經實現(xiàn)。

       （2）高級功能：包括泵站自動化系統(tǒng)的自調節(jié)、自診斷、自恢復功能，基于SQL Server與Visual Studio等數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺，構建更適合泵站自動化的信息管理系統(tǒng)。

2.2 性能需求

       （1）可靠性：泵站自動化水平與供水安全息息相關，泵站可靠性包括系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性、抗干

擾性、防誤操作能力、短時故障恢復能力等。

       （2）適用性：泵站運行具有自身的特殊性，自動化系統(tǒng)的運行必須能夠適應泵站運行的實際情況，

為泵站開展水情測報、調度計劃、供水計量、信息管理等業(yè)務服務。

       （3）節(jié)能性：泵站運行優(yōu)化以低能耗、供水效率高為目標，因此，自動化系統(tǒng)應該在運行時

間、啟機次數(shù)、工藝選擇、算法優(yōu)化等方面加強研究，提升節(jié)能性。

       基于上文對泵站自動化技術的發(fā)展現(xiàn)狀和需求的分析，結合泵站自動化技術的發(fā)展情況，將泵站自動化技術的發(fā)展趨勢總結如下：

3.1 測量、控制、管理一體化

       高速發(fā)展的科學技術為泵站自動化的業(yè)務集成提供了良好條件，嵌入式智能控制器以及集PLC、HMI、I/O 及通信于一體的“顯觸控一體化"OCS控制器等技術不斷出現(xiàn)，泵站自動化朝著測量、控制、管理的一體化方向發(fā)展，新型的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在能夠測量與控制泵站內關鍵機電設備的同時，還能夠以多泵站整體運行較優(yōu)為目的進行調度優(yōu)化，集成泵站工作各個環(huán)節(jié)，將信號采集、設備控制、遠程監(jiān)控、調度優(yōu)化、運行管理進行一體化管理。

3.2 自診斷功能不斷完善

       響應泵站自動化技術發(fā)展的高級功能和可靠性需求，新型的泵站自動化應不斷完善自診斷功能，實現(xiàn)智能故障診斷和自愈控制。目前，我國正在進行大規(guī)模的大中型泵站升級與改造工作，BP神經網絡、模糊運算、頻譜分析、狀態(tài)檢修、多信息融合等新技術將不斷應用于泵站故障診斷領域，提升泵站自動化的人機協(xié)作水平，推動泵站管理系統(tǒng)向自動化和智能化方向不斷發(fā)展，從簡單的數(shù)據(jù)監(jiān)測向故障診斷、智能分析、專家會診等深層次應用轉變。

3.3 運行信息實時化管理

       運行信息的實時化管理有助于更加便捷、高效地掌握泵站運行情況，進行科學決策，輔助泵站管理。未來泵站運行信息的實時化將能夠實現(xiàn)泵站運行實時監(jiān)測、新衛(wèi)星云圖實時接收、實時在線巡視、設備狀態(tài)實時上送，基于實時性平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息多方共享，數(shù)據(jù)中心和各個子站之間以專線接入，泵站檢測庫、水情庫、設備庫、決策支持庫等數(shù)據(jù)庫集成管理、專人維護。

4.1 泵站電氣監(jiān)測與計量產品選型

4.1.1 RS485/以太網有線通訊電能計量儀表

       APM系列網絡電力儀表按IEC標準設計，具有全電量測量，電能統(tǒng)計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。

 

功能特點：

?測量參數(shù)：全電量測量，四象限電能測量。

?脈沖輸出：有功無功電能脈沖輸出

?需量測量：三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及大需

量(包含時間戳)

?極值統(tǒng)計：電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功 率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)

?電能質量：電流、線電壓、相電壓不平衡度；電壓相間角度、電流相間角度；電壓電流總(奇、偶)諧波含量；電壓電流分次諧波(2-63 次)諧波含量；電壓波峰系數(shù)；電話波形因子；電流 K 系數(shù)。

?報警記錄；共 66 種報警類型，每種類型可記錄較近 16 條報警記錄，支持SD 卡擴展記錄。

?事件記錄；可記錄較近 128 條事件記錄，支持 Micro SD 卡擴展記錄。

?擴展功能：復費率電能統(tǒng)計(總復費率電能及近 12 月復費率電能)；8 路開關量輸入+2 路轉換觸點繼電器輸出(8DI+2DO)；Micro SD 卡(TF 卡)存儲(報警記錄，事件記錄，電參量和電能定時記錄等)；8 路模擬量輸入(0.5 級)+4 路模擬量輸出(0.5級)(8AI+4AO)；1 路 RS485/Modbus-RTU，支持主站模式或從站模式；1 路 Profibus-DP；1 路以太網，支持 Modbus-TCP、http、SMTP、DHCP 協(xié) 議；DTSD系列產品采用DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

 

功能特點：

?測量功能：能測量全電力參數(shù)包括電壓 U、電流 I、有功功率 P、無功功率 Q、視在功率 S、功率 因數(shù) PF、頻率、31 次分次諧波及總諧波含量。其中電壓 U 保留 1 位小數(shù)，頻率 F 保留 2 位 小數(shù)，電流 I 保留 2 位小數(shù)，功率 P 保留 3 位小數(shù)。

?計量功能： 能計量當前組合有功電能，正向有功電能，反向有功電能，正向無功電能，反向無功電能。

?分時功能：兩套時段表，一年可以分為 4 個時區(qū)，每套時段表可設 14 個日時段，4 個費率(F1、F2、 F3、F4 即尖峰平谷) 。分時計費的基本思想就是把電能作為一種商品，利用經濟杠桿，用 電高峰期電價高，低谷時電價低，以便削峰填谷，改善用電質量，提高綜合經濟效益。

?歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能：能統(tǒng)計上 48 月的歷史電能（各費率電能）和上 90 日的歷史電能（各費率電能）。

?開關量輸入輸出功能：有一路開關量輸出，一路開關量輸入，開關量輸出為繼電器輸出，可以實現(xiàn)“遙控"和 報警輸出。開關量輸入不僅能夠采集和顯示本地的開關信息，同時可以通過儀表的 RS485 實現(xiàn)遠程傳輸功能，即“遙信"功能。

?測溫功能：支持三路外置 NTC 測溫功能，測溫范圍為-40℃~99℃。

?通信：RS485 口：Modbus RTU 規(guī)約、DL/T645 規(guī)約。

4.1.2 無線通訊電能計量儀表

       ADW300無線計量儀表主要用于計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。

 

功能特點

?電能計量：有功電能計量（正、反向）， 四象限無功電能。

?電量測量：電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、有功功率、無功功率、視在功率。

?諧波功能：總諧波含量、分次諧波含量（2～31 次）。

?脈沖輸出：有功脈沖輸出。

?三相不平衡度：電壓、電流不平衡度。

?測溫功能：A、B、C、N 四路測溫（選配 T）。

?開關量DI/DO：4DI,2DO（選配 K）。

?電參量報警：欠壓、過壓、欠流、過流、欠載、過載等。

?通訊：紅外通訊，RS485 接口（選配 C），470MHz 無線傳輸（選配 LR），GPRS 無線通訊（選配 2G），NB-IOT 無線通訊（選配 NB）。

4.1.3 與自動化系統(tǒng)配套用的電力變送器

       安科瑞B(yǎng)D系列電力變送器是一種將電網中的電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量，經隔離變送成線性的直流模擬信號4-20mA或數(shù)字信號0-5V的裝置。

                                   

4.2 泵站非電量信息監(jiān)測產品選型

       PZ96B系列數(shù)顯工控儀表是一種用于電力及工業(yè)自動化測量的智能儀表，集多種功能于一身，一表多用，可測量直流電壓，直流電流，帶DC24V電源輸出可給外部兩線式變送器直接供電。儀表帶有多種可選功能：rs485接口，模擬量輸出，開關量輸入，繼電器報警輸出等。廣泛應用于電力直流屏監(jiān)測，工業(yè)自動化控制領域的壓力，溫度，位移等的測量和控制。

備注：*號參考表格一的功能代號。

表格一：功能代號

4.3 泵站不解地/漏電保護產品選型

             

功能特點：

?該裝置主要應用于系統(tǒng)保護，作為直接電擊、間接電擊、電器火災以及分級保護的防護。在直接電擊 防護中只作為補充防護，此時額定剩余動作電流不超過 30mA。

?下列設備和場所必須安裝保護裝置：移動式電器設備及手持式電動工具，生產用的電器設備，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設備和電氣火災事故，也可用于對施工工 地的電氣機械設備，安裝在戶外的電器裝置等（詳見 GB13955）。

?額定剩余動作電流應充分考慮系統(tǒng)正常泄漏電流值。一般不小于正常實測泄漏電流較大值的 2-4 倍：分 支線 4 倍；支線 2.5 倍；干線 2 倍。根據(jù)經驗公式： 單相回路：I△n≥In/2000（照明） 三相回路：I△n≥In/1000（動力或動力照明混合）式中 In 為線路較大供電電流。 ● 為了保證分級保護動作的選擇性，上下級間的電流和時間配合應符合下列規(guī)定： I△n1（上級）≥I△n2（下級） tF（上級 ASJ 返回時間）＞tFa（下級 ASJ 分斷時間），時間差不小于 0.2s。 一般分支線和末端：30～100mA、≤0.1s；支線：300～500mA、0.2～0.8s； 干線：500~1000mA、≤2s 。

4.4 泵站馬達/智能電動機保護產品選型

       ALP300 保護器，采用新的單片機技術，具有抗干擾能力強、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現(xiàn)的起動超時、過壓、欠壓、過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、短路、外部故障等多種情況進行保護，現(xiàn)場維護人員可通過數(shù)碼管顯示屏快速查找故障原因。本保護器具有 RS485 遠程通訊接口，DC4～20mA 模擬量輸出，方便與 PLC、PC 等控制機組成網絡系統(tǒng)，實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。

 

功能特點：

?過載/欠載保護

?接地/漏電保護

?斷相保護

?堵轉保護

?阻塞保護

?電流不平衡保護

?過壓/欠壓保護

?定時限過載保護

?外部故障保護

       ARD2F 系列智能電動機保護器（以下簡稱保護器）能對電動機運行過程中出現(xiàn)的多種故障情況進行保護，并設有 SOE 故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找故障原因。本保護器具有 RS485 遠程通訊接口，DC4～20mA 模擬量 輸出，方便與 PLC、PC 等控制機組成網絡系統(tǒng)。實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。

功能特點:

?保護參數(shù)：過載保護；啟動保護；欠載保護；斷相保護；相序保護；不平衡保護；接地/漏電保護；短路保護；過壓保護；欠壓保護；堵轉保護；欠功率保護；過功率保護；阻塞保護；溫度保護；外部故障保護；

?控制參數(shù)：控制權限；啟動控制；自啟動；失壓重啟動；回流檢測；DO3可編程設定；DO4可編程設定；DI9可編程設定；9TEST

       ARD3T 智能型電動機保護器（以下簡稱 ARD3T），ARD3T 可劃分為主體模塊、測量模塊、開關量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊、液晶模塊共 7 個模塊。產品體積小巧，結構緊湊，適用于額定電壓至 AC 660V、額 定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動機。在低壓控制終端柜和 1/4 模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安 裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平.

 

功能特點：

?輔助電源支持 AC/DC 110/220V 或 AC 380V（需另配 380V 電源模塊） 

?模塊式設計，分為主體模塊、測量模塊、開關量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊、液晶模塊等 7 個模塊。 

?模塊體積小巧，支持導軌安裝、螺絲固定安裝。 

?附加模塊采用總線供電，不需要外接輔助電源。 

?帶有上位機配置軟件，方便客戶配置參數(shù)，編程設置。 

?DI/DO 可自由編程。 

?DI 支持干接點（弱電）或濕節(jié)點（強電）輸入，濕接點可選交流或直流供電。 

?標配過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、PTC 保護、外部故障等電動機綜合保護功能。 

?標配保護模塊模式、直接起動、星三角起動、自耦降壓起動、雙向起動、單繞組雙速起動、雙繞組雙速起動 等多種起動方式，起動方式可現(xiàn)場設定。 

?標配故障記錄、運行管理信息，方便查詢故障原因，進行電機維護。 

?標配自起動功能，可通過附加抗晃電模塊實現(xiàn)抗晃電、失壓重起功能。 

?顯示部分采用全中文液晶顯示。 

?可通過添加模擬量模塊實現(xiàn) 2 路 4～20mA 輸入測量和 2 路 4～20mA 變送輸出。4～20mA 變送輸出對應參數(shù)可 自由設定。 

?可通過添加溫度模塊實現(xiàn) 3 路溫度測量保護，可外接傳感器類型有：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC。 

?可通過添加 Profibus 模塊實現(xiàn) Profibus-Dp 通訊。

       ARD3M 智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。可選配不同通訊模塊適應現(xiàn)場通訊需求。

    

功能特點：

?輔助電源類型可選，AC220V 電源模塊支持電源范圍 AC85-265V/DC100-300V，AC380V 電源模塊支持電源范圍 AC/DC100-415V。 

?支持基波和全波電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電壓及電流不平衡度，電壓、電流正序、負序、零序分量，三相電壓相角，剩余電流，電壓、電流 2-63 次分次諧波測量，分次諧波含有率及總諧波畸變率。

?保護功能包括過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、tE時間、外部故障、起動次數(shù)限制、運行時間報警、故障次數(shù)報警。

?10 路可編程 DI 輸入，默認采用內置 DC24V 電源，也可選擇外部有源濕接點（詳見選型表格）。 

?6 路可編程 DO 輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，等多種起動方式，可通過通訊總線實現(xiàn)主站對電動機的遙控“起/停"。 

?可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動、失壓重起動。 

?標配 2 路 MODBUS_RTU 通訊，有 PROFIBUS DPV1、以太網、PROFINET 通訊模塊供選配。 

?可選配 2 路 DC4-20mA 模擬量輸出接口，與 DCS 系統(tǒng)相接，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控。 

?具有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI 變位記錄和再起動記錄等各類事件記錄，可查看多項電機運維信息，同時可記錄電機運行 1-5 小時運行記錄。

?顯示界面支持中/英文液晶顯示。 

?支持 U 盤導出波形記錄與事件記錄數(shù)據(jù)，可使用 EXCEL 打開導出事件記錄文件。

?選配彩色液晶顯示時可加配 WIFI 功能，通過手機或電腦連接該 WIFI 查看、設置電機保護器相關數(shù)據(jù).

4.5 泵站電能質量諧波治理+無功補償產品選型

       APView電能質量在線監(jiān)測裝可以對電網的電能質量做出精確的檢測和分析，測量電網的電能質量水平，并分析和判斷造成各種電能質量問題的原因，為電能質量的改善提供依據(jù)。

   

功能特點：

?監(jiān)測功能：U，I，P,Q,S,PF,基波P、Q、PF、φ；電壓偏差，頻率偏差，三相電壓、電流不平衡；2-63次諧波電壓含有率；2-63次諧波電流含有率；2-63次諧波電流有效值；2-63次諧波相角；諧波功率；0.5-63.5次間諧波電壓含有率，0.5-63.5次諧波電流含有率；0.5-63.5次間諧波電流有效值；閃變：短閃變、長閃變；電壓波動。

?暫態(tài)數(shù)據(jù)：電壓暫將，電壓暫升，短時中斷，沖擊電流，以上事件數(shù)據(jù)；觸發(fā)記錄的波形數(shù)據(jù)；觸發(fā)記錄的有效值數(shù)據(jù)。

?統(tǒng)計分析：具有按設定周期統(tǒng)計電能質量指標的功能。較大值、較小值、平均值、95%概率值、方均根值、越限次數(shù)、合格率。

?故障錄波、記錄存儲：穩(wěn)態(tài)觸發(fā)波形記錄、運行日志記錄、事件波形記錄（COMTRADE，至少包含開始前5個周波和結束后5個周波）、電壓幅值、電壓偏差、三相不平衡度、諧波、間諧波、頻率偏差、短時間閃變、長時間閃變、穩(wěn)態(tài)測量數(shù)據(jù)、暫態(tài)事件記錄、暫態(tài)事件觸發(fā)的波形記錄（COMTRADE）。

?通訊接口：以太網接口；EIA RS232/485接口；USB接口；支持MODBUS-RTU、MODBUS-TCP、變電站層IEC-61850(MMS)。

   

產品特點：

?補償方式靈活：既可補諧波，又可兼補無功，可對 2-51 次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償； 

?可治理三相不平衡； 

?線性補償，響應時間≤5ms； 

?具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控； 

?采用進口IGBT，功率密度大，可靠性高； 

?采用 DSP高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)； 

?監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過 PC 機實時監(jiān)控； 

?標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。

       ANSVG靜止無功發(fā)生器是一種用于補償無功、諧波治理以及不平衡調節(jié)的新型電力電子裝置；智能控制系統(tǒng)主動根 據(jù)系統(tǒng)的線性動態(tài)需求，自動調節(jié)模塊的輸出；ANSVG整機主要是由ANSVG模塊組成；能完成更大容量的無功 功率的補償，整機通過一個7寸觸摸屏實現(xiàn)人機交互。觸摸屏通過RS485與ANSVG模塊進行通信。

 

功能特點：

?補償方式靈活：補償負載無功，濾除 5、7、9、11、13 次以內的諧波； 

?可治理三相不平衡； 

?線性補償，響應時間≤5ms； 

?具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控； 

?采用進口IGBT，功率密度大，可靠性高； 

?采用 DSP 高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)； 

?監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過 PC 機實時監(jiān)控； 

?標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。

       泵站自動化技術的提升有利于提升精細化管理水平、提高調度優(yōu)化水平能力、增強泵站聯(lián)合運行能力， 根據(jù)《全國水利自動化與信息化規(guī)劃》，我國將依據(jù)“科學規(guī)劃、分步實施"的原則，有步驟地推進泵站自動化與信息化建設，未來泵站自動化技術將持續(xù)向前發(fā)展。作為城市供水行業(yè)的大中型泵站，其自動化技術的發(fā)展趨勢同樣會結合地區(qū)及行業(yè)的實際情況，向著科學化、現(xiàn)代化方向遞進。