上海泵站自动化技术的未来发展趋势分析

摘要：基于泵站对我国水利及水务事业的重要性，文章以城市供水行业大型泵站为对象，分析了泵站自动化技术 发展现状，结合泵站自动化技术的发展需求，从管控一体化、系统自诊断、运行信息实时化管理等方面展望了泵 站自动化技术的发展趋势。
关键词：大型输配水泵站；自动化技术；城市供水；管控一体化；运行信息管理

功能特点：
? 测量参数：全电量测量，四象限电能测量。
? 脉冲输出：有功无功电能脉冲输出
? 需量测量：三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及大需
量(包含时间戳)
? 极值统计：电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功 率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月极值和上月极值(包含时间戳)
? 电能质量：电流、线电压、相电压不平衡度；电压相间角度、电流相间角度；电压电流总(奇、偶)谐波含量；电压电流分次谐波(2-63 次)谐波含量；电压波峰系数；电话波形因子；电流 K 系数。
? 警记录；共 66 种 警类型，每种类型可记录较近 16 条 警记录，支持SD 卡扩展记录。
? 事件记录；可记录较近 128 条事件记录，支持 Micro SD 卡扩展记录。
? 扩展功能：复费率电能统计(总复费率电能及近 12 月复费率电能)；8 路开关量输入+2 路转换触点继电器输出(8DI+2DO)；Micro SD 卡(TF 卡)存储( 警记录，事件记录，电参量和电能定时记录等)；8 路模拟量输入(0.5 级)+4 路模拟量输出(0.5级)(8AI+4AO)；1 路 RS485/Modbus-RTU，支持主站模式或从站模式；1 路 Profibus-DP；1 路以太 ，支持 Modbus-TCP、http、SMTP、DHCP 协 议；

DTSD系列产品采用DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

功能特点
? 电能计量：有功电能计量（正、反向）， 四象限无功电能。
? 电量测量：电压、电流、功率因数、频率、有功功率、无功功率、视在功率。
? 谐波功能：总谐波含量、分次谐波含量（2～31 次）。
? 脉冲输出：有功脉冲输出。
? 三相不平衡度：电压、电流不平衡度。
? 测温功能：A、B、C、N 四路测温（选配 T）。
? 开关量DI/DO：4DI,2DO（选配 K）。
? 电参量 警：欠压、过压、欠流、过流、欠载、过载等。
? 通讯：红外通讯，RS485 接口（选配 C），470MHz 无线传输（选配 LR），GPRS 无线通讯（选配 2G），NB-IOT 无线通讯（选配 NB）。
4.1.3 与自动化系统配套用的电力变送器
安科瑞BD系列电力变送器是一种将电 中的电流、电压、频率、功率、功率因数等电参量，经隔离变送成线性的直流模拟信 4-20mA或数字信 0-5V的装置。

备注：* 参考表格一的功能代 。

4.3 泵站不解地/漏电保护产品选型

ASJ系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，人身触电危险提供间接接触保护。

功能特点：
? 该装置主要应用于系统保护，作为直接电击、间接电击、电器火灾以及分级保护的防护。在直接电击 防护中只作为补充防护，此时额定剩余动作电流不超过 30mA。
? 下列设备和场所必须安装保护装置：移动式电器设备及手持式电动工具，生产用的电器设备，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对施工工 地的电气机械设备，安装在户外的电器装置等（详见 GB13955）。
? 额定剩余动作电流应充分考虑系统正常泄漏电流值。一般不小于正常实测泄漏电流较大值的 2-4 倍：分 支线 4 倍；支线 2.5 倍；干线 2 倍。根据经验公式： 单相回路：I△n≥In/2000（照明） 三相回路：I△n≥In/1000（动力或动力照明混合）式中 In 为线路较大供电电流。 ● 为了保证分级保护动作的选择性，上下级间的电流和时间配合应符合下列规定： I△n1（上级）≥I△n2（下级） tF（上级 ASJ 返回时间）＞tFa（下级 ASJ 分断时间），时间差不小于 0.2s。 一般分支线和末端：30～100mA、≤0.1s；支线：300～500mA、0.2～0.8s； 干线：500~1000mA、≤2s 。

4.4 泵站马达/智能电动机保护产品选型
ALP300 保护器，采用新的单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的起动超时、过压、欠压、过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、阻塞、短路、外部故障等多种情况进行保护，现场维护人员可通过数码管显示屏快速查找故障原因。本保护器具有 RS485 远程通讯接口，DC4～20mA 模拟量输出，方便与 PLC、PC 等控制机组成 络系统，实现电动机运行的远程监控。

功能特点:
? 保护参数：过载保护；启动保护；欠载保护；断相保护；相序保护；不平衡保护；接地/漏电保护；短路保护；过压保护；欠压保护；堵转保护；欠功率保护；过功率保护；阻塞保护；温度保护；外部故障保护；
? 控制参数：控制权限；启动控制；自启动；失压重启动；回流检测；DO3可编程设定；DO4可编程设定；DI9可编程设定；9TEST

ARD3T 智能型电动机保护器（以下简称 ARD3T），ARD3T 可划分为主体模块、测量模块、开关量模块、模拟量模块、温度模块、通讯模块、液晶模块共 7 个模块。产品体积小巧，结构紧凑，适用于额定电压至 AC 660V、额 定电流至 AC 800A、额定频率为 50/60Hz 的电动机。在低压控制终端柜和 1/4 模数及以上各种抽屉柜中可直接安 装使用，提高了控制回路的可靠性和自动化水平.

功能特点：
? 辅助电源类型可选，AC220V 电源模块支持电源范围 AC85-265V/DC100-300V，AC380V 电源模块支持电源范围 AC/DC100-415V。
? 支持基波和全波电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），电压及电流不平衡度，电压、电流正序、负序、零序分量，三相电压相角，剩余电流，电压、电流 2-63 次分次谐波测量，分次谐波含有率及总谐波畸变率。
? 保护功能包括过载反时限、过载定时限、接地、起动超时、漏电、欠载、断相、堵转、阻塞、短路、溢出、不平衡(电流、电压)、过功率、欠功率、过压、欠压、相序、温度、tE时间、外部故障、起动次数限制、运行时间 警、故障次数 警。
? 10 路可编程 DI 输入，默认采用内置 DC24V 电源，也可选择外部有源湿接点（详见选型表格）。
? 6 路可编程 DO 输出，满足直接起动，星—三角起动，自耦变压器起动，等多种起动方式，可通过通讯总线实现主站对电动机的遥控“起/停”。
? 可选抗晃电功能：支持晃电立即再启动、失压重起动。
? 标配 2 路 MODBUS_RTU 通讯，有 PROFIBUS DPV1、以太 、PROFINET 通讯模块供选配。
? 可选配 2 路 DC4-20mA 模拟量输出接口，与 DCS 系统相接，可实现对现场设备的监控。
? 具有故障记录、起动记录、停车记录、DI 变位记录和再起动记录等各类事件记录，可查看多项电机运维信息，同时可记录电机运行 1-5 小时运行记录。
? 显示界面支持中/英文液晶显示。
? 支持 U 盘导出波形记录与事件记录数据，可使用 EXCEL 打开导出事件记录文件。
? 选配彩色液晶显示时可加配 WIFI 功能，通过手机或电脑连接该 WIFI 查看、设置电机保护器相关数据.
4.5 泵站电能质量谐波治理+无功补偿产品选型

功能特点：
? 监测功能：U，I，P,Q,S,PF,基波P、Q、PF、φ；电压偏差，频率偏差，三相电压、电流不平衡；2-63次谐波电压含有率；2-63次谐波电流含有率；2-63次谐波电流有效值；2-63次谐波相角；谐波功率；0.5-63.5次间谐波电压含有率，0.5-63.5次谐波电流含有率；0.5-63.5次间谐波电流有效值；闪变：短闪变、长闪变；电压波动。
? 暂态数据：电压暂将，电压暂升，短时中断，冲击电流，以上事件数据；触发记录的波形数据；触发记录的有效值数据。
? 统计分析：具有按设定周期统计电能质量指标的功能。较大值、较小值、平均值、95%概率值、方均根值、越限次数、合格率。
? 故障录波、记录存储：稳态触发波形记录、运行日志记录、事件波形记录（COMTRADE，至少包含开始前5个周波和结束后5个周波）、电压幅值、电压偏差、三相不平衡度、谐波、间谐波、频率偏差、短时间闪变、长时间闪变、稳态测量数据、暂态事件记录、暂态事件触发的波形记录（COMTRADE）。
? 通讯接口：以太 接口；EIA RS232/485接口；USB接口；支持MODBUS-RTU、MODBUS-TCP、变电站层IEC-61850(MMS)。

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

功能特点：
? 补偿方式灵活：补偿负载无功，滤除 5、7、9、11、13 次以内的谐波；
? 可治理三相不平衡；
? 线性补偿，响应时间≤5ms；
? 具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控；
? 采用进口IGBT，功率密度大，可靠性高；
? 采用 DSP 高速检测和运算的数字控制系统；
? 监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过 PC 机实时监控；
? 标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。

5 结语
泵站自动化技术的提升有利于提升精细化管理水平、提高调度优化水平能力、增强泵站联合运行能力， 根据《全国水利自动化与信息化规划》，我国将依据“科学规划、分步实施”的原则，有步骤地推进泵站自动化与信息化建设，未来泵站自动化技术将持续向前发展。作为城市供水行业的大中型泵站，其自动化技术的发展趋势同样会结合地区及行业的实际情况，向着科学化、现代化方向递进。