淮安三站建成于1996年12月，是江水北调第二梯级淮安枢纽中的第三座泵站，也是我国首座大型灯泡贯流泵站。淮安三站自建成之日起就存在机组启动困难、电机超功率运行、泵站装置效率低、机组运行振动较大等现象，多年来一直受到各方关注和研究，工程长期以来的运行与维护，为贯流泵在南水北调东线的应用提供了宝贵的借鉴经验。2015年淮安三站开始加固改造，目前主机组已完成安装调试，通过对原有泵装置进行多方优化，困扰工程多年的各项问题得到有效解决，机组在变频抽水工况下平均效率达到75.86%，在变频发电工况下平均效率达到61.50%，均满足相关设计要求。在江苏加快建设水利现代化的今天，淮安三站为建设高标准泵站再次摸索创新，利用此次加固改造机遇提出了“建设江苏首座智能化泵站”的新课题。下面谈几点本人对开展淮安三站智能化泵站建设的粗浅认识。
1、工程概况
淮安三站位于江苏省淮安市淮安区南郊，北临灌溉总渠与京杭大运河的交汇处，其作用为抽引江都站送来的长江水入灌溉总渠，继续北送，为农业灌溉提供水源；当淮水丰沛时，淮安三站可逆向运行，结合向里运河送水，反向发电。泵站原规划设计流量60m3/s，总装机容量2×1700kW，总发电功率2×400kW，两台抽水、发电双向运行灯泡贯流泵机组。按原规模加固改造后，淮安三站仍然采用灯泡贯流泵机组，为调节流量和改善启动性能，增加两台套四象限高压变频器组用于调节机组，总装机容量2×2180kW，总发电功率2×400kW。目前淮安三站可以在工频、变频两种模式下完成抽水、发电两种工况运行，控制运用较普通泵站复杂。
对原有泵装置的优化，是完成了机组启动困难、泵站装置效率低等方面的机电改造；加快水利现代化建设，是对大型泵站的智能化改造提出了要求。在打造工程管理精细化与标准化的今天，江苏水利在十项任务中为工程管理现代化指明了方向：加快水利工程管理信息化建设，以信息化推动水利现代化，打造大数据平台，加快信息资源的集成化整合，推进大集成运用，深化水利业务应用系统，实现智能化工程管理，是泵站现代化发展的必然趋势。
2、智能化泵站特征
国家能源局在水电发展“十三五”规划中提出，建设“互联网+”智能水电站建设，国家电网公司正在建设“坚强智能电网”，打造智能化工程已成为各行业发展的共同趋势。探索建设智能化泵站，以信息数字化、通信网络化、集成标准化、运管一体化、业务互动化、运行最优化以及决策智能化为特征，采用智能电子设备（IED），自动完成采集、测量、控制及保护等基本功能，具备基于一体化平台的经济运行、在线分析评估决策支持以及安全防护多系统联动的智能应用组件，实现生产运行安全可靠、经济高效、友好互动和绿色环保为目标的水利工程。
智能化泵站不是局限于二次自动化范畴的概念，更不是单一设备的智能化。它是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和调度优化技术相结合，并与泵站基础工程高度集成而形成的新型工程体系。结合水利现代化建设十项任务的要求，智能化泵站将具备以下几个特征：
⑴信息化：以现地设备智能化为特点，对全站进行全面化、数字化、网络化的信息采集，为泵站上层分析和功能控制管理系统提供全面、详尽以及标准化的基础信息数据。这是智能泵站建设的基础环节。
⑵兼容化：对泵站各自动化子系统提出统一的数据定义和标准通信模式等要求，构建全站高速标准的网络，实现各子系统之间无缝通信、信息数据完全共享和深层次的互动性，为泵站综合分析、智能决策、调度管理等后台高级应用功能的实现创造良好的环境和条件。这是智能泵站建设的重要条件。
⑶共享化：建立以综合数据信息共享平台和综合智能决策管理系统为核心的高度集成和一体化的全站“智能控制中心”，获取泵站的全景信息，具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力，实现泵站统一、整体、科学化、智能化运行管理模式，为泵站优化经济运行、节能增效、安全生产、科学管理提供有力保障。这是智能化泵站建设的核心内容。
⑷全过程化：对泵站进行全生命周期管理，完善工程与设备的周期信息，比对设备在线状态检测数据，应用手机APP等多种水利业务系统，沟通相关业务单位对工程与设备状态及时进行评价，为合理安排检修及泵站的安全运行提供支撑。这是智能化泵站建设的有力保障。
⑸拓展化：建立开放、统一标准，支持自动化系统和IED的更新与升级，降低运行维护成本。这是智能化泵站建设的经济保障。
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3、泵站自动化技术运用现状
自动化控制技术在我国大型泵站中已得到普遍应用，同样淮安三站也是按照“少人值守”的原则，采用具备分布式功能的自动化系统进行监测、控制、保护和管理，不同的自动化子系统或IED之间采用网络或现场总线进行通信，已基本实现分布式信息数据的交换功能，计算机监控系统中电脑值班员、实时历史数据库、故障报警系统取得了较好的效果，站内部分自动化系统的电量、非电量运行数据基本实现了数字化采集，整体自动化水平已初步具备“智能化”的部分特征，这也正是淮安三站智能化建设的优势基础。
目前淮安三站相对“智能化泵站”目标也存在一定差距：⑴信息数据交换的通信接口和协议缺乏统一标准和规范，致使不同自动化子系统或IED之间数据交换效率低下，尤其是大量采用现场总线通信方式，阻碍了站内信息共享化、网络化的进程；⑵缺乏统一的系统建模和数据定义，自动化子系统或IED的系统异构问题突出，系统及设备之间的互动非常困难，容易出现各种“信息孤岛”，导致站内基础信息采集层向高级应用层进行传递以及高级应用层不同应用间的共享均存在很大障碍；⑶自动化系统的基础信息层仍采用大量电缆进行模拟量和硬节点采集的传统方式，不仅造成泵站电缆敷设量大、接线复杂、检修困难，影响了自动化系统的整体可靠性，而且容易受电磁干扰和一次设备传输过电压的影响，存在二次设备运行异常、继电保护误动作等方面的隐患；⑷由于上述原因导致的站内网络不通畅、数据共享不充分、大数据未有效形成，现有自动化系统中经济优化运行、安全运行管理、设备在线诊断(预警和预处理)等功能，综合分析的全面性和智能决策控制的深度有待进一步提高，事故分析和专家会诊等高级应用更是无从谈起；⑸现有自动化系统在更新时需要增加协议转换设备，更改数据库定义并进行现场调试，不同厂家的设备更新则更加困难，既影响了自动化系统的正常维护，也增加了运行成本。这些正是淮安三站智能化建设努力的方向。
4、智能化建设的几点建议
⑴升级分布式自动化子系统或IED
借鉴智能化电网建设，可以采用目前电力系统自动化领域唯一的全球通用标准IEC61850，对站内各分布式自动化子系统或IED进行基于同一标准的系统建模、数据定义和标准通信接口等方面的升级换代，对尚未智能化的现地设备预留智能终端接口，这是智能化泵站信息数据高度共享和系统间深层次互动的前提和基础。
⑵建立全站高速、标准、统一的网络
将智能化泵站自动化体系划分为站控层、单元层和过程层3个层次，过程层负责各自动化子系统中数据信息采集、处理和转发，单元层负责各自动化子系统数据分析、处理、存储，站控层即为泵站综合数据信息平台和综合智能决策分析管理系统。按照不同功能和区域要求，对分布式自动化子系统或IED进行分层配置，建立基于IEC61850标准的高速以太网，实现各子系统或IED之间深层次共享和互操作的能力。
⑶建立智能控制中心
建立以综合数据信息共享平台和综合智能决策分析管理系统为基础的智能控制中心，对泵站运行进行全景式、深层次调度控制。智能控制中心系统具有基于IEC61850标准的数据总线，规范的数据访问接口，集成不同类型的监控、调度和管理以及各种在线分析与智能化应用功能，不同功能服务利用相互独立完整的功能组件，通过系统服务架构统一发布，利用多类型、多功能的应用模块组合实现智能化平台的业务支撑层，具备智能型、高度集成、一体化以及高效等特点。数据管理和分区、安全防护、软件架构、多功能模件的集成和管理、事故分析等关键技术的应用效果在智能控制中心系统中进一步提升，通过网络支持多方评价、专家会诊等水利业务应用系统。
⑷建立智能化要求下的监测系统
依据国家电网状态检修试验规程要求，建立现地设备检修与试验数据库，绘制设备状态变化曲线，实施设备状态在线监测，建立完善的设备实时报警、在线安全评估和分析、预警控制和预防控制等功能，为主要设备状态监测系统信息进入泵站实时控制和经济优化等决策层面做出有力的保证。
智能化的设备在线状态检测系统将与泵站智能电气控制系统、雨水情测报系统、工程安全监测系统等一起构成智能化泵站智能决策分析控制系统的支撑条件，针对淮安三站复杂的控制运用工况，为泵站安全高效运行、提高防洪减灾能力提供保证。
⑸建立高素质的运行管理团队
智能化的泵站，不仅是硬件设施的智能化，目前也不是“无人值守”的智能化，智能化泵站需要高素质的运行和管理团队。建议加大对职工自动化业务知识的培训，在明确岗位职责的同时，能够做到多人多岗轮动，不能走一人离岗系统瘫痪的老路子。在智能控制中心系统中建立交流学习平台，采取激励机制鼓励职工对全站工程与设备进行交流与讨论，做到对工程与设备的结构、原理、检修、发展趋势了然于胸，人人争当主人翁，促进运行和管理队伍的成长。
5、结束语
淮安三站智能化泵站的建设，不仅仅是二次系统的升级，它涉及泵站各相关专业及各种新设备、新技术、新思路的应用，将使泵站的设计方案和运行管理模式出现较大的转变和提升。淮安三站智能化泵站的建设，将是一个不断探索与创新的过程，必将为兄弟泵站的智能化建设提供更多宝贵的经验。
参考文献：
[1]淮安三站改造工初步设计报告 江苏省水利勘测设计研究院有限公司 2014.10.
[2]刘振亚，智能电网知识读本，中国电力出版社，2Ol0.
[3]冯汉夫，李希哲，马力等，智能化水电站体系架构的分析 西北水电 2015（6）：76-79.
论文作者:徐臻荣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/27
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