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0引言

    泗陽(yáng)第二抽水站是南水北調(diào)東線工程第四梯級(jí)站，也是江蘇省淮水北調(diào)第一梯級(jí)站，該站裝設(shè)單機(jī)流量30m3/s立式軸流泵機(jī)組兩臺(tái)套，設(shè)計(jì)揚(yáng)程6.0m，配套立式同步電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率為2800KW，設(shè)35KV戶內(nèi)變電所一座，工程于1997年3月正式投入運(yùn)行。

    泗陽(yáng)第二抽水站原設(shè)計(jì)采用的GNC-40型鎘鎳蓄電池組，容量為40Ah。由于設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求，且經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后，電池組老化，容量下降嚴(yán)重，維護(hù)工作量增大，不能滿足工程運(yùn)行需要，特別是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性的要求。該站的直流電源經(jīng)智能化改造后，運(yùn)行情況理想，效果顯著。

1、改造方案

    1.1功能要求

    （1）系統(tǒng)要具有高安全性，高可靠性及維護(hù)簡(jiǎn)單、維護(hù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，性價(jià)比高。

    （2）蓄電池組要求安全性高，免維護(hù)，壽命長(zhǎng)，能為泵站的控制、保護(hù)、事故照明提供可靠的直流電源。

    （3）具有24V電源專用模塊，以提供監(jiān)控系統(tǒng)傳感器工作電源；

    （4）配備電力專用逆變電源，為全站計(jì)算機(jī)提供可靠的備用電源，取代原UPS功能，實(shí)現(xiàn)交流電源斷電時(shí)的自動(dòng)切換。

    （5）系統(tǒng)內(nèi)部監(jiān)控自動(dòng)化，具備各元件，蓄電池的自動(dòng)巡檢和報(bào)警功能，現(xiàn)場(chǎng)采用觸摸屏，并有接口與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和無(wú)人值守，具有智能化特點(diǎn)。

    1. 2主要設(shè)備的選型

    （1）蓄電池的選擇

    考慮到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的要求以及今后技術(shù)改造的發(fā)展，選用德國(guó)陽(yáng)光牌閥控式A412/180A鉛酸蓄電池，容量為180Ah，共18節(jié)，該Sonneschein系列蓄電池，具有免維護(hù)閥控全密封自動(dòng)開閉安全閥保護(hù)，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，無(wú)腐蝕液化排出，能量大，內(nèi)阻小，自放電率低，免維護(hù)，壽命長(zhǎng)；

    （2）高頻開關(guān)的選擇

    作為蓄電池組充電及浮充運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，先用3臺(tái)YN-HC22-30自冷高頻開關(guān)并聯(lián)運(yùn)行，作為充電模塊組，采用三相三線制進(jìn)線及先進(jìn)的尖鋒抑制器，EMI濾波，功率因數(shù)高，實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓輸出，與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，此外還具有過(guò)壓、短路、過(guò)溫、過(guò)流等保護(hù)功能，具有電流、電壓手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)整方式，模塊故障時(shí)可自動(dòng)切換，穩(wěn)定性高。

    （3）電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)器的選擇

    為保證控制母線的精度（≤2%），選用DWG2/7-20A/35V型電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，配有自動(dòng)控制電路，大電流直流繼電器和分組降壓硅鏈，調(diào)節(jié)迅速，工作穩(wěn)定。

    （4）監(jiān)控單元設(shè)備選擇

    監(jiān)控單元是直流電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的核心部分，主要由PLC、模擬量巡檢盒（BTS）、支路絕緣巡檢盒（LIS）、觸摸屏、傳感器、總線等構(gòu)成。

    PLC模塊選用西門子公司S7-200系列高速性能模塊，PLC1（CPU226）作為總控模件，PLC2（EM235）作為模擬量處理模件，PLC3（EM222）作為數(shù)字量擴(kuò)展單元及報(bào)警輸出模件，分別控制處理BTS、LTS及高頻開關(guān)的信號(hào)和輸出，選用MT510TV4觸摸屏，有掉電故障檢測(cè)功能，采用EasyBuilderV2.6.1編程軟件，相關(guān)數(shù)據(jù)可以聯(lián)機(jī)打印，電壓、電流傳感器選用CE系列隔離型傳感器。

    （5）其它主要設(shè)備的選擇

    系統(tǒng)選用YN3K220W2逆變電源，容量為3KVA，一路直流輸入，一路交流輸出，電源防雷選用YN-BH01型模塊作為防雷、過(guò)電壓保護(hù)器，直流輸出采用施耐德直流斷路器。

3、系統(tǒng)集成原理

    3.1直流主回路接線

    直流主回路充電模塊組采用功雙回路交流供電，互為備用，自動(dòng)切換，合閘輸出9路，控制輸出15路，各回路安裝傳感器，原理圖如下：

    3．2智能化監(jiān)控原理

    該直流電源的智能化監(jiān)控，是以PLC為核心，由各支路及電池的傳感器（直流電壓、直流電流及開關(guān)量）通過(guò)BTS、LIS的采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，監(jiān)控和自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制，原理框圖：

    模擬量巡檢（BTS）分別對(duì)充電模塊組的輸出電流、電壓、電池的充放電電流、電池電壓、控制母線的電流、電壓、每節(jié)電池的電壓、蓄電池室溫度進(jìn)行巡回檢測(cè)；支路絕緣巡檢（LIS）主要對(duì)輸出回路的絕緣情況進(jìn)行在線檢測(cè)；PLC3（EM222）主要是進(jìn)行數(shù)字量擴(kuò)展，為故障報(bào)警及自動(dòng)調(diào)壓提供輸出控制信號(hào)；PLC2（EM235）對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行處理，控制調(diào)節(jié)充電模塊組的輸出；由PLC1（CPU226）對(duì)系統(tǒng)的LIS、BTS進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)支路各開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)PLC1的RS485接口，在觸摸屏上可以進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)畫面顯示，同時(shí)，由RS232接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)。

4、系統(tǒng)特點(diǎn)

    該系統(tǒng)綜合了高頻開關(guān)模塊化冗余設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，監(jiān)控單元智能化程度較高，監(jiān)控單元采用高性能、高速PLC及外圍電路，顯示操作界面采用人機(jī)界面觸摸屏，可以對(duì)系統(tǒng)中各部件進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描及控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源充電模塊的檢測(cè)控制，單節(jié)電池電壓巡檢，分支回路絕緣檢測(cè)，直流電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，電池組活化等功能，通過(guò)觸摸屏可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)充電模塊、蓄電池組、活化監(jiān)測(cè)，控制母線、絕緣監(jiān)測(cè)，報(bào)警等相關(guān)參數(shù)、曲線、時(shí)間累計(jì)、容量累計(jì)等的瀏覽和設(shè)定、修改，并沒有登錄密碼。

5、結(jié)語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)系統(tǒng)編程試驗(yàn)，工程投入運(yùn)行。運(yùn)行情況表明，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高、可靠性、安全性好，維護(hù)簡(jiǎn)便，達(dá)到了無(wú)人值守的要求，具有良好的品質(zhì)。