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0引言

    泗陽第二抽水站是南水北調(diào)東線工程第四梯級站，也是江蘇省淮水北調(diào)第一梯級站，該站裝設(shè)單機流量30m3/s立式軸流泵機組兩臺套，設(shè)計揚程6.0m，配套立式同步電動機單機功率為2800KW，設(shè)35KV戶內(nèi)變電所一座，工程于1997年3月正式投入運行。

    泗陽第二抽水站原設(shè)計采用的GNC-40型鎘鎳蓄電池組，容量為40Ah。由于設(shè)計時沒有充分考慮到綜合自動化系統(tǒng)的要求，且經(jīng)過多年運行后，電池組老化，容量下降嚴重，維護工作量增大，不能滿足工程運行需要，特別是計算機監(jiān)控系統(tǒng)運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，高可靠性及維護簡單、維護周期長等特點，性價比高。

    （2）蓄電池組要求安全性高，免維護，壽命長，能為泵站的控制、保護、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，為全站計算機提供可靠的備用電源，取代原UPS功能，實現(xiàn)交流電源斷電時的自動切換。

    （5）系統(tǒng)內(nèi)部監(jiān)控自動化，具備各元件，蓄電池的自動巡檢和報警功能，現(xiàn)場采用觸摸屏，并有接口與綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和無人值守，具有智能化特點。

    1. 2主要設(shè)備的選型

    （1）蓄電池的選擇

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

    （2）高頻開關(guān)的選擇

    作為蓄電池組充電及浮充運行的關(guān)鍵設(shè)備，先用3臺YN-HC22-30自冷高頻開關(guān)并聯(lián)運行，作為充電模塊組，采用三相三線制進線及先進的尖鋒抑制器，EMI濾波，功率因數(shù)高，實現(xiàn)恒流、恒壓輸出，與上位機實現(xiàn)“四遙”功能，此外還具有過壓、短路、過溫、過流等保護功能，具有電流、電壓手動、自動調(diào)整方式，模塊故障時可自動切換，穩(wěn)定性高。

    （3）電壓自動調(diào)節(jié)器的選擇

    為保證控制母線的精度（≤2%），選用DWG2/7-20A/35V型電壓自動調(diào)節(jié)裝置，配有自動控制電路，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)實現(xiàn)智能化運行的核心部分，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)字量擴展單元及報警輸出模件，分別控制處理BTS、LTS及高頻開關(guān)的信號和輸出，選用MT510TV4觸摸屏，有掉電故障檢測功能，采用EasyBuilderV2.6.1編程軟件，相關(guān)數(shù)據(jù)可以聯(lián)機打印，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、過電壓保護器，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BTS、LIS的采樣，進行數(shù)據(jù)的采集，監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)、控制，原理框圖：

    模擬量巡檢（BTS）分別對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、蓄電池室溫度進行巡回檢測；支路絕緣巡檢（LIS）主要對輸出回路的絕緣情況進行在線檢測；PLC3（EM222）主要是進行數(shù)字量擴展，為故障報警及自動調(diào)壓提供輸出控制信號；PLC2（EM235）對輸入的模擬量進行處理，控制調(diào)節(jié)充電模塊組的輸出；由PLC1（CPU226）對系統(tǒng)的LIS、BTS進行控制調(diào)節(jié)，同時對支路各開關(guān)狀態(tài)進行監(jiān)測，通過PLC1的RS485接口，在觸摸屏上可以進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，自動控制調(diào)節(jié)畫面顯示，同時，由RS232接口實現(xiàn)與上位機的聯(lián)網(wǎng)。

4、系統(tǒng)特點

    該系統(tǒng)綜合了高頻開關(guān)模塊化冗余設(shè)計技術(shù)和計算機技術(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界面觸摸屏，可以對系統(tǒng)中各部件進行實時掃描及控制，可以實現(xiàn)對電源充電模塊的檢測控制，單節(jié)電池電壓巡檢，分支回路絕緣檢測，直流電壓自動調(diào)節(jié)，電池組活化等功能，通過觸摸屏可以方便地實現(xiàn)對充電模塊、蓄電池組、活化監(jiān)測，控制母線、絕緣監(jiān)測，報警等相關(guān)參數(shù)、曲線、時間累計、容量累計等的瀏覽和設(shè)定、修改，并沒有登錄密碼。

5、結(jié)語

    經(jīng)過系統(tǒng)編程試驗，工程投入運行。運行情況表明，系統(tǒng)操作簡單，自動化程度高、可靠性、安全性好，維護簡便，達到了無人值守的要求，具有良好的品質(zhì)。