泵站電氣自動化控制中智能化技術應用

馬繼強

(甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400)

不管是在農業生產，還是工業、生活用水方面，泵站系統都發揮著非常重要的作用，在多個領域中都屬于重要工程的范疇。景泰川電力提灌工程（簡稱景電工程）是跨省區、高揚程、多梯級、大流量的電力提灌工程，位于甘肅省中部，灌區位于騰格里沙漠南緣，干旱少雨、風沙多，灌溉水源來自從黃河提水。景電工程共有泵站43 座，在整個泵站系統中，有著非常多的機電設備，因此如果仍然沿用傳統的電氣自動化控制系統來對設備進行管控的話，不僅會給人力資源帶來巨大的浪費，其整個設備管控過程還存在著非常大的安全隱患。此時如果能夠對智能化技術進行合理使用，就能夠在一定程度上實現對整個泵站電氣自動化控制系統的全面、高效的優化，不僅能夠使機電設備的安全、穩定運行得到可靠的保障，而且逐步實現泵站“無人值班、少人值守”的運行模式，從而達到減員增效的目的。

1.智能化技術概述

所謂智能化技術，其指的并不是某一類技術，而是某個技術群體的總稱，智能化技術是在社會和科學快速發展的過程中形成的，涉及計算機互聯網技術、行業技術、信息技術以及智能化控制技術，是一個綜合的技術單位，涉及的學科知識也非常的廣泛。而對于泵站電氣自動化系統來說，智能化技術的應用，是對傳統控制模式的一種沖擊，不僅能夠對電氣自動化控制系統中的整個工作流程進行優化，提高整個電氣控制工作的高效性和便捷性，還能夠使整個泵站機組的運行管理效率得到顯著的提升。

2.智能化技術在泵站電氣自動化控制中的應用方向

2.1 控制系統設計優化

當前階段大多數的泵站系統都是由電機、水泵以及油箱三部分組成的，因此在管控工作開展的過程中，通常會以智能化技術作為重要基礎，對整個泵站電氣自動化控制系統進行全面的優化處理，這樣就能夠在一定程度上使整個控制系統的數據智能化處理能力得到大幅的提升，并且在這樣的運行背景之下，控制系統能夠結合泵站內電氣設備的運行參數，對電氣設備的運行狀態做出精準的判斷，之后在結合設備的實際運行情況，針對性采取智能化控制措施。這樣，即使系統需要控制較多的電氣設備，但是不同子系統之間的反饋響應配合都能夠得到可靠的保障，最終能夠實現提升泵站自動化控制水平的目的。

2.2 系統故障的排查和診斷

由于泵站內部存在著大量的電氣設備，在實際運行的過程中，設備發生故障的概率相對來說也比較高，因此為了使系統的穩定運行得到可靠的保障，做好系統內部的故障排查和診斷工作是非常重要的。當前階段，對于故障排查和診斷系統的建立來說，一般是通過智能化技術來實現，在各種不同類型傳感器的作用下，能夠對設備電路電源、排水管道的壓力等數據信息進行全面的實時監測，并且可以將部分重要的參數信息直接傳輸到控制系統中?？刂葡到y在接收到設備運行的相關參數之后，專家系統等智能化技術手段就會直接介入，對運行參數的變化情況進行展開細致的分析，這樣就能夠及時發現設備運行過程中存在的故障和安全隱患，并且可以初步判定故障波及的范圍以及導致故障出現的原因，對故障診斷速度的提升以及故障診斷效率的提升都有著顯著的作用。

2.3 系統控制功能創新

在對泵站的電氣自動化控制系統進行設計時，智能化技術更多的是應用在對系統控制的優化創新方面，例如在對傳統控制系統中，比較復雜的人機交互界面進行設計控制時，智能化技術的應用效果就能夠得到充分發揮，此時可以通過智能化技術來對各項控制功能進行圖形的模擬，將復雜的人機交互界面通過圖形的方式來表示具體的功能，這樣即使參與系統控制工作的人員非專業人員，在經過簡單系統的培訓之后，能夠對人機交互界面進行正確的操作。對于部分特殊的控制需求來說，還可以通過圖形化的人機交互界面來進行快速的程序編制。在對系統設備進行調試的過程中，還可以利用高性能的PLC 插件來使整個系統的控制性能得到進一步的提升，這樣在泵站系統運行的過程中，就能夠更好為泵站系統提供在線調試、標準程序等重要的修改功能，管理人員在后續操作的過程中，也可以結合不同設備的調試需求來建立相應的個性化程序。

2.4 系統智能安全防范

隨著電氣自動化技術的不斷融合與發展，電氣自動化技術已經被應用在各個行業的發展中，并且也取得了非常好的應用效果，但是隨著電氣自動化系統的大規模推廣使用，系統內部也存在著越來越多的網絡安全風險，這些風險也成為影響電氣自動化控制系統運行穩定性的重要因素之一。對于泵站電氣自動化控制系統來說，在其運行的過程中非常容易受到網絡病毒的侵擾，因此我們可以靈活運用智能技術在自主學習方面的優勢，建立一個科學、完善的主機防護系統，為了使該系統的功能性和安全性得到可靠的保障，必須要能夠確保該系統具有防火墻和病毒查殺等多項功能，同時在防護系統運行的過程中，還能夠對一些未知特征的病毒進行主動的收集與探測，并且要能夠對整個病毒特征庫進行持續的更新。隨著整個主機防護系統運行時間的不斷延長，其防范已知病毒和未知病毒的能力都會得到大幅的提升，這樣對整個泵站電氣自動化控制系統運行安全性和穩定性的提升來說，也有著非常重要的作用和意義。

3.智能化技術在泵站電氣自動化控制中的具體應用

3.1 專家系統

對于泵站內部的電氣設備來說，其運行會受到流量、壓力以及各項參數信息的影響，因此為了使整體的影響程度降至最低，在系統設計的最初階段，就要能夠通過復雜的計算來對各項參數的標準值進行確認，從而為后期設備調試工作的開展提供指導，同時也能夠使通過調試的設備始終處于最佳的運行狀態。泵站系統的運行，涉及多種電氣設備，不同電氣設備之間運行參數的相關信息是非常復雜的，僅僅想要通過電氣自動化控制系統的理論計算和程序預設操作，來實現對泵機組以及相關電氣設備的科學調試，是非常困難的。如果伴隨著腐蝕、磨損以及參數信息的影響，設備更是難以達到最理想的運行狀態。為了使這方面的問題得到更好的解決，就需要運用到智能化技術中的專家系統，并以此為基礎建立由知識庫、數據庫、推理機等多個部分聯合組成的專家智能控制系統，同時可以以理論計算和設備的運行調試結果為依據，通過對專家決策過程的模擬，來實現對各設備不同運行狀態下所可能出現的問題推理，最終就能夠以推理結果為依據，來開展針對性的設備調試工作。

3.2 神經網絡

不管是泵站機組的設計、試驗還是運行過程，都需要通過專業的測試來對設備的工況性能有著明確地了解，并且還要根據測試結果，制作相應的性能曲線，為后續泵站機組設備在線監測、自適應控制工作的開展提供可靠的依據。但是，對于性能實測方法來說，其本身的測試成本相對來說比較高，而對于基于模型機器數據或者是設備的部分數據進行換算的話，換算結果容易受到假設準確性以及測試條件準確性的影響和限制，因此大多數情況下，還會通過智能化神經網絡技術，在有限離散數據的基礎上，對泵站機組展開大范圍的連續測試。這樣的話，在人工神經網絡技術的支持下，就可以結合泵站機組設備的相關特性，建立相應的BP 神經網絡，通過BP 神經網絡就能夠實現對設備的個性化參數的計算。與此同時，還可以采用LM、帶動量項等算法形式，對建立完善的BP 神經網絡進行綜合的訓練，并且和可以將訓練所得出的數據信息，進行適當的歸一化線性變化處理，隨著訓練樣本數量的不斷增加，整個神經網絡的預測能力也會得到進一步的提升，在這樣的背景下，即使不開展相應的實測工作，也能夠使整個泵站機組性能曲線的預測準確性得到可靠的保障。

圖1 泵站PLC 自動化控制系統

3.3 模糊邏輯

模糊控制系統也是泵站電氣自動化系統智能控制技術的重要組成之一，模糊控制系統本身是一種具有反饋通道、閉環結構數字化控制系統，雖然該系統也是以計算機控制技術作為主要的技術和操作基礎，但是在實際運行的過程中，也可以利用智能化模糊控制器來實現對人工控制經驗的模擬。在對泵站電氣自動化控制系統進行設計時，肯定會因為不同的功能需求，需要面臨非常復雜的電氣設備控制要求，此時如果能夠科學運用模糊控制系統，來對各種設備不同運行狀態下的參數進行近似計算的，并依據負荷變化、流量變化等不確定影響因素，來建立相應的隸屬參數，就能夠使控制經驗和具體的設備運行狀態對應起來，最終實現對整個泵站設備的智能化自動控制。

3.4 故障診斷應用

故障診斷技術也是電氣自動化智能控制技術的核心之一，在故障診斷技術應用之前，首先需要明確的是自動控制系統的屬性。其屬于一個動態變化的系統，因此在實操工作開展的過程中，可能會出現非常多的意料之外的故障。對于這部分的故障來說，要想在很短的時間內，通過人工檢測的方式是很難發現的，無法做到及時有效地診斷和處理，因此會對整個電氣系統的穩定運行帶來較大影響。而如果能夠將智能化技術應用其中，就可以對各機械設備之間的相關器件進行有效控制，并且可以開展高效的檢測工作，在檢測過程中需要注意的是，要能夠對機械運行過程中產生的數據信息，進行動態收集整理，這樣一旦系統運行出現故障，就能夠在最短時間內進行排查，大大降低故障排查工作的工作量，并且使整個系統的運行風險大大降低。

4.結語

總而言之，智能化技術在泵站自動化控制系統中的應用，已經成為行業發展和技術發展的必然趨勢，近些年來智能化技術在電氣自動化控制系統中的多個領域都得到了廣泛的應用，也結合實際需求衍生處理多種類型的智能化控制系統，包括專家系統、模糊控制等智能化技術，不僅是對泵站機組自動化系統的一種優化升級，還在一定程度上推動了整個泵站自動化控制系統的進一步發展。