本實(shí)用新型屬于水利工程及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種泵站能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大型梯級(jí)泵站是緩解水資源分布不均勻和解決城市缺水的重要水利設(shè)施，在國(guó)民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，此類(lèi)工程一般具有管線長(zhǎng)，流量大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，能耗大等特點(diǎn)，其中運(yùn)行費(fèi)用最大的部分是電費(fèi)，平均約占總運(yùn)行成本的1/3~1/4。至2008年，全國(guó)機(jī)電灌排泵站裝機(jī)容量達(dá)4254.3萬(wàn)kW，其中固定式機(jī)電灌排泵站裝機(jī)2395.3萬(wàn)kW，共有灌排泵站443504處。泵站眾多，其年運(yùn)行耗能巨大，如果按所有機(jī)電灌排泵站每年平均開(kāi)機(jī)20天，每天運(yùn)行20小時(shí)計(jì)算，則每年需要用電約170億kW.h度，電費(fèi)總量相當(dāng)可觀。

另外，目前整體而言我國(guó)泵站的效率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)機(jī)電灌排的大中型泵站平均泵站效率僅30%-50%，甚至有的泵站效率只有20％～30％。也就是說(shuō)，在目前的情況下，泵站所消耗的能源，一半以上做了無(wú)用功。按全國(guó)機(jī)電灌排泵站耗電年均170億kW.h，如果將平均泵站效率由40%提高到60%，則可年均節(jié)電56.66億kW.h度，節(jié)能空間巨大。

為了降低泵站的運(yùn)行能耗，就需要使得泵站在完成其所擔(dān)負(fù)的提水任務(wù)的條件下，尋找一種相對(duì)最佳的運(yùn)行方式，使其產(chǎn)生的效益相對(duì)最大或者說(shuō)在產(chǎn)生相同效益時(shí)消耗的成本最小。因此，當(dāng)前更需要在泵站的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)泵站運(yùn)行的能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)用戶信息以及水文氣象等條件，結(jié)合當(dāng)前的泵站系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，按照經(jīng)濟(jì)合理的原則確定優(yōu)化目標(biāo)并用系統(tǒng)優(yōu)化的方法，求解最優(yōu)運(yùn)行決策，使得泵站在完成任務(wù)的同時(shí)降低運(yùn)行費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高我國(guó)大中型泵站管理和運(yùn)行調(diào)度水平，提高泵站灌溉保證能力、節(jié)約水資源、降低泵站能源單耗，確保泵站充分發(fā)揮效益，本實(shí)用新型提供一種泵站能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種泵站能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)遠(yuǎn)端控制中心，若干泵站，其所屬遠(yuǎn)端控制中心包括分別通過(guò)光傳輸匯聚設(shè)備連接到工業(yè)以太網(wǎng)的內(nèi)部接口服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器、移動(dòng)客服端和PC客服端；所述泵站設(shè)置有光傳輸設(shè)備和直流電源裝置，以及依次連接到泵站交換機(jī)的工作站、采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、打印機(jī)、投影儀、微機(jī)綜合保護(hù)裝置和若干現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置，GPS時(shí)鐘模塊連接到所述工作站，所述泵站交換機(jī)通過(guò)光傳輸設(shè)備連接到工業(yè)以太網(wǎng)。

進(jìn)一步，光傳輸匯聚設(shè)備為OptiX 2500+(Metro 3000)，光傳輸設(shè)備為OptiX Metro 1000。

進(jìn)一步，所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置包括分別連接到第一主控設(shè)備通信接口的進(jìn)線保護(hù)裝置、主變壓器與站用變壓器保護(hù)裝置、出線保護(hù)裝置、主機(jī)保護(hù)裝置、第一通訊單元、錄波器、第一顯示單元。

進(jìn)一步，所述現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置包括第二主控設(shè)備和電源系統(tǒng)，以及分別連接到第二主控設(shè)備通信接口的切換開(kāi)關(guān)、控制按鈕、溫度檢測(cè)儀、第二通訊單元、第二顯示單元、電度表、水位計(jì)、流量計(jì)、壓力傳感器。

進(jìn)一步，所述第一通訊單元、第二通訊單元為網(wǎng)卡，第一顯示單元、第二顯示單元為液晶顯示屏。

進(jìn)一步，所述第一主控設(shè)備或第二主控設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)連接到所述采集服務(wù)器。

進(jìn)一步，所述第一主控設(shè)備或第二主控設(shè)備為PLC可編程控制器。

進(jìn)一步，所述水位計(jì)設(shè)置在泵站的前池和出水池，流量計(jì)設(shè)置在泵站總上水管，壓力傳感器設(shè)置在每臺(tái)水泵機(jī)組出水管與泵站總上水管處。

進(jìn)一步，其特征在于：所述水位計(jì)為脈沖型雷達(dá)水位計(jì)，所述流量計(jì)為外夾式超聲波量水計(jì)，壓力傳感器為HUBA 511。

應(yīng)用本實(shí)用新型構(gòu)建的能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)泵站運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度包括泵站內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度和泵站梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度，具體方法如下：

泵站內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度：

步驟一：找出每個(gè)泵站內(nèi)單臺(tái)與多臺(tái)水泵并聯(lián)組合供水時(shí)的最優(yōu)工況點(diǎn)，這是站內(nèi)優(yōu)化的目標(biāo)；

步驟二：構(gòu)建泵站站內(nèi)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，以泵站的耗能最小為總目標(biāo)。約束條件包括：水量平衡約束和開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)約束。采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求解。求解過(guò)程中，階段變量為水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)，分別為1、2……n,n為本站機(jī)組總臺(tái)數(shù)；狀態(tài)變量為投入運(yùn)行的機(jī)組臺(tái)數(shù)，臺(tái)數(shù)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要的流量確定；決策變量，由于工況不可調(diào)，流量數(shù)值固定。所以對(duì)每臺(tái)機(jī)組即每個(gè)階段決策只有兩種:開(kāi)機(jī)和停機(jī)，若決策開(kāi)機(jī)，流量等于定值，不開(kāi)機(jī)則流量為零；決策輸出變量為機(jī)組的能耗。因此，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，可以求出階段變量的第1階段至第n階段，求出n臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的最小耗能組合，相應(yīng)的機(jī)組配備與組合即為最優(yōu)運(yùn)行組合。

泵站梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度：

步驟一：梯級(jí)間調(diào)度優(yōu)化模型確定。以各泵站的提水揚(yáng)程Hj為關(guān)聯(lián)變量，建立梯級(jí)泵站揚(yáng)程優(yōu)化調(diào)度的模型。優(yōu)化計(jì)算首先由梯級(jí)泵站揚(yáng)程優(yōu)化模型要求關(guān)聯(lián)變量Hj通過(guò)水位變幅從而在可行域內(nèi)進(jìn)行離散，揚(yáng)程實(shí)際上是由進(jìn)水池Hj，出水位Hc組合確定的，需要根據(jù)水位實(shí)際變幅合理確定決策揚(yáng)程間隔大小，求出各級(jí)泵站在揚(yáng)程Hj的最小軸功率。

步驟二：目標(biāo)函數(shù)的確定，以梯級(jí)泵站系統(tǒng)總軸功率最小為目標(biāo)函數(shù)。

步驟三：約束條件：

1）水量平衡約束。相鄰兩級(jí)站之間必須滿足水量平衡。

2）輸水渠道水深約束。級(jí)站渠道的最低、最高水深。

3）最大開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)約束。包含梯級(jí)間每座泵站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)與開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)。

4）揚(yáng)程平衡約束。在一次計(jì)算中，第一級(jí)站的進(jìn)水位Hj1，和最后一級(jí)站的出水位Hc2看作不變。

5）流量約束。各級(jí)泵站的實(shí)際提水流量q應(yīng)大于用戶需要的最小流量，并小于由泵站提水能力決定的最大流量。同時(shí)，要求前一級(jí)站流量大于或等于后一級(jí)站流量。

6）決策約束。各級(jí)泵站的揚(yáng)程由各自的進(jìn)、出水位決定。除第一級(jí)站的進(jìn)水位和最后一級(jí)站的出水位在一次計(jì)算中看作不變值外，其余各進(jìn)出水位均隨泵站區(qū)間的調(diào)蓄狀況(充滿程度)而定。通過(guò)求解，最后求得所有組合狀況下的最小能耗值，從而選擇出并且最終確定出能耗最小情況下的機(jī)組組合狀態(tài),使灌溉能耗達(dá)到最小。

本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)泵站的前池和出水池的水位，機(jī)組的流量，進(jìn)出水管的壓力，機(jī)組的能耗，分水口的流量等水文氣象和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的采集?？刂浦行睦貌杉臄?shù)據(jù)，根據(jù)泵站運(yùn)行調(diào)度的實(shí)際需要，構(gòu)建梯級(jí)泵站運(yùn)行調(diào)度數(shù)學(xué)模型，依據(jù)該數(shù)學(xué)模型可開(kāi)發(fā)出多級(jí)泵站的配水優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)。合理調(diào)度運(yùn)行各級(jí)泵站，滿足灌溉需求的同時(shí)，最大限度節(jié)約能源，獲得灌區(qū)內(nèi)最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1 是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 是本實(shí)用新型的微機(jī)綜合保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本實(shí)用新型的現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種泵站能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)遠(yuǎn)端控制中心1，若干泵站2，所屬遠(yuǎn)端控制中心1包括分別通過(guò)光傳輸匯聚設(shè)備10連接到工業(yè)以太網(wǎng)3的內(nèi)部接口服務(wù)器11、WEB應(yīng)用服務(wù)器12、移動(dòng)客服端13和PC客服端14；所述內(nèi)部接口服務(wù)器11用于移動(dòng)客戶端13與系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)核查等功能。所述泵站2設(shè)置有光傳輸設(shè)備20和直流電源裝置4，以及依次連接到泵站交換機(jī)21的工作站22、采集服務(wù)器23、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24、打印機(jī)25、投影儀26、微機(jī)綜合保護(hù)裝置28和若干現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置（29），GPS時(shí)鐘模塊27連接到所述工作站22，所述泵站交換機(jī)21通過(guò)光傳輸設(shè)備20連接到工業(yè)以太網(wǎng)3。

為了保證通信網(wǎng)絡(luò)高效、可靠、穩(wěn)定，通過(guò)“星型+總線型”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署網(wǎng)絡(luò)干線，即現(xiàn)地泵站2的局域網(wǎng)通過(guò)光傳輸設(shè)備10 OptiX Metro 1000鏈接到遠(yuǎn)端控制中心1的光傳輸匯聚設(shè)備20 OptiX 2500+(Metro 3000)，所述遠(yuǎn)端控制中心1同樣自建局域網(wǎng)，并可以對(duì)聯(lián)網(wǎng)泵站2的能效進(jìn)行監(jiān)控、以及對(duì)泵站2的運(yùn)行進(jìn)行控制管理。每個(gè)泵站2又分布式設(shè)有若干現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29。當(dāng)泵站2數(shù)量較多時(shí)，還可采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，例如二級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，即遠(yuǎn)端控制中心1分設(shè)若干條光纜路由，每條光纜路由分別鏈接多個(gè)泵站2。遠(yuǎn)端控制中心1局域網(wǎng)采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，泵站2的局域網(wǎng)采用快速以太網(wǎng)或者光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建局域網(wǎng)絡(luò)。

如圖2所示，為了對(duì)泵站2的進(jìn)線、出線、主變壓器與站用變壓器、主機(jī)等設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，本實(shí)用新型提供了分別單獨(dú)安裝于各自高壓開(kāi)關(guān)柜低壓儀表室內(nèi)或者組屏安裝的泵站微機(jī)綜合保護(hù)裝置28，所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置28包括分別連接到第一主控設(shè)備280通信接口的進(jìn)線保護(hù)裝置281、主變壓器與站用變壓器保護(hù)裝置282、出線保護(hù)裝置283、主機(jī)保護(hù)裝置284、第一通訊單元285、錄波器286、第一顯示單元287。

優(yōu)選的，第一主控設(shè)備280為PLC控制器，采用施耐德CPU、模塊、觸摸屏、按鈕等。進(jìn)線保護(hù)裝置281 為PSM692U數(shù)字式保護(hù)裝置，主變壓器與站用變壓器保護(hù)裝置282為PST-693數(shù)字式保護(hù)裝置，出線保護(hù)裝置283為PSM692U數(shù)字式保護(hù)裝置，主機(jī)保護(hù)裝置284為PSC691U數(shù)字式保護(hù)裝置。

所述進(jìn)線保護(hù)裝置281的配置包括限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、接地故障告警、控制回路斷線告警等。對(duì)其三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

所述主變壓器與站用變壓器保護(hù)裝置282的配置包括限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、PT斷線告警、溫度保護(hù)、接地故障告警、控制回路斷線告警等。對(duì)其三相電流、有功功率、無(wú)功功率以及計(jì)量有功電度、無(wú)功電度及溫度測(cè)量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

所述出線保護(hù)裝置283的配置包括限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、接地故障告警、控制回路斷線告警等。對(duì)其三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

所述主機(jī)保護(hù)裝置284的配置包括限時(shí)速斷保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低電壓保護(hù)、零序電流保護(hù)、溫度保護(hù)、PT斷線告警、接地故障告警、控制回路斷線告警等。對(duì)其三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)及主機(jī)溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

所述第一主控設(shè)備280對(duì)斷路器工作位置信號(hào)、控制回路斷線信號(hào)、隔離開(kāi)關(guān)位置信號(hào)（手車(chē)工作、試驗(yàn)位置信號(hào)）、裝置本身的自檢、斷路器事故跳閘信號(hào)、母線接地信號(hào)、控制方式遠(yuǎn)方/就地轉(zhuǎn)換信號(hào)、各種保護(hù)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

第一通訊單元285為網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)通信模塊，微機(jī)綜合保護(hù)裝置28通過(guò)第一通訊單元285將所有信息實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24，并能接收泵站2工作站22或遠(yuǎn)端控制中心1的各種控制操作及保護(hù)定值、保護(hù)投退、測(cè)量精度調(diào)校系數(shù)等各種配置參數(shù)。

所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置28通過(guò)所述錄波器286對(duì)故障進(jìn)行錄波和對(duì)事件進(jìn)行記錄，故障錄波功能將故障前、故障中、故障后的電壓、電流、斷路器狀態(tài)和保護(hù)信息完整真實(shí)的記錄下來(lái)，記錄長(zhǎng)度要求大于100個(gè)周波，為進(jìn)行故障分析提供依據(jù)。錄波器啟動(dòng)采用多種觸發(fā)方式。事件記錄功能包括：保護(hù)動(dòng)作信息、斷路器/隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化、保護(hù)功能的投入/退出、本地/遠(yuǎn)方切換、聯(lián)鎖控制命令、自檢告警等，在線記錄事件量要求達(dá)到30條以上，時(shí)間精度小于2ms，具有掉電不丟失功能。

所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置28的第一顯示單元287為L(zhǎng)CD液晶屏。具有友好的人機(jī)界面，可視化操作。顯示內(nèi)容包括運(yùn)行參數(shù)、故障信息和事件記錄、保護(hù)定值等。工作、告警、故障、斷路器位置、遠(yuǎn)控、通訊工作的是否正?？梢訪ED指示燈分別表示。

所述泵站2的交換機(jī)21、工作站22、采集服務(wù)器23、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24、打印機(jī)25、投影儀26等監(jiān)控設(shè)備設(shè)于泵站廠房控制室或者管理房?jī)?nèi)，通過(guò)泵站光纖局域網(wǎng)或者普通局域網(wǎng)將若干現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)（如機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、水位曲線、流量等）上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24。工作站22顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)，所述泵站2一般不設(shè)UPS電源，電源采用逆變電源柜方式經(jīng)逆變后供電，逆變電源柜電源取用直流屏電池。

本實(shí)用新型主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理功能、統(tǒng)計(jì)與計(jì)算功能、參數(shù)在線修改、控制與調(diào)節(jié)功能、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)記錄及生產(chǎn)管理、畫(huà)面顯示、語(yǔ)音報(bào)警、人機(jī)聯(lián)系、系統(tǒng)自檢、自動(dòng)重啟動(dòng)、系統(tǒng)診斷等功能。采用交互式人機(jī)對(duì)話方式實(shí)現(xiàn)各種能效的監(jiān)測(cè)，采用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行查詢、操作使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單、方便、靈活。采用多窗口方式提供操作人員與監(jiān)控系統(tǒng)的接口，包括系統(tǒng)窗口，圖形顯示、控制窗口、時(shí)鐘、報(bào)警、控制任務(wù)窗口等。畫(huà)面調(diào)用有人工召喚和自動(dòng)調(diào)用兩種方式。人工召喚方式是選中相應(yīng)對(duì)象后調(diào)出；自動(dòng)方式為事件發(fā)生時(shí)自動(dòng)彈出。人機(jī)接口具有權(quán)限管理功能，不同職責(zé)的運(yùn)行維護(hù)人員有不同等級(jí)的操作權(quán)限，每種權(quán)限有其特定的應(yīng)用范圍，以保證系統(tǒng)的安全性。值班人員能在操作員工作站22上方便準(zhǔn)確調(diào)用畫(huà)面；實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和設(shè)備的投入與退出；修改限值；控制命令下發(fā)；設(shè)置和修改各種參數(shù)；召喚打??；事件確認(rèn)；報(bào)警設(shè)置；日期設(shè)置；打印周期及打印設(shè)備的設(shè)置；方便地完成修改運(yùn)行方式，負(fù)荷給定值、限值等。

所述現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29向下接收各類(lèi)傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信息，對(duì)泵站2的主輔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行參數(shù)及測(cè)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、工程量化，如每個(gè)泵站的前池和出水池的水位，機(jī)組的流量，進(jìn)出水管的壓力，機(jī)組的能耗，分水口的流量等，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24，作為系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視、告警、控制、制表，計(jì)算和處理的依據(jù)，數(shù)據(jù)采集的對(duì)象分為模擬量、開(kāi)關(guān)量、溫度量等。

如圖3所示，所述現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29包括第二主控設(shè)備290和電源系統(tǒng)291，以及分別連接到第二主控設(shè)備290通信接口的切換開(kāi)關(guān)292、控制按鈕293、溫度檢測(cè)儀294、第二通訊單元295、第二顯示單元296、電度表297、水位計(jì)298、流量計(jì)299、壓力傳感器300。

優(yōu)選的，第二主控設(shè)備290為PLC控制器，采用施耐德CPU、模塊、觸摸屏、按鈕等。第二通訊單元295為網(wǎng)卡等通信模塊，第二顯示單元296為L(zhǎng)CD液晶顯示屏。

所述第二主控設(shè)備290通過(guò)以太網(wǎng)3連接到采集服務(wù)器23。

獲得精確的水位數(shù)據(jù)，是優(yōu)化調(diào)度的前提，所述水位計(jì)298設(shè)置在泵站2的前池和出水池，流量計(jì)299設(shè)置在泵站2總上水管，壓力傳感器300設(shè)置在每臺(tái)水泵機(jī)組出水管與泵站2總上水管處。

為了適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境，所述水位計(jì)298為脈沖型雷達(dá)水位計(jì)。由于一般泵站水泵出水管相對(duì)口徑較大，所述流量計(jì)299為外夾式超聲波量水計(jì)，壓力傳感器（301）為HUBA 511系列。

本實(shí)用新型對(duì)于溫度的測(cè)量方式如下，由于電機(jī)溫度檢測(cè)點(diǎn)比較多，為了節(jié)省投資，不采用溫度模塊檢測(cè)的方法，而采用溫度檢測(cè)儀294對(duì)多臺(tái)電機(jī)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)modbus通用協(xié)議將采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)現(xiàn)場(chǎng)PLC。每臺(tái)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29均裝配有24路溫度檢測(cè)儀294，將所屬機(jī)組溫度接入該監(jiān)測(cè)裝置29的溫度檢測(cè)儀294。監(jiān)測(cè)裝置29的PLC配置電源模塊、CPU模塊、以太網(wǎng)通信口、開(kāi)關(guān)量模塊和模擬量模塊（I/O點(diǎn)數(shù)留有20％的容量裕度）。為了確保機(jī)組的安全，關(guān)鍵部位溫度值比如水泵與電機(jī)軸瓦溫度用PLC的溫度模塊直接監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型選用NRC-003D電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)儀，實(shí)際實(shí)施時(shí)可以考慮選用其它的電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)儀。

本實(shí)用新型對(duì)于模擬量的采集方式如下，其中模擬量分為電氣模擬量、非電氣模擬量。電氣模擬量信號(hào)的采集，可以采用交流采樣實(shí)現(xiàn)，定時(shí)采集CT、PT的電流、電壓信號(hào)，計(jì)算得出有關(guān)的電流、電壓、功率、頻率等數(shù)值。非電氣模擬量和部分電氣模擬量采用4～20mA模擬量采集實(shí)現(xiàn)，對(duì)模擬量信號(hào)的處理包括回路斷線檢測(cè)、數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標(biāo)度換算、梯度計(jì)算、越限判斷及越限報(bào)警，最后經(jīng)工程及格式化處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24。

本實(shí)用新型對(duì)于開(kāi)關(guān)量的采集方式如下，其中開(kāi)關(guān)量包括事件順序記錄（SOE）開(kāi)關(guān)量和普通開(kāi)關(guān)量?jī)煞N。SOE開(kāi)關(guān)量指事故、斷路器分合及重要電氣、保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)。所述現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29采用快速掃查方式檢測(cè)這些動(dòng)作信號(hào)并以毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率進(jìn)行記錄。普通開(kāi)關(guān)量是指除SOE開(kāi)關(guān)量以外的各類(lèi)故障信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、隔離開(kāi)關(guān)位置、設(shè)備狀態(tài)等?，F(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29對(duì)普通開(kāi)關(guān)量的采集為定時(shí)掃查方式。對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的處理包括光電隔離、硬件及軟件濾波、基準(zhǔn)時(shí)間補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、啟動(dòng)相關(guān)量處理功能（如啟動(dòng)事件順序記錄、事故報(bào)警、自動(dòng)推出畫(huà)面以及自動(dòng)停機(jī)等），最后經(jīng)格式化處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24。

本實(shí)用新型配備全電子多功能電度表297測(cè)量機(jī)組、進(jìn)線的有功/無(wú)功電度等參數(shù)。

本實(shí)用新型利用上述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)泵站的前池和出水池水位監(jiān)測(cè)，機(jī)組流量監(jiān)測(cè)，進(jìn)出水管壓力監(jiān)測(cè)，機(jī)組能耗監(jiān)測(cè)，渠系水位監(jiān)測(cè)，分水口流量監(jiān)測(cè)。

在傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中，所述現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29的通信方案如下：

（1）作為系統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)與泵站級(jí)進(jìn)行通信，通過(guò)PLC直接與以太網(wǎng)連接，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息，接受其下行的控制命令并將執(zhí)行結(jié)果回送主控級(jí)。

（2） 與各種智能采集裝置等設(shè)備的通信，監(jiān)測(cè)裝置29設(shè)置有與多功能電度表和溫度巡檢儀等裝置的通信接口。

（3）接收GPS時(shí)鐘模塊27的同步信號(hào)，使各個(gè)監(jiān)測(cè)裝置29的采樣時(shí)間、采集頻率等信息同步。

每臺(tái)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)裝置29要求分別單獨(dú)組屏，離墻安裝，布置于機(jī)組層內(nèi)。通過(guò)切換開(kāi)關(guān)292、控制按鈕293實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)功能與現(xiàn)地操作功能。同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)地光纖環(huán)網(wǎng)或者以太網(wǎng)與所屬采集服務(wù)器23、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器24鏈接。

本實(shí)用新型的直流電源裝置4為微機(jī)型直流電源裝置，具有充電饋電屏、電池屏各一塊，安裝于控制室內(nèi)。直流電源裝置4具有逆變功能，輸出交流220V電源供給監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備。直流電源采用一路380V或者220V交流電源供電，平時(shí)輸出交流220V電源供給系統(tǒng)設(shè)備用；當(dāng)交流電源失電時(shí)，由蓄電池逆變?yōu)榻涣?20V電源供電，以確保系統(tǒng)設(shè)備電源可靠，蓄電池采用高可靠長(zhǎng)壽命產(chǎn)品。

微機(jī)型直流電源屏的技術(shù)參數(shù)：1）直流屏采用三相四線380V或者220V交流電源供電；2）輸入電壓適應(yīng)范圍：380VAC±10％或者220VAC±10％ 三相50Hz±2%；3）輸出額定直流電壓：230VDC（15路），穩(wěn)壓精度標(biāo)稱(chēng)值0.01%，最大0.5%；4）蓄電池額定容量：65Ah～80Ah；6）設(shè)備負(fù)載等級(jí)：Ⅰ級(jí)連續(xù)運(yùn)行；7）逆變裝置：輸出額定交流電壓220VAC

蓄電池性能：1）額定電壓：12V；2）20小時(shí)放電額定容量C20：65Ah～80Ah；3）放電電流I20：5000mA

高頻開(kāi)關(guān)：高頻開(kāi)關(guān)采用N+1冗余配置，所選模塊均帶有先進(jìn)的的動(dòng)態(tài)勻流電路，多模塊并聯(lián)或系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)自動(dòng)均流，若一臺(tái)模塊故障，即自動(dòng)退出，其它各臺(tái)自動(dòng)均分負(fù)荷，以提高設(shè)備的可靠性。

通訊：直流系統(tǒng)具有液晶顯示功能，提供RS-485通訊接口（modbus RTU規(guī)約），向上輸送各種測(cè)量參數(shù)和信號(hào)。信號(hào)包括輸出接地報(bào)警、電壓過(guò)高、電壓過(guò)低、熔絲報(bào)警、電池過(guò)放報(bào)警等，系統(tǒng)達(dá)到遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)功能。

測(cè)量、保護(hù)：直流系統(tǒng)測(cè)量選用數(shù)字表式計(jì)。配置直流電壓表和直流電流表。直流系統(tǒng)具有蓄電池電壓自動(dòng)檢測(cè)和絕緣檢測(cè)等功能，需配備完善的自動(dòng)保護(hù)，輸出過(guò)載和短路保護(hù)、輸出過(guò)電壓保護(hù)、輸入浪涌保護(hù)、輸入欠電壓保護(hù)、電池過(guò)放電保護(hù)、防雷擊保護(hù)。

應(yīng)用本實(shí)用新型構(gòu)建的能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)泵站運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度包括泵站內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度和泵站梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度，具體方法如下：

泵站內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度：

步驟一：找出每個(gè)泵站內(nèi)單臺(tái)與多臺(tái)水泵并聯(lián)組合供水時(shí)的最優(yōu)工況點(diǎn)，這是站內(nèi)優(yōu)化的目標(biāo)；

步驟二：構(gòu)建泵站站內(nèi)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，以泵站的耗能最小為總目標(biāo)。約束條件包括：水量平衡約束和開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)約束。采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求解。求解過(guò)程中，階段變量為水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)，分別為1、2……n,n為本站機(jī)組總臺(tái)數(shù)；狀態(tài)變量為投入運(yùn)行的機(jī)組臺(tái)數(shù)，臺(tái)數(shù)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要的流量確定；決策變量，由于工況不可調(diào)，流量數(shù)值固定。所以對(duì)每臺(tái)機(jī)組即每個(gè)階段決策只有兩種:開(kāi)機(jī)和停機(jī)，若決策開(kāi)機(jī)，流量等于定值，不開(kāi)機(jī)則流量為零；決策輸出變量為機(jī)組的能耗。因此，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，可以求出階段變量的第1階段至第n階段，求出n臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的最小耗能組合，相應(yīng)的機(jī)組配備與組合即為最優(yōu)運(yùn)行組合。

泵站梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度：

步驟一：梯級(jí)間調(diào)度優(yōu)化模型確定。以各泵站的提水揚(yáng)程Hj為關(guān)聯(lián)變量，建立梯級(jí)泵站揚(yáng)程優(yōu)化調(diào)度的模型。優(yōu)化計(jì)算首先由梯級(jí)泵站揚(yáng)程優(yōu)化模型要求關(guān)聯(lián)變量Hj通過(guò)水位變幅從而在可行域內(nèi)進(jìn)行離散，揚(yáng)程實(shí)際上是由進(jìn)水池Hj，出水位Hc組合確定的，需要根據(jù)水位實(shí)際變幅合理確定決策揚(yáng)程間隔大小，求出各級(jí)泵站在揚(yáng)程Hj的最小軸功率。

步驟二：目標(biāo)函數(shù)的確定，以梯級(jí)泵站系統(tǒng)總軸功率最小為目標(biāo)函數(shù)。

步驟三：約束條件：

1）水量平衡約束。相鄰兩級(jí)站之間必須滿足水量平衡。

2）輸水渠道水深約束。級(jí)站渠道的最低、最高水深。

3）最大開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)約束。包含梯級(jí)間每座泵站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)與開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)。

4）揚(yáng)程平衡約束。在一次計(jì)算中，第一級(jí)站的進(jìn)水位Hj1，和最后一級(jí)站的出水位Hc2看作不變。

5）流量約束。各級(jí)泵站的實(shí)際提水流量q應(yīng)大于用戶需要的最小流量，并小于由泵站提水能力決定的最大流量。同時(shí)，要求前一級(jí)站流量大于或等于后一級(jí)站流量。

6）決策約束。各級(jí)泵站的揚(yáng)程由各自的進(jìn)、出水位決定。除第一級(jí)站的進(jìn)水位和最后一級(jí)站的出水位在一次計(jì)算中看作不變值外，其余各進(jìn)出水位均隨泵站區(qū)間的調(diào)蓄狀況(充滿程度)而定。通過(guò)求解，最后求得所有組合狀況下的最小能耗值，從而選擇出并且最終確定出能耗最小情況下的機(jī)組組合狀態(tài),使灌溉能耗達(dá)到最小。