大禹渡一级泵站电气设备优化选型及监控系统开发研究

摘要

泵站工程作为利用机电提水设备和配套建筑，给水增加能量，达到兴利除害的综合性系统工程。泵站工程担负着排水灌溉的重要任务，对国家的经济发展和保护人民的财产安全，具有重要的意义。泵站电气设计是泵站设计中的重要部分，关系着泵站机组能否安全运行。但目前我国大部分泵站在电气方面还是相当落后的，在电气控制上，自动化监控程度较低，在管理水平上，没有形成区域化的网络，在设备选型上，缺乏科学性。随着国民经济的快速发展，泵站电气设备的技术有了长足的进步，选择经济合理的电气设备以确保供水工程的安全稳定运行已成为该学科面对的重要课题。
　　本文以探讨供水泵站电气设备的优化选型为目的，以大禹渡供水泵站一级站为研究对象，面向中国国情，探讨供水泵站建设和运行中的电气设计、设备选型及实现控制的技术，以期为未来供水泵站的电气设计提供技术支持。
　　研究主要内容如下:1）供水泵站电气设计的研究现状分析;2）大禹渡供水泵站一级站电气设备的优化选型研究;3）大禹渡供水泵站一级站主接线的优化设计;4）结合太原理工大学供水实验室供水系统进行计算机监控系统的开发研究。
　　对于主电动机，在考虑容量确定的基础上，重点选择无刷双馈电动机取代传统电动机，以降低调速系统、线路损耗和无功功率补偿装置的投资为主要目标;对于站用变压器的选型以冷却方式、接线型式、容量和台数确定为研究目标，根据泵站运行状况，在明确主接线型式的前提下，通过技术比较和经济比较确定最适合的方案。
　　引进现代技术，以自动控制，少人值守或者无人值守为研究目标，将四合一微机集控装置与现代自动化技术相结合，以太原理工大学供水实验室供水系统为对象，进行开发研究。
　　本论文研究主要结论:1）考虑到泵站水泵电机的数量及泵站运行工况，主接线采用6kV、0.4kV侧采用单母线分段接线方式，以期提高系统运行的可靠性，论文中提出采用单母线分段接线方式，结合了现代电力系统发展的要求，具有创新性.2）大禹渡泵站一级站变压器优化选型中，为了满足泵站电气设计安全、环保、节能、快速的要求，考虑到干式变压器具有较强的过载能力和耐雷冲击性能，且损耗低、节约资源、节省空间、维修方便，本论文选用全密封式变压器结构类型，接线方式采用三角形型式;3）结合太原理工大学供水实验室探讨供水泵站，引进现代技术，实现监控系统的数据采集和数据分析的结合，以期提高供水系统的管理水平，这一点是本研究的最大创新所在。
　　泵站变压器选型中，研究接线方式对变压器工作的影响;随着自动化技术的引进，如果主接线能实现自动检测、自我修复，将会节约很大的人力物力，以上内容是本研究今后努力的方向。

目录

声明

摘要

第一章 概述

1．1 供水泵站及其发展

1．2 供水泵站电气设计的研究现状

1．2．1 电气主接线设计的发展趋势

1．2．2 泵站站用变压器

1．2．3 电动机

1．2．4 高压配电装置及开关柜

1．2．5 低压配电装置

1．2．6 泵站站用电气二次设备

1．3 泵站电气设计科学研究及其发展

1．4 研究内容

第二章 大禹渡泵站站用电气设备优化选型

2．1 工程概况

2．2 主电动机的容量确定及优化选型

2．2．1 泵站主电动机及其选型

2．2．2 无刷双馈电动机

2．2．3 无刷双馈电动机变频调速系统

2．3 站用变压器

2．3．1 站用变压器的分类

2．3．2 变压器的工作参数

2．3．3 站用变压器的选型

2．3．4 大禹渡泵站一级站变压器优化选型

2．4 其他站用电气一次设备及其选型技术简介

2．4．1 高压开关电器

2．4．2 低压开关电器

2．4．3 熔断器

2．5 监测保护设备

2．5．1 电压互感器

2．5．2 电流互感器

2．6 载流导体和绝缘设备

2．6．1 母线

2．6．2 电力电缆

2．6．3 绝缘子

2．7 泵站电气二次设备

2．7．1 四合一微机集控装置

2．7．2 四合一装置的技术要求

第三章 大禹渡泵站一级站的电气主接线设计

3．1 泵站电气主接线概述

3．1．1 电气主接线新技术

3．1．2 泵站电气主接线的型式分类

3．1．3 泵站电气主接线的设计步骤

3．2 大禹渡泵站一级站电气主接线优化设计

第四章 供水系统自动化监控系统开发研究

4．1 太原理工大学供水实验室简介

4．2 供水实验室自动化监控系统硬件设计选型

4．2．1 上位机系统

4．2．2 现场监控级

4．2．3 监控对象

4．3 供水实验室自动化监控系统软件设计

4．3．1 系统监控软件的选择

4．3．2 组态王KingView6．53的组成及功能

4．4 供水实验室自动化监控系统监控软件运行

4．4．1 进入监控系统

4．4．2 初始界面

4．2．3 自动化监控系统整体运行界面

4．2．4 系统控制操作

4．2．5 历史曲线

4．2．6 实时曲线

4．2．7 组合曲线

4．5 太原理工大学供水实验室自动化监控系统的应用

4．5．1 不同工况下的变频运行数值模拟与实测比较

4．5．2 系统模拟结果与实测结果对比分析

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的主要科研项目