基于平台的城市排水泵站管理系统设计

近年来我国城市内涝灾害频发，造成人员伤亡以及经济损失严重，严重威胁着城市的安全。数据显示，2015-2018年我国平均每年受淹或发生内涝城市的数量约占我国城市数量的1/5；人民生命财产也损失严重，据不完全统计，2021年截至上半年，我国因洪涝灾害所死亡失踪人数达26人，造成经济损失达135亿元。一方面，我们需要建设和管理排水设施；另一方面，建立城市防洪排涝监测预警系统。它不仅可以为管理部门提供城市河流和道路水位的实时信息，还可以为城市防洪管理提供技术和数据支持。泵站远程监控系统基于物联网和边缘计算等技术，以本地自控结合大数据远程监控平台，为城市洪涝灾情监测、内涝预警和治理等方面提供解决方案。

1. 城市泵站的分类

从应用场景划分，城市泵站可以分为三大类：排水泵站、污水泵站和供水泵站，排水泵站主要用以排水、排涝的泵站；污水泵站用来输送生活废水；而供水泵站主要用于城市生活供水。这三类泵站对于城市运转都必不可少，如何让泵站安全、低耗运行是管理者首先需要关注的问题。泵站管理平台通过现场监测控制传感器、边缘计算、云平台结合本地PLC为城市泵站的管理提供解决方案。

2. 城市排水泵站的电气设计

根据DJG 08-22-2018《城镇排水泵站设计标准》，排水泵站根据功率需求和当地供电条件，一般采用35kV或10kV供电。城市排水泵站负荷等级为二级负荷，重要地区的泵站应按照一级负荷设计。二级负荷的泵站一般需要有两路电源互为备用或一路常用一路备用；一级负荷的泵站需要有两路独立的电源，一路电源故障时另外一路电源可以不受影响独立供电，特殊情况下还需要设置自备电源。以一个排水泵站为例，设置3台10kV高压异步电动机和2台0.4kV异步电动机，平时2台0.4kV异步电机运行即可满足排涝要求，在汛期至大可以5台电机同时运行，见图1。

10kV母线采用单母分段接线，0.4kV母线采用单母线或单母分段接线。为了减小电机启动对系统造成的冲击，功率较大的电机采用软启动器启动。10kV电动机无功补偿采用就地补偿机制，并确保补偿后功率因数为0.95左右；0.4kV电动机采用集中式无功补偿，补偿后功率因数不低于0.9。