張峰水庫七坡泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡述

牛曉東

1 工程概況

張峰水庫工程位于晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn)張峰村附近的沁河干流上，主要向澤州盆地提供城市生活和工業(yè)及農(nóng)業(yè)用水。張峰水庫工程由樞紐工程和輸水工程兩部分組成。輸水工程包括總干線、一干線、二干線和三干線。水庫通過渠首電站及泵站放水，從總干渠首自流向下游輸水，七坡泵站是總干渠上兩座加壓泵站之一。

隨著近年來人們對(duì)工農(nóng)業(yè)供水保證率要求的不斷提高，對(duì)工農(nóng)業(yè)供水自動(dòng)化程度的要求也越來越高。因此，通過建立一套完備的泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)泵站乃至整個(gè)供水系統(tǒng)的高效、合理運(yùn)行是十分必要的。下面對(duì)張峰水庫七坡泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)做一簡要介紹。

2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，設(shè)系統(tǒng)服務(wù)器兼操作人員工作站，雙機(jī)熱備用。監(jiān)控系統(tǒng)能迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)泵站被控對(duì)象的安全監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理、控制和調(diào)節(jié)、安全運(yùn)行監(jiān)視、屏幕顯示等功能，達(dá)到“無人值班、少人值守”的要求。

泵站控制級(jí)別分為站控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)，現(xiàn)地控制級(jí)按被控對(duì)象配置機(jī)組LCU、公用設(shè)備LCU等現(xiàn)地控制單元。

2.1 系統(tǒng)功能

2.1.1 數(shù)據(jù)采集與處理

泵站各種數(shù)據(jù)的采集由機(jī)組及公用LCU裝置完成，機(jī)組LCU主要定時(shí)采集機(jī)組的電氣量，定時(shí)從溫度巡控儀中采集電動(dòng)機(jī)和水泵繞組及軸瓦溫度；公用LCU定時(shí)采集線路、母線、公用設(shè)備等的電氣量，主變壓器溫度量，公用設(shè)備的狀態(tài)量及事故故障量等。采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，LCU進(jìn)行預(yù)處理，然后實(shí)時(shí)送至上位機(jī)作進(jìn)一步處理，存入系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

為適合現(xiàn)場運(yùn)行，所有采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)均可對(duì)其參數(shù)限值進(jìn)行人工修改設(shè)置，并可用人工設(shè)定值取代采集值，以剔除壞點(diǎn)。

2.1.2 運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)全站各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并對(duì)各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，有參數(shù)越限報(bào)警記錄，能對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行校對(duì)和完成事故順序記錄、故障狀態(tài)顯示記錄、事故追憶及相關(guān)量記錄。

現(xiàn)地顯示裝置采用LCD液晶觸摸屏幕。現(xiàn)地控制單元能完成對(duì)監(jiān)視對(duì)象的狀變監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視及控制單元異常監(jiān)視，并上送操作員站，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

2.1.3 控制

操作員可對(duì)所有計(jì)算機(jī)控制對(duì)象及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制?？刂撇僮鞑捎脤?duì)話框形式執(zhí)行，設(shè)置操作員工作級(jí)別和口令。

現(xiàn)地LCU能自動(dòng)完成開、停機(jī)操作，不需依賴站控級(jí)。在接收站控級(jí)命令后，主/備轉(zhuǎn)換及運(yùn)行工況調(diào)節(jié)能自動(dòng)完成，也能分步手動(dòng)完成。

現(xiàn)地LCU上裝有現(xiàn)地/遠(yuǎn)方控制權(quán)切換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)投到現(xiàn)地操作方式時(shí)，機(jī)組LCU能屏蔽操作員控制級(jí)發(fā)來的命令，僅執(zhí)行LCU發(fā)出的命令；當(dāng)開關(guān)投到遠(yuǎn)方操作方式時(shí)，機(jī)組LCU接收?qǐng)?zhí)行操作員控制級(jí)發(fā)來的命令，而不執(zhí)行LCU發(fā)出的命令。

2.1.4 畫面顯示

畫面調(diào)用允許自動(dòng)及召喚方式實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)方式指當(dāng)有事故發(fā)生或進(jìn)行某些操作時(shí)有關(guān)畫面自動(dòng)退出，召喚方式指操作某些功能鍵或以菜單方式調(diào)用所需畫面。這類畫面能實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實(shí)時(shí)值，同時(shí)可通過窗口顯示其他有關(guān)信息。

2.1.5 通信功能

現(xiàn)地控制級(jí)與站控級(jí)的通信功能，定時(shí)向站控級(jí)傳送所需要的全部過程信息，也可根據(jù)站控級(jí)指令隨時(shí)上送要求的信息。在故障或事故情況下，及時(shí)向站控級(jí)傳遞故障或事故信息。

現(xiàn)地控制級(jí)接受站控級(jí)發(fā)來的控制指令，并將執(zhí)行情況和結(jié)果回送站控級(jí)?，F(xiàn)地控制級(jí)接收站控級(jí)發(fā)來的同步時(shí)鐘信息，以保持與站控級(jí)同步。

2.1.6 系統(tǒng)自檢和自動(dòng)重啟動(dòng)

系統(tǒng)設(shè)備硬件故障診斷，包括計(jì)算機(jī)內(nèi)存自檢，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、通信接口、各種功能模塊及通道等的在線和離線診斷，故障點(diǎn)應(yīng)能診斷到模塊。當(dāng)在線診斷出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)發(fā)出信號(hào)。

軟件故障診斷是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行在線診斷，能診斷出故障軟件功能塊及故障性質(zhì)，發(fā)出報(bào)警信息。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

2.2.1 系統(tǒng)服務(wù)器及操作員工作站

系統(tǒng)服務(wù)器和操作員工作站可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理。具體包括：數(shù)據(jù)庫管理、在線及離線計(jì)算、泵站的運(yùn)行監(jiān)視和閉環(huán)控制、發(fā)布操作命令、各圖表曲線的生成、事故和故障信號(hào)的分析處理等。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

系統(tǒng)所選用的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，每套配置有10/100M RJ45以太網(wǎng)接口。各控制系統(tǒng)和設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)間的通信介質(zhì)為超5類屏蔽雙絞線，各現(xiàn)地控制單元LCU通過超5類屏蔽雙絞線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)場抗干擾能力。

2.2.3 現(xiàn)地LCU

LCU由彩色液晶觸摸屏、可編程控制器、智能I/O模塊、交流量采樣裝置及相應(yīng)軟件組成。

LCU屏的可編程序控制器（PLC）選用型號(hào)為GE9030，可直接上網(wǎng)，觸摸屏供調(diào)試人員現(xiàn)場調(diào)試及運(yùn)行人員平時(shí)監(jiān)測使用?，F(xiàn)地LCU還預(yù)留現(xiàn)場總線接口，用于LCU和其他部分控制保護(hù)設(shè)備及便攜機(jī)的連接。

2.3 監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件包括四大部分，即系統(tǒng)軟件、基本軟件、應(yīng)用軟件及工具軟件。

系統(tǒng)軟件是隨計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備一同購入由系統(tǒng)軟件生產(chǎn)廠商提供的軟件，用以提供監(jiān)控系統(tǒng)其他軟件運(yùn)行的環(huán)境等?；拒浖菍?shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)基本監(jiān)控功能所必須的軟件，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、圖形顯示、報(bào)表生成、語音報(bào)警等軟件。應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程操作或控制功能的軟件，根據(jù)泵站特性的不同、功能要求的差異，應(yīng)用軟件的差別很大，一般需特殊處理。工具軟件是提高系統(tǒng)開發(fā)效率的軟件，它可以減輕軟件開發(fā)與維護(hù)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的可維性，使開放系統(tǒng)真正向用戶開放。

3 微機(jī)保護(hù)

微機(jī)保護(hù)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各保護(hù)裝置在中控室統(tǒng)一組屏設(shè)置。

保護(hù)裝置采用32位CPU，同一CPU中的單一保護(hù)可以任意投切。每一個(gè)CPU應(yīng)具有自己獨(dú)立的逆變穩(wěn)壓電源，有較寬的整定范圍，能無級(jí)調(diào)節(jié)。

保護(hù)裝置具有在線自診斷功能，裝置中任一元件損壞時(shí)，不會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)，且能發(fā)出裝置異常信號(hào)。

保護(hù)裝置設(shè)有硬件閉鎖回路，只有在電力系統(tǒng)發(fā)生故障、保護(hù)裝置啟動(dòng)時(shí)，才允許開放跳閘回路。

保護(hù)裝置設(shè)有自復(fù)位功能，在因干擾而造成程序走死時(shí)應(yīng)能通過自復(fù)位電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

在保護(hù)配置上，主變壓器設(shè)差動(dòng)保護(hù)、高壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護(hù)、低壓側(cè)過電流保護(hù)、瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、油位保護(hù)、壓力釋放保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。泵組保護(hù)兩段式定時(shí)限電流保護(hù)、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、控制回路異常告警等。35kV線路設(shè)光纖縱差保護(hù)、帶時(shí)限過流保護(hù)等。PT監(jiān)測裝置實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、PT斷線報(bào)警、PT切換功能。10kV分段設(shè)電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)等。電容器設(shè)過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)。站用變壓器設(shè)電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。

4 結(jié)語

通過七坡泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，確立了該泵站高層次的自動(dòng)化水平，為泵站發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下了良好的基礎(chǔ)，對(duì)今后泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的建立具有良好的借鑒作用。