张峰水库七坡泵站计算机监控系统简述

2010-08-15牛晓东

山西水利 2010年1期

牛晓东

1 工程概况

张峰水库工程位于晋城市沁水县郑庄镇张峰村附近的沁河干流上，主要向泽州盆地提供城市生活和工业及农业用水。张峰水库工程由枢纽工程和输水工程两部分组成。输水工程包括总干线、一干线、二干线和三干线。水库通过渠首电站及泵站放水，从总干渠首自流向下游输水，七坡泵站是总干渠上两座加压泵站之一。

随着近年来人们对工农业供水保证率要求的不断提高，对工农业供水自动化程度的要求也越来越高。因此，通过建立一套完备的泵站计算机监控系统来实现泵站乃至整个供水系统的高效、合理运行是十分必要的。下面对张峰水库七坡泵站计算机监控系统做一简要介绍。

2 监控系统

监控系统采用全分布开放式网络控制系统，设系统服务器兼操作人员工作站，双机热备用。监控系统能迅速、准确、有效地完成对泵站被控对象的安全监视和控制，实现数据采集和处理、控制和调节、安全运行监视、屏幕显示等功能，达到“无人值班、少人值守”的要求。

泵站控制级别分为站控级和现地控制级，现地控制级按被控对象配置机组LCU、公用设备LCU等现地控制单元。

2.1 系统功能

2.1.1 数据采集与处理

泵站各种数据的采集由机组及公用LCU装置完成，机组LCU主要定时采集机组的电气量，定时从温度巡控仪中采集电动机和水泵绕组及轴瓦温度；公用LCU定时采集线路、母线、公用设备等的电气量，主变压器温度量，公用设备的状态量及事故故障量等。采集到现场数据后，LCU进行预处理，然后实时送至上位机作进一步处理，存入系统实时数据库。

为适合现场运行，所有采集的数据点均可对其参数限值进行人工修改设置，并可用人工设定值取代采集值，以剔除坏点。

2.1.2 运行监视和事故报警

计算机监控系统可以对全站各主设备的运行状态进行实时监视，并对各运行参数进行实时显示，有参数越限报警记录，能对系统时钟进行校对和完成事故顺序记录、故障状态显示记录、事故追忆及相关量记录。

现地显示装置采用LCD液晶触摸屏幕。现地控制单元能完成对监视对象的状变监视、越限检查、过程监视及控制单元异常监视，并上送操作员站，确保机组安全运行。

2.1.3 控制

操作员可对所有计算机控制对象及计算机监控系统设备进行控制。控制操作采用对话框形式执行，设置操作员工作级别和口令。

现地LCU能自动完成开、停机操作，不需依赖站控级。在接收站控级命令后，主/备转换及运行工况调节能自动完成，也能分步手动完成。

现地LCU上装有现地/远方控制权切换开关，当开关投到现地操作方式时，机组LCU能屏蔽操作员控制级发来的命令，仅执行LCU发出的命令；当开关投到远方操作方式时，机组LCU接收执行操作员控制级发来的命令，而不执行LCU发出的命令。

2.1.4 画面显示

画面调用允许自动及召唤方式实现。自动方式指当有事故发生或进行某些操作时有关画面自动退出，召唤方式指操作某些功能键或以菜单方式调用所需画面。这类画面能实时显示运行设备的实时状态及某些重要参数的实时值，同时可通过窗口显示其他有关信息。

2.1.5 通信功能

现地控制级与站控级的通信功能，定时向站控级传送所需要的全部过程信息，也可根据站控级指令随时上送要求的信息。在故障或事故情况下，及时向站控级传递故障或事故信息。

现地控制级接受站控级发来的控制指令，并将执行情况和结果回送站控级。现地控制级接收站控级发来的同步时钟信息，以保持与站控级同步。

2.1.6 系统自检和自动重启动

系统设备硬件故障诊断，包括计算机内存自检，计算机外围设备、通信接口、各种功能模块及通道等的在线和离线诊断，故障点应能诊断到模块。当在线诊断出现故障时，应能自动发出信号。

软件故障诊断是对计算机系统的软件进行在线诊断，能诊断出故障软件功能块及故障性质，发出报警信息。

2.2 监控系统硬件配置

2.2.1 系统服务器及操作员工作站

系统服务器和操作员工作站可实现对整个泵站计算机监控系统的管理。具体包括：数据库管理、在线及离线计算、泵站的运行监视和闭环控制、发布操作命令、各图表曲线的生成、事故和故障信号的分析处理等。

2.2.2 网络设备

系统所选用的网络交换机，每套配置有10/100M RJ45以太网接口。各控制系统和设备与网络交换机间的通信介质为超5类屏蔽双绞线，各现地控制单元LCU通过超5类屏蔽双绞线与网络交换机相连，以增强网络系统的现场抗干扰能力。

2.2.3 现地LCU

LCU由彩色液晶触摸屏、可编程控制器、智能I/O模块、交流量采样装置及相应软件组成。

LCU屏的可编程序控制器（PLC）选用型号为GE9030，可直接上网，触摸屏供调试人员现场调试及运行人员平时监测使用。现地LCU还预留现场总线接口，用于LCU和其他部分控制保护设备及便携机的连接。

2.3 监控软件

监控软件包括四大部分，即系统软件、基本软件、应用软件及工具软件。

系统软件是随计算机硬件设备一同购入由系统软件生产厂商提供的软件，用以提供监控系统其他软件运行的环境等。基本软件是实现监控系统基本监控功能所必须的软件，如数据采集、数据处理、数据库管理、图形显示、报表生成、语音报警等软件。应用软件是实现生产过程操作或控制功能的软件，根据泵站特性的不同、功能要求的差异，应用软件的差别很大，一般需特殊处理。工具软件是提高系统开发效率的软件，它可以减轻软件开发与维护强度，提高系统的可维性，使开放系统真正向用户开放。

3 微机保护

微机保护采用模块式结构，各保护装置在中控室统一组屏设置。

保护装置采用32位CPU，同一CPU中的单一保护可以任意投切。每一个CPU应具有自己独立的逆变稳压电源，有较宽的整定范围，能无级调节。

保护装置具有在线自诊断功能，装置中任一元件损坏时，不会造成保护误动，且能发出装置异常信号。

保护装置设有硬件闭锁回路，只有在电力系统发生故障、保护装置启动时，才允许开放跳闸回路。

保护装置设有自复位功能，在因干扰而造成程序走死时应能通过自复位电路自动恢复正常工作。

在保护配置上，主变压器设差动保护、高压侧复合电压过电流保护、低压侧过电流保护、瓦斯保护、温度保护、油位保护、压力释放保护、过负荷保护。泵组保护两段式定时限电流保护、电动机启动超时保护、过负荷保护、控制回路异常告警等。35kV线路设光纤纵差保护、带时限过流保护等。PT监测装置实现过电压保护、低电压保护、PT断线报警、PT切换功能。10kV分段设电流速断保护、过流保护等。电容器设过电流保护、过电压保护。站用变压器设电流速断保护、过负荷保护。