两级泵站数据接口方案研究

徐继华

（深圳市东深电子股份有限公司，广东 深圳 518057）

1 系统概述

深圳市北线引水工程上埔泵站的地理位置位于广东粤港供水有限公司的雁田管理部管理范围内，同时与广东粤港供水有限公司的上埔泵站共用水源。因此，深圳市北线引水工程上埔泵站计算机监控系统需要考虑与已有的广东粤港供水有限公司的计算机监控系统进行无缝连接，与该系统进行必要的、关键信息的数据交换。

为实现及时、安全、稳定、可靠的关键信息数据交换，深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统与广东粤港供水有限公司的计算机监控系统之间的接口形式、通信协议、数据格式、采集频率和精确度等技术指标都必须满足双方系统要求。

2 需求分析

深圳市北线引水工程上埔泵站及 110 kV专用变电站自动化系统是深圳市北线引水工程的重要组成部分，该工程既要与广东粤港供水有限公司的计算机监控系统进行数据交换以获得影响泵站运行和调度的重要关键信息，同时也承担着为今后北线引水工程调度中心提供基础信息采集的功能。因此，其安全、稳定、可靠运行是非常重要的。

而广东粤港供水有限公司的计算机监控系统作为一个国内最成功的梯级泵站计算机监控系统，已经安全可靠地运行了多年，也取得很多宝贵经验，其完善的安全体系和严格管理制度，是其安全运行、稳定可靠的保障。

随着深圳市北线引水工程上埔泵站及 110 kV专用变电站自动化系统建设的不断深入，两个监控系统之间如何衔接，已经成为近期的工作重点。

下面将从业务应用需要、安全需要和管理需要出发，进行双方需要交换数据的需求分析。

2.1 业务应用需要

以深圳市北线引水工程上埔泵站的角度，从业务应用的需要出发，为了能够确保深圳市北线引水工程上埔泵站的正常运行，上埔泵站110 kV专用变电站需要与广东粤港供水有限公司的计算机监控系统的电气系统获得二者之间的联络开关的实时信息，以实现电气开关之间联动和闭锁功能。

以广东粤港供水有限公司的计算机监控系统的角度，从业务应用的需要出发，需要从深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统采集的信息包括各机组运行状态、泵站流量信息以及110 kV专用变电站的开关状态等电气状态及参数。

2.2 安全运行需要

考虑到广东粤港供水有限公司的计算机监控系统和深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统均为专用的生产业务系统，其安全性、可靠性要求高，如果将上述两个监控系统的网络简单连接，势必存在受到外部病毒或黑客的攻击的潜在威胁。因此，需要对各个网络进行分段管理，通过采用防火墙、建立VPN专用隧道或采用传统的独立串口等方式进行安全处理，以保障网络的安全。

从数据安全性上，需要对所有交换数据的数据格式进行校验，数值范围进行严格控制，确保交换数据安全性、正确性和准确性。为了保障两个系统的时间同步，建议采用同一型号的GPS卫星时钟同步装置。

2.3 生产管理需要

深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统方面，在为了保障系统的高效、稳定运行，需要实现流量平衡计算、站间安全闭锁、电气安全闭锁、优化调度计算、数据报表开发和操作界面的开发等工作。

在广东粤港供水有限公司方面需要改进的工作包括：流量平衡计算、站间安全闭锁、电气安全闭锁、优化调度计算、智能报表开发、模拟屏的改造和现有操作界面的修改等工作。

3 方案设计

任何一个计算机监控系统都是关键的生产业务系统，一直受到生产管理人员和生产运行人员的高度关注。

广东粤港供水有限公司的计算机监控系统作为水利信息化、自动化建设的样板工程，已经安全稳定了多年，得到了水利行业内的高度认可，其技术水平、运行效率和管理方法都有很多值得学习和借鉴的。

深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统作为深圳水利信息化建设的重要组成部分，将为深圳今后的经济发展提供重要的保障。

上述两个系统共处在广东粤港供水有限公司的雁田管理部管理大院内，有共同的水源。因此，二者之间必然通过必要的数据交换，通过及时、安全、稳定、高效的协调和配合才能保障“有水可取、取之有道、协同配合、工作高效”。

根据广东粤港供水有限公司的计算机监控系统和深圳市北线引水工程上埔泵站监控系统的设计，以及需要进行数据交换的需要采用PLC通信方案。

由于在两个监控系统之间距离不超过1.2 km，通信线走室外电缆沟。考虑到防雷和电磁场对通讯引起的干扰，不建议用带屏蔽线的通信电缆，建议采用敷设光缆实现两个站之间的数据交换。在光缆的两端使用光电转换器（光纤转RS485通讯接口）。所以两个站之间交换的数据就不存在直接在网络上交换，可以保障数据的安全。

两个站之间以Profibus DP的方式进行通讯，在双方的PLC总线上挂两个Profibus DP通讯模块，一个作从站一个作主站。主站从从站PLC中读取数据，然后把数据上传到系统的应用服务器。从站PLC把数据发到主站PLC中，然后把数据上传到系统的应用服务器。

这种方式的数据交换接口通过PLC总线上的Profibus DP通讯模块作为数据交换的核心组件。Profibus DP通信方式对PLC编写程序工作量较少、调试的周期短、效率高、安全性高，从而保障系统数据的安全性。

4 系统功能实现

根据本方案的实际需要，设计一面新增的LCU屏柜。根据北线上埔泵站和粤港泵站双方确认的最终点表数据通过Profibus DP总线进行数据读写操作。对粤港泵站新增加的2台威胜电度表进行通信，读取电度表里面的数据。并且把数据上传到两个泵站的计算机监控系统中形成报表的形式。对粤港泵站变电站的联络开关断路器合闸、分闸和隔离开关合闸、分闸操作进行电器上安全闭锁操作编程。对粤港泵站变电站旗上线断路器和开关刀闸操作进行电器上安全闭锁操作编程。北线上埔泵站日计划用水量（具体到小时）、周/月计划用水量（具体到天）通过监控接口分别定时每天、每周、每月通过上埔泵站计算机监控系统把数据写到上埔泵站公用系统PLC中，数据通过Profibus DP总线传给粤港泵站新增的PLC中，然后粤港泵站计算机监控系统从粤港泵站新增的PLC中读取数据，形成报表的形式存在粤港泵站计算机监控系统数据服务器里。

粤港泵站计算机监控系统实现功能包括：根据北线上埔泵站和粤港泵站双方已经确认的点表数据进行点定义；修改现有粤港泵站电气主结线图；对电气数据进行存档，形成报表的形式（主变日报表、月报表、年报表、联络线日报表、联络线月报表、联络线年报表、周/日计划用水量、文丘里管流量数据采集）；添加电气操作画面（旗上线断路器合闸、分闸和开关刀闸合闸、分闸操作画面、联络开关断路器合闸、分闸和隔离开关合闸、分闸操作画面）。