引江济淮工程蜀山泵站枢纽智能控制系统方案设计

2018-10-23李杨

治淮 2018年9期

关键词：蜀山枢纽工作站

李杨

一、工程概况

蜀山泵站枢纽位于引江济淮线路江淮沟通段，由提水泵站和船闸等组成。泵站选用立式混流泵，配同步电机，总装机功率67500kW。泵站进水池连接派河段输水河道；出水池连接分水岭段输水河道。

蜀山泵站枢纽智能控制系统设计采用先进的信息采集和处理技术，自动控制技术、通讯和网络技术、数据信息管理技术，建设一套实用、可靠、先进的控制系统，以保障工程安全、可靠、长期、稳定、经济运行。

二、引江济淮工程运行管理调度系统总体结构

引江济淮工程运行管理总体调度系统采用分区分层进行系统设计，见图1。横向上，按安全等级的不同分为内网和外网，内网分为管理区和控制区，两区通过物理隔离装置进行隔离，以避免低安全区系统影响高安全区系统的正常运行。

三、智能控制系统方案设计

1.系统结构组成

蜀山泵站枢纽智能控制系统由计算机监控系统、智能视频及安防系统、智能温湿度控制系统、人员定位系统、在线监测系统及通信系统组成，见图2。蜀山泵站枢纽调度中心设置在枢纽管理处，分别对泵站及船闸智能控制系统进行统一管理调度。

2.计算机监控系统

（1）系统网络结构

网络系统采用分层分布、开放式系统，网络结构为光纤双环形以太网。系统分为集控中心控制级、站控级和现地控制级。控制优先权顺序为现地级、站控级、集控中心控制级。每层功能相对独立，下层设备脱离上层后能独立完成自己的功能。

（2）系统网络配置

集控中心控制层设置相互冗余的计算机兼泵站操作员工作站、相互冗余的计算机兼船闸操作员工作站、电力通信服务器、通讯服务器，数据库服务器及语音报警装置、GPS同步时钟以及不间断电源装置（UPS）等设备。

站控制层设置操作员工作站、站用通讯服务器、微机五防服务器、网络打印机、语音报警装置、GPS同步时钟以及不间断电源装置（UPS）等设备。

现地控制层设置由PLC构成的现地控制单元LCU。机组LCU负责机组及其励磁装置、机组附属设备及机组继电保护装置的状态量（开关量）、机组的电气量、非电量（模拟量）进行采集以及对本台机组进行控制。变电开关站LCU负责110kV配电装置、主变压器及其继电保护装置的状态量（开关量）、电气量、非电量（模拟量）进行采集以及对开关设备进行控制；辅机（公共）现地LCU负责全站油、气、水系统以及泵站内外侧水位、水位差、站用电设备等的数据采集和监控；泵站出水侧闸门液压站LCU分别负责泵站出水侧高低孔液压站的数据采集和监控；闸门现地LCU分别负责进水闸门数据采集和监控。

各控制层之间通过以太网实现信息交换和程序控制，同时集控中心级与上级网络联网，通过网络接收带密码的调度、控制指令，并向上级发送本站实时运行信息。

（3）系统功能

系统功能设置如下：数据采集与处理；控制与调节；人机接口；数据通讯功能；系统自诊断功能；培训仿真和软件开发功能；时钟系统；远程维护功能；系统远动。

3.智能视频及安防系统

（1）智能视频系统结构及功能

1）视频系统结构

前端设备：主要由网络摄像机、防雷器等组成。室外前端采用采用高清网络快球，室内前端采用枪式高清网络摄像机或半球摄像机。在泵站的进水侧、前池、出水池、出水侧控制闸门处，在主副泵房和控制楼内各电气设备间、门厅、走廊等处均安装摄像机。

传输及存储设备：根据传输距离和图像质量的要求选用各种不同的线缆、接口设备，在泵站继电保护室内布置视频监视网络设备屏，屏内安装以太网交换机，若干台网络硬盘录像机，负责采集前端设备的监控图像并录像。

监控中心设备：在泵站中央控制室安装视频工作站作为控制和管理设备，视频工作站上安装视频监控管理平台。控制设备还负责完成前端设备和图像切换控制、云台和镜头控制、系统可分区控制和分组同步控制以及图像检索与处理等诸多功能。

图1 引江济淮工程运行管理调度系统总体结构图

图2 蜀山泵站枢纽智能控制系统结构图

2）视频系统功能

现场摄像机可实时获得监控区域内清晰的监控图像，实现24h不间断监控。存储需要支持录像调用，支持电脑客户端、WEB、移动客户端录像回放。系统需支持报警联动，包括客户端、录像、云台、报警输出、报警上墙、短信、邮件等联动方式。

（2）安防管理系统结构及功能

前端系统：对站内的视频监控系统、出入口控制系统、入侵报警系统等进行了整合，主要负责对泵站视音频、报警信息等信息进行采集、编码、存储及上传，并通过平台预置规则进行自动化联动。

传输网络：泵站安防管理系统承载于泵站内部网络，用于前端与监控中心之间的通信。前端系统的视音频、环境量、报警信息可上传至平台，分别供管理部门各用户调用查看。

中心系统：管理泵站内部的所有设备，接收由各区域上报的信息，满足中心系统用户视频、报警信息查看的需求。

4.温湿度控制系统

运行管理温湿度控制系统将分散的、相互独立的采集器，用相同的软件界面进行集中监视。管理人员和操作人员可以通过系统的人机界面对泵站内环境温湿度、一氧化碳浓度、氧气浓度、除湿机、风机的运行状态等参数进行监视，再通过控制系统对除湿机、风机进行智能控制。

系统整体采用管理层、监控层两层结构，系统由服务器/工作站、网络控制引擎、控制器等组成。

工作站又分为操作工作站和管理、设置工作站两种配置。操作工作站实现管理人员的日常管理操作而不能设置、修改程序；程序的修改由专门配置的管理工作站完成，同时系统各组成区域以TCP/IP方式接入，建立集中管理平台。

5.人员定位系统

蜀山泵站枢纽管理区较大，管理主体是现场工作人员，管理的核心是人，安全管理关键也在人。利用先进的人员定位系统，可以有效地加强对现场施工人员、技术人员的安全管理，实时定位现场人员，直观及时地反映场区内的作业情况、人员状况，提高人员安全保障的力度及效率。

人员管理定位系统由计算机服务器、定位基站和人员标签等组成。

系统工作流程：人员标签发射出信号→基站接收信号→主站汇集数据并转发→计算服务器进行数据解算。

6.在线监测系统

蜀山泵站枢纽在线监测系统通过对机组相关部位的振动、摆度、压力脉动、电机局部放电、变压器局部放电、110kV GIS SF6气体微水密度等状态参数进行在线监测并记录，结合设备运行过程量参数、工况参数等的变化对设备状态进行分析和诊断，以评判变电站及机组的安全健康状况，提前发现故障，并为变电站及机组运行、维护、检修提供有针对性的指导意见。

在线监测系统采取开放、分层分布式系统结构，包含现地单元和上位机单元两个层次及各单元间信号电缆等。在线监测系统与泵站计算机监控系统、泵站信息管理系统等进行有关信息的双向交流以完整显示、分析、处理监测数据，且能够利用网络技术与调度中心或远程诊断中心进行信息交换，充分发挥远程中心的技术指导功能。

7.通信

蜀山泵站枢纽通信系统包括站内及集控中心的通信和电力调度的通信。集控中心为引江济淮工程运行调度管理系统的一个节点，配置有网络通信设备。通过本站公网专线可以与上级调度部门实现高速宽带的数字传输，将枢纽所辖泵站、船闸的设备的运行状态、运行参数以及视频图像传送至上级调度部门并接受上级调度部门的调度命令等远传信号，实现集控中心与上级调度的实时数据、视频图像及语音的双向传输。电力调度通信采用光纤通信方式，集控中心数据可以很方便地与水利调度网实现传输。