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。

隨著近年來人們對工農(nóng)業(yè)供水保證率要求的不斷提高，對工農(nóng)業(yè)供水自動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算機監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)泵站乃至整個供水系統(tǒng)的高效、合理運行是十分必要的。下面對張峰水庫七坡泵站計算機監(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，雙機熱備用。監(jiān)控系統(tǒng)能迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對泵站被控對象的安全監(jiān)視和控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理、控制和調(diào)節(jié)、安全運行監(jiān)視、屏幕顯示等功能，達到“無人值班、少人值守”的要求。

泵站控制級別分為站控級和現(xiàn)地控制級，現(xiàn)地控制級按被控對象配置機組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)的采集由機組及公用LCU裝置完成，機組LCU主要定時采集機組的電氣量，定時從溫度巡控儀中采集電動機和水泵繞組及軸瓦溫度；公用LCU定時采集線路、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進行預(yù)處理，然后實時送至上位機作進一步處理，存入系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫。

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

2.1.2 運行監(jiān)視和事故報警

計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以對全站各主設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，并對各運行參數(shù)進行實時顯示，有參數(shù)越限報警記錄，能對系統(tǒng)時鐘進行校對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?，F(xiàn)地控制單元能完成對監(jiān)視對象的狀變監(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，確保機組安全運行。

2.1.3 控制

操作員可對所有計算機控制對象及計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進行控制?？刂撇僮鞑捎脤υ捒蛐问綀?zhí)行，設(shè)置操作員工作級別和口令。

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

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，機組LCU能屏蔽操作員控制級發(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，機組LCU接收執(zhí)行操作員控制級發(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)用允許自動及召喚方式實現(xiàn)。自動方式指當(dāng)有事故發(fā)生或進行某些操作時有關(guān)畫面自動退出，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。這類畫面能實時顯示運行設(shè)備的實時狀態(tài)及某些重要參數(shù)的實時值，同時可通過窗口顯示其他有關(guān)信息。

2.1.5 通信功能

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

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

2.1.6 系統(tǒng)自檢和自動重啟動

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

軟件故障診斷是對計算機系統(tǒng)的軟件進行在線診斷，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現(xiàn)對整個泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理。具體包括：數(shù)據(jù)庫管理、在線及離線計算、泵站的運行監(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，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)交換機相連，以增強網(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)試及運行人員平時監(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設(shè)備及便攜機的連接。

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)軟件是隨計算機硬件設(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)其他軟件運行的環(huán)境等。基本軟件是實現(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、報表生成、語音報警等軟件。應(yīng)用軟件是實現(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)與維護強度，提高系統(tǒng)的可維性，使開放系統(tǒng)真正向用戶開放。

3 微機保護

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

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

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

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

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

在保護配置上，主變壓器設(shè)差動保護、高壓側(cè)復(fù)合電壓過電流保護、低壓側(cè)過電流保護、瓦斯保護、溫度保護、油位保護、壓力釋放保護、過負(fù)荷保護。泵組保護兩段式定時限電流保護、電動機啟動超時保護、過負(fù)荷保護、控制回路異常告警等。35kV線路設(shè)光纖縱差保護、帶時限過流保護等。PT監(jiān)測裝置實現(xiàn)過電壓保護、低電壓保護、PT斷線報警、PT切換功能。10kV分段設(shè)電流速斷保護、過流保護等。電容器設(shè)過電流保護、過電壓保護。站用變壓器設(shè)電流速斷保護、過負(fù)荷保護。

4 結(jié)語

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