呂仙亮

（北趙引黃工程建設(shè)項目部，山西 運城 044000）

1 工程概況

北趙引黃工程是山西省委、省政府實施興水戰(zhàn)略的重點應(yīng)急水源工程之一，是新中國成立以來山西省投資最多、揚程最高、灌溉面積最大的大型灌溉工程之一。工程樞紐包括三級5座泵站，設(shè)計裝機容量7.4萬kW，提水流量15.06m3/s，總揚程360m。該工程通過引提黃河水，解決萬榮、臨猗2縣峨嵋?guī)X千年旱垣上3.403萬hm2土地的灌溉問題，受益區(qū)包括12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、121個行政村，受益人口30萬。工程總投資5.6億元，建成后預(yù)計每年可增加農(nóng)民收入近2億元。

北趙引黃電力工程涉及220kV變電站1座，110kV變電站2座，35kV變電站3座，50km高壓輸電線路。提水工程分3級5座泵站，分別為廟前一級站、謝村二級站、中干三級站、北干三級站、南干二級站。

2 設(shè)計原則

北趙引黃工程各泵站綜合自動化設(shè)計主要采用計算機監(jiān)控和微機保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計目標(biāo)為“無人值班、少人值守、科學(xué)安全、高效運用”。按照計算機監(jiān)控和微機保護(hù)系統(tǒng)配置裝備，對各站的運行和主要設(shè)備實施自動監(jiān)測和自動控制，并將泵站監(jiān)控層與現(xiàn)地LCU控制層之間通過以太網(wǎng)連接。在泵站和上級調(diào)度系統(tǒng)之間進(jìn)行通信實現(xiàn)四遙功能，滿足調(diào)度自動化信息直采直送要求。泵站監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)地LCU與電機泵組的輔機系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實現(xiàn)對主機泵、機泵輔助設(shè)備及保護(hù)裝置等設(shè)備的通信，并做好接口設(shè)計。設(shè)計時，采用目前較為先進(jìn)的計算機硬件，整個泵站所有的機電設(shè)備均按全計算機監(jiān)控進(jìn)行總體設(shè)計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用全開放、分層分布式布設(shè)。

在整個系統(tǒng)中，與泵站安全運行密切相關(guān)的設(shè)備全部采用冗余技術(shù)，以保證運行管理的安全可靠。各項技術(shù)性能指標(biāo)采用部頒相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇較高的MTBF指標(biāo)，從部件、單機和系統(tǒng)多層次全方位多角度保證安全運行的高度可靠性。

整個設(shè)計要求系統(tǒng)配置和設(shè)備選型盡可能符合現(xiàn)代計算機飛速發(fā)展的特點，硬件、軟件全部采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計，以利于硬件設(shè)備的擴充、軟件程序的兼容，適應(yīng)新功能的增加和系統(tǒng)一定規(guī)模的擴展。

3 設(shè)備配置

各泵站中控層均配置2臺主機兼操作員工作站，采用雙機熱備用方式運行，自動完成雙機無擾動切換，同時配備激光打印機、ON-CALL在線尋呼系統(tǒng)等。每臺工作站均采用多窗口、多畫面形式顯示泵站的運行參數(shù)。操作員工作站同時負(fù)責(zé)在泵站和上級調(diào)度中心自動化系統(tǒng)間的通訊，最終實現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙信和遙測的“四遙”功能。此外，還可與視頻系統(tǒng)和各閘門控制系統(tǒng)、智能式電度表、安全監(jiān)測系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，便于管理人員及時了解水情。

5個泵站DCAP系列綜合自動化系統(tǒng)配置如下：

廟前一級站共組屏17面，包括直流系統(tǒng)屏3面（150AH直流充電屏1面、150AH電池屏2面）；公用保護(hù)測控屏1面；主變保護(hù)測控屏2面；泵組控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動通訊屏1面；機旁箱7面。系統(tǒng)共配置2臺操作員工作站，1臺通訊工作站，分散裝置10kV部分23臺。

謝村二級站共組屏16面，包括直流系統(tǒng)屏3面（150AH直流充電屏 1面、150AH電池屏2面）；110kV線路保護(hù)測控屏1面；主變保護(hù)測控屏2面；泵組控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動通訊屏1面；機旁箱6面。系統(tǒng)共配置2臺操作員工作站，1臺通訊工作站，分散裝置35kV部分5臺，10kV部分20臺。

中干三級站共組屏8面，包括直流系統(tǒng)屏2面（40AH直流充電屏1面、40AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動通訊屏1面；機旁箱3面。系統(tǒng)共配置2臺操作員工作站，分散裝置35kV部分4臺，10kV部分8臺。

北干三級站共組屏9面，包括直流系統(tǒng)屏2面（65AH直流充電屏1面、65AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動通訊屏1面；機旁箱4面。系統(tǒng)共配置2臺操作員工作站，分散裝置35kV部分7臺，10kV部分13臺。

南干二級站共組屏9面，包括直流系統(tǒng)屏2面（65AH直流充電屏1面、65AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動通訊屏1面；機旁箱4面。系統(tǒng)共配置2臺操作員工作站，分散裝置35kV部分6臺，10kV部分18臺。

4 系統(tǒng)功能

4.1 采集處理實時數(shù)據(jù)

綜合自動化系統(tǒng)能實現(xiàn)自動定時、自動等時間間隔和任意時段對泵站主要設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)、控制參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在內(nèi)置的程序模塊輔助下完成必要的數(shù)據(jù)變換分析預(yù)處理，存儲于實時數(shù)據(jù)庫，供計算機系統(tǒng)安全監(jiān)視、運行操控、畫面顯示、制表打印及完成各種計算等功能時使用。

4.2 監(jiān)控設(shè)備安全運行

監(jiān)控設(shè)備包括變電站、泵組和泵組輔助設(shè)備的狀態(tài)變化、越限檢查、過程和趨勢分析，可實現(xiàn)監(jiān)視、記錄和報警的功能，包括事件發(fā)生順序的記錄，故障報警記錄，參數(shù)越限報警與記錄，電氣主設(shè)備、主閥、泵組操作記錄，事故追憶、自動化系統(tǒng)綜合信息記錄。

4.3 人機界面

人機界面具有操作權(quán)限的判別功能，系統(tǒng)畫面顯示采用自動和召喚兩種方式：自動顯示方式主要用于事故、故障及過程監(jiān)視等；召喚方式便于運行人員隨機調(diào)用。系統(tǒng)設(shè)置了用戶及用戶組，并對所有用戶的操作權(quán)限進(jìn)行管理和控制。

4.4 運行控制

系統(tǒng)控制分為調(diào)度控制、中控室自動、機旁自動、機旁手動。運行操作主要包括主變，站變，斷路器，手車的合、分、切換操作；閘門閥門的開度監(jiān)視和啟閉操作；電動機機組的啟、停操作；全站油、水系統(tǒng)的運行和記錄；緊急情況下可手動按緊急按鈕停泵。

4.5 統(tǒng)計、報表及查詢

主要包括顯示變電站和各機泵組的電氣參數(shù)及壓力、溫度、流量等動態(tài)數(shù)值，并形成參數(shù)表格；累計全泵站日、月、年的有功、無功電度值，機組的開停次數(shù)、運行時間和總提水量；累計斷路器的分、合次數(shù)；支持日、月、年的運行日志，并可通過選擇時間檢索歷史報表；支持各種保護(hù)事件、趨勢記錄的查詢。

4.6 報警

當(dāng)泵站系統(tǒng)出現(xiàn)重要故障和事故時，監(jiān)控系統(tǒng)除發(fā)出一般報警外還可通過電話語音報警。電話語音自動報警支持4路同時自動撥號，電話號碼與時段根據(jù)實際情況重新定義。電話語音報警可根據(jù)預(yù)先規(guī)定進(jìn)行自動撥號，并配置1套短信息發(fā)射裝置，將重要報警信息進(jìn)行短消息發(fā)送。

4.7 通訊功能

監(jiān)控系統(tǒng)可與視頻系統(tǒng)、各閘門控制系統(tǒng)、智能式電度表、安全監(jiān)測系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，便于管理人員及時了解水情。

5 結(jié)語

北趙引黃工程配置的DCAP系列綜合自動化設(shè)備系統(tǒng)可靠性較高，實時性較好，抗干擾能力強，人機接口功能強，操作簡捷、方便、靈活，可維護(hù)性好，可擴展性強，保證了較小的MTTR指標(biāo)。各項技術(shù)性能指標(biāo)基本達(dá)到了泵站綜合自動化的要求，為北趙引黃工程灌溉信息管理體系的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，為同類工程建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗。一是DCAP系列微機綜合自動化設(shè)備對整個系統(tǒng)電力設(shè)備起到了有效監(jiān)視和控制，保障了機泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；整個系統(tǒng)滿足設(shè)計要求，符合安全運行條件，達(dá)到了“無人值班、少人值守”的要求，為灌溉單位節(jié)約了大量的運行維護(hù)成本，經(jīng)濟效益明顯。二是北趙引黃工程綜合自動化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和處理方面還有可充實空間。如目前數(shù)據(jù)采集傳感器裝置的精度尚無法采集泵組啟停瞬時數(shù)據(jù)，泵站水源含沙量的監(jiān)測還沒有納入綜合自動化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理還不能繪制機泵性能曲線，不能直觀顯示泵站各機組設(shè)備的基礎(chǔ)效率和整個泵站的裝置效率。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和泵站運行管理經(jīng)驗的日益積累，北趙引黃工程泵站綜合自動化系統(tǒng)不斷擴充完善，在泵站安全、經(jīng)濟、高效運行方面發(fā)揮越來越重要的作用。