趙立賓

摘要：膠東調(diào)水工高疃泵站為膠東調(diào)水工程新建第6級泵站，泵站設(shè)計流量為5.5m3/s，設(shè)計揚程65.7m。泵站設(shè)有3臺主變，其中1B，2B主變?nèi)萘繛?000kVA，另有一臺主變3B，容量為500kVA。泵站共裝設(shè)4臺機組，其中2臺T1700-8型1700kW同步電機，2臺YRCT710-8型調(diào)速異步電動機。泵站水泵為4臺800S73型離心泵。本文以膠東調(diào)水工程高疃自動化監(jiān)控系統(tǒng)為例，對水利泵站的監(jiān)控系統(tǒng)進行了詳細分析，為類似的泵站監(jiān)控提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：膠東調(diào)水；高疃；自動化監(jiān)控

中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0017-01

1 高疃泵站自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

高疃泵站處于膠東調(diào)水工程第六級泵站，泵站出水口直接連通壓力管道，在正常通水運行期間，泵站不允許出現(xiàn)停機的情況，對泵站的監(jiān)控系統(tǒng)要求較高。另外，高疃泵站接入電力電壓等級為35kV，為減少泵站監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，泵站供配電系統(tǒng)集成在泵站監(jiān)控系統(tǒng)中。

為提高泵站監(jiān)控的可靠性，方便泵站信號的采集與機組控制，高疃泵站的監(jiān)控系統(tǒng)采用分層式分布監(jiān)控系統(tǒng)。

2 泵站監(jiān)控系統(tǒng)功能

高疃泵站監(jiān)控控制系統(tǒng)的功能主要包括：泵站信號的采集與處理；設(shè)備的運行監(jiān)視與事故報警；設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)；數(shù)據(jù)通訊；供配電保護系統(tǒng)、直流系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.1 泵站信號的采集與處理

2.1.1 模擬信號的采集與處理

高疃泵站主要模擬量包括泵站進水池水位，進水管壓力、出水管流量壓力、水泵電機溫度、調(diào)速電機轉(zhuǎn)速、供配電保護裝置信號等，經(jīng)現(xiàn)場傳感器采集并傳遞到中控室作顯示和處理。

模擬信號的采集與處理過程為：首先由現(xiàn)場的信號采集單元對模擬信號進行采集，轉(zhuǎn)化為4-20ma信號后，傳輸至PLC模擬輸入模塊，經(jīng)過PLC處理后存入數(shù)據(jù)庫。人機監(jiān)控界面讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過設(shè)定相關(guān)上下限范圍在監(jiān)控界面上顯示。泵站供配電系統(tǒng)通過保護裝置將相關(guān)信號直接接入泵站監(jiān)控系統(tǒng)，由泵站監(jiān)控對供配電系統(tǒng)實現(xiàn)遙控、遙測。

2.1.2 泵站開關(guān)信號的采集與處理

泵站的主要開關(guān)信號，包括高低壓開關(guān)柜的開關(guān)、限位等信號，進出口電動蝶閥、液控蝶閥的開關(guān)、限位信號，調(diào)速裝置的控制信號、各類故障信號等。

2.2 設(shè)備的運行監(jiān)視與事故報警

2.2.1 運行監(jiān)視

泵站運行維護人員通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)對泵站進行全方位的監(jiān)控，包括泵站供配電系統(tǒng)狀態(tài)，各主要斷路器的狀態(tài)，機組運行狀態(tài)，流量、壓力、溫度趨勢曲線，報警記錄等。

2.2.2 泵站事故報警

計算機監(jiān)控系統(tǒng)將對預(yù)設(shè)的重要參數(shù)進行監(jiān)控，對于超出預(yù)設(shè)范圍的參數(shù)進行記錄，并對參數(shù)的越限及復(fù)限進行相應(yīng)的處理。對于可能造成停機事故的重要參數(shù)，采用語音報警的方式進行提醒。當泵站設(shè)備發(fā)生故障造成機組停機等重大情況時，系統(tǒng)將發(fā)生的事故及重要設(shè)備的動作先后順序及動作時間記錄下來，并同時推出相應(yīng)的應(yīng)急處理畫面，應(yīng)急畫面中包含事故的重要參數(shù)顯示以及預(yù)先編制好的應(yīng)急預(yù)案，方便運行操作及維護人員進行故障處理。

2.2.3 泵站系統(tǒng)時鐘

系統(tǒng)時鐘校對采用GPS+北斗衛(wèi)星同步時鐘，用于系統(tǒng)的時間記錄。時鐘系統(tǒng)用于計算機監(jiān)控系統(tǒng)、供配電保護裝置等設(shè)備的時間同步，正常情況下，兩臺主時鐘獨立接收時間基準信號，當某一主時鐘信號出現(xiàn)故障時，該主時鐘控制單元能自動切換至另一臺主時鐘的信號接收單元，實現(xiàn)時間信號的互為備用，確保泵站設(shè)備時間記錄的準備性。

2.3 設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)

高疃泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)對象主要為主變、電機、水泵、高低壓電氣設(shè)備、電動液控蝶閥等。

泵站運行維護人員可根據(jù)運行操作的要求，對泵站內(nèi)的主要設(shè)備進行控制?？刂频膬?nèi)容包括高壓斷路器合、分閘操作，機組的開、停機操作，調(diào)速機組的速度調(diào)整操作，進出口電動液控蝶閥操作等。操作人員在操作的同時可通過監(jiān)控系統(tǒng)對各參數(shù)進行實時查看，已確保操作的正確性。

監(jiān)控系統(tǒng)對對操作人員的控制與調(diào)節(jié)操作進行記錄，并形成表格，隨時可進行查看或打印。

2.4 人機界面

人機界面是泵站監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，高疃泵站監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面需包含機組監(jiān)視、單泵監(jiān)控、輔機系統(tǒng)、供配電、實時參數(shù)、趨勢曲線、故障報警、報表系統(tǒng)、管理界面等。

2.5 泵站設(shè)備數(shù)據(jù)通訊

2.5.1 與膠東調(diào)水綜合調(diào)度系統(tǒng)的接口

設(shè)計適合與綜合調(diào)度系統(tǒng)連接方便的接口模式，將泵站的主要信息上傳，并能接受綜合調(diào)度系統(tǒng)的實時控制。

2.5.2 監(jiān)控設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信

人機界面與PLC設(shè)備采用SuiteLinke總線方式進行連接。

2.6 泵站設(shè)備保護功能

高疃泵站監(jiān)控系統(tǒng)通過保護裝置可實現(xiàn)對35kV進線、10kV母線、主變、電動機進行保護，泵站保護裝置包括：35KV進線保護、主變差動保護、主變后備保護、35KVPT保護、站變保護、電動機差動保護、電動機后備保護、10kV母聯(lián)保護、10KV PT保護、10KV PT并列裝置、10kV出線保護、10kV電容保護等。泵站監(jiān)控系統(tǒng)的主要保護功能包括：

（1）35kV、10kv線路保護：可進行過負荷保護、反時限過流保護、手合（遙合）同期、單相接地告警、重合閘等；

（2）主變保護：差動保護、電流速斷保護、過流保護、低電壓保護、零序電壓告警、兩段式高壓側(cè)零序電壓閉鎖零序過流、瓦斯保護、溫度保護等；

（3）電動機保護裝置：差動速斷、電流速斷、零序過流、堵轉(zhuǎn)、過負荷、低電壓、過電壓等保護。

2.7 監(jiān)控直流系統(tǒng)要求

根據(jù)高疃泵站的實際情況，若在運行過程中，出現(xiàn)突然停電的情況，將會對泵站造成不可估量的損失。為此，在自動化系統(tǒng)中設(shè)計了直流系統(tǒng)，在泵站出現(xiàn)突發(fā)性停電的情況下，由直流屏系統(tǒng)對系統(tǒng)進行反供電，為控制系統(tǒng)和部分動力系統(tǒng)提供電源。其中，控制系統(tǒng)包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、各保護屏等，動力系統(tǒng)包括開關(guān)柜斷路器的分合閘機構(gòu)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、直流電動機等。由于直流系統(tǒng)是相對獨立的監(jiān)控設(shè)備，所有單獨對直流系統(tǒng)設(shè)計以下功能：

（1）良好的通訊功能。直流屏系統(tǒng)設(shè)置通用的通訊接口，與泵站監(jiān)控系統(tǒng)進行無縫連接。

（2）控制功能。在直流屏上，設(shè)置“手動”、“自動”切換開關(guān)，在手動狀態(tài)下，由操作人員對蓄電池的充放電、浮充等進行設(shè)置。在自動狀態(tài)下，由直流系統(tǒng)自動進行完成。

（3）報警功能。當直流系統(tǒng)內(nèi)部原件出現(xiàn)故障時，由直流系統(tǒng)的PLC作出相應(yīng)，形成報警信號，并存入報警記錄。必要時進行聲光報警，或?qū)缶盘杺魉椭林鞅O(jiān)控設(shè)備。

（4）歷史記錄功能。直流系統(tǒng)較為特殊，需要對蓄電池定期就行充放電維護。為此，歷史記錄功能將特別重要，歷史記錄中要包含電池的均沖及放電記錄，并且要詳細到每塊電池的充放電起始、截至時間，以方便查詢。

（5）顯示功能。在直流系統(tǒng)LCU柜體，可以就地查詢直流系統(tǒng)的所有重要參數(shù)，包括直流系統(tǒng)母線電壓，電池的電壓、電流等參數(shù)，直流系統(tǒng)的絕緣情況，交流電壓情況，直流系統(tǒng)與泵站監(jiān)控設(shè)備的通訊情況，報警記錄及歷史記錄等。

2.8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

高疃泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是根據(jù)泵站的實際情況，在泵站廠房內(nèi)部及廠區(qū)設(shè)置相應(yīng)的攝像機，并將攝像機拍攝的監(jiān)控信號發(fā)送至視頻控制中心，由視頻控制中心進行處理和保存，并同時將實時畫面顯示在主控室的大屏幕上。泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)可幫組操作人員了解現(xiàn)場的實際運行情況，并可與自動監(jiān)控系統(tǒng)進行對比，幫助操作人員快速的作出正確的判斷。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將包含上下游管道的閥門室監(jiān)控，對實現(xiàn)閥門室無人或少人職守，提供了必要條件。同時視頻監(jiān)控系統(tǒng)可對歷史畫面進行查看，可在故障發(fā)生后對確定故障原因等方面提供較大的幫助。

數(shù)據(jù)處理顯示及存儲部分：將現(xiàn)場傳輸來的信號進行處理，并及時顯示在屏幕上方，同時按照要求將監(jiān)控畫面進行記錄。高疃泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)可與主監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，在主監(jiān)控系統(tǒng)中，可隨時調(diào)用查看各監(jiān)控畫面。

3 結(jié)語

高疃泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控、保護功能，能滿足泵站安全運行及實時監(jiān)控的需要，且該操作系統(tǒng)方便、可靠性強，可為類似工程提供參考。