嘉興防洪工程泵站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用
| 摘 要：根據(jù)泵站所處的地位、作用以及工藝流程的要求，介紹了綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計要求、思路以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、設(shè)備配置及軟件特點。通過綜合運用計算機、網(wǎng)絡(luò)通訊等高科技技術(shù)，為水利現(xiàn)代化、信息化、自動化建設(shè)進行了一定的探索與嘗試，達到了“管養(yǎng)分離、無人值班、少人值守”的管理新體制要求。 關(guān)鍵詞：泵站；計算機；綜合自動化；泵站設(shè)計 1工程概況 嘉興市城市防洪工程按防洪100年一遇、排澇20年一遇標(biāo)準設(shè)計，運用筑堤、建閘、設(shè)站等措施以及與已建小包圍聯(lián)合運用、控制內(nèi)河水位的方法，達到抵御洪水、排除澇水、削減區(qū)內(nèi)洪峰水位，確保城市地面在設(shè)計降雨強度下不受淹的目的。防洪堤沿城市規(guī)劃區(qū)周邊結(jié)合河、路布設(shè)，封閉線總長41.4ｋｍ。沿線建水閘50座，總凈寬441ｍ，在市區(qū)下游方位，按內(nèi)河輸水能力，分散布置穆湖溪、三店塘、平湖塘、海鹽塘4座排澇泵站(與閘合建)，配17臺套2ｍ立軸開敞式水泵、6kV３８０ｋW同步電機，總設(shè)計排澇能力為204ｍ３／ｓ、6460ｋW。每個泵站設(shè)主變1臺、站變2臺(表1)，除人工加油、維護檢修用氣外，泵站另設(shè)技術(shù)供水系統(tǒng)及泵房滲漏排水系統(tǒng)。 2建設(shè)目的與要求 按照實現(xiàn)水利現(xiàn)代化、信息化的目標(biāo)，提高水利工程建設(shè)與管理的科技含量及科技貢獻率，與全市防汛信息系統(tǒng)相銜接，做到資源、信息共享，優(yōu)勢互補，城市防洪工程的泵站(閘)群個體實現(xiàn)“無人值班，少人值守”。 泵站綜合自動化系統(tǒng)由計算機監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護系統(tǒng)、多媒體工業(yè)電視系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實現(xiàn)對水泵機組、配電系統(tǒng)、水閘、進出水池、斷流裝置、直流系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、油系統(tǒng)及其它泵站運行重要部位與關(guān)鍵對象、參數(shù)進行有效監(jiān)視、監(jiān)測，并做到必要數(shù)據(jù)、圖像、指令的上傳和接收。 3泵站綜合自動化系統(tǒng) 3.1系統(tǒng)流程與功能要求 (1)密切監(jiān)視內(nèi)外河水位，按照城市防洪工程調(diào)度指令，在所有水閘關(guān)閉后，根據(jù)降雨歷時、降雨強度、內(nèi)河匯流等情況，確定開機數(shù)量。 (2)在供電系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、電機油位正常及上下游安全的情況下，逐臺全電壓異步起動電機，到亞同步速時投勵，牽入同步運行，起動過程中提起出口快速閘門。 (3)運行過程中嚴密監(jiān)視、監(jiān)測變壓器、電機、直流系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、內(nèi)外河水位等關(guān)鍵部位的運行狀況及重要電量、非電量參數(shù)，在實時保存運行參數(shù)的基礎(chǔ)上，將部分必要數(shù)據(jù)、圖像上傳管理中心。 (4)按照正常、報警、跳閘三級設(shè)定機組的保護要求，躲過電機起動過程，防止誤操作。 (5)根據(jù)流程實現(xiàn)正常停機及事故緊急停機。 3.2設(shè)備配置 各泵站的綜合自動化系統(tǒng)主要由下列設(shè)備組成：①主控站計算機監(jiān)控設(shè)備；②現(xiàn)地控制單元(ＬＣＵ)；③上下游水位計及通航水閘、快速閘門開度儀；④微機保護裝置(含電機保護、主變保護、線路保護)；⑤多媒體工業(yè)電視系統(tǒng)。 3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 采用開放式分層分布方式，使其具備互換性、擴展性和可移植性。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，分泵站主控制級和現(xiàn)地控制單元。 (1)主控制級。泵站主控制層由設(shè)在控制室的主計算機、人機接口設(shè)備、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、ＧＰＳ及ＵＰＳ電源等設(shè)備組成，與現(xiàn)地控制單元(ＰＬＣ)構(gòu)成局域網(wǎng)。負責(zé)完成泵站機組、快速閘門、供配電系統(tǒng)、公用設(shè)備和通航水閘等全站設(shè)備的監(jiān)控及控制。 (2)現(xiàn)地控制單元。泵站的現(xiàn)地控制單元由ＰＬＣ彩色觸摸屏、多功能智能儀表、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及附件構(gòu)成。每個現(xiàn)地控制單元能夠通過輸入／輸出接口與生產(chǎn)過程設(shè)備相聯(lián)，對所管轄生產(chǎn)設(shè)備進行完善的監(jiān)控，通過以太網(wǎng)通訊接口及相關(guān)設(shè)備與主控層計算機交換信息。同時，它也具有相對的獨立性，能夠脫離主控層，由采色觸摸屏直接完成生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)的采集和處理，各種設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能。通過現(xiàn)場總線ＭＯＤＢＵＳ網(wǎng)，現(xiàn)地控制單元還可與對應(yīng)的微機保護單元、多功能智能儀表、勵磁、直流設(shè)備通訊。 微機保護單元主要采用美國ＧＥ電動機保護369、主變保護745、線路及站變保護ＭＴＦ，這些設(shè)備不僅具有豐富的保護功能，而且還具有獨特的測量、記錄和錄波功能。 (3)系統(tǒng)軟件。以32位Microsoft?。危裕玻埃埃盀椴僮飨到y(tǒng)，采用ＧＥ?。茫桑停校蹋桑茫桑裕?a >組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設(shè)計，軟件貼近工程應(yīng)用對象，并提供給使用者在集成環(huán)境下簡便快速的生成工具，用于構(gòu)建控制系統(tǒng)和完成系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試和維護。 ＰＬＣ的編程語言采用在ｗｉｎｄｏｗｓ窗口下的圖形語言，編程方便簡潔，能實時跟蹤和調(diào)試程序。 (4)多媒體工業(yè)電視系統(tǒng)。泵站圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設(shè)備(攝像機等)及控制設(shè)備(多媒體計算機、視頻控制器)組成。 3.4基本功能 (1)數(shù)據(jù)采集與處理功能。對模擬量輸入、開關(guān)量輸入、溫度量、保護事件、電氣量進行數(shù)據(jù)采集和處理。具體功能包括：①具有硬件和軟件濾波功能；②數(shù)據(jù)有效性、合理性判別；③連續(xù)量的越復(fù)限和離散狀態(tài)檢查；④報警及事件的登錄；⑤事故時，有語音報警、多媒體工業(yè)電視聯(lián)動、自動錄像。 (2)運行過程的自動保護功能。運行過程中的自動保護功能包括：①電動機機組的啟、停操作；②快速閘門的啟閉及開度監(jiān)視；③主變和站變合、分、切換的操作；④全站油、水系統(tǒng)的運行和記錄；⑤緊急情況下可手動按緊急按鈕停泵。 (3)統(tǒng)計、報表與查詢功能。具體功能包括：①顯示實時參數(shù)表，含全站各機組的電氣參數(shù)及壓力、溫度、流量等動態(tài)數(shù)值；②累計全站日、月、年的有功、無功電度，機組開停次數(shù)、運行時間、總排水量；③累計斷路器的分、合次數(shù)及Ｉ２ｔ值；④利用Ｅｘｃｅｌ電子表格方式組織和顯示；⑤支持日、月、年的運行日志，并可通過年月日的選擇，檢索歷史報表；⑥支持各種保護事件、趨勢記錄的查詢。 (4)人機界面。上位機的顯示畫面是整個泵站監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它通過各種動態(tài)的圖形來表示整個泵站各種設(shè)備的實時狀態(tài)，給人以生動、直觀的操作效果。泵站計算機監(jiān)控的主要畫面包括：電氣主接線圖，樞紐布置圖，泵站剖面圖，站用電接線圖，油、水系統(tǒng)圖，開停機流程，監(jiān)控系統(tǒng)配置、調(diào)試窗口、通信狀態(tài)等畫面。在各畫面上除了動態(tài)顯示各對象狀態(tài)外，還顯示對應(yīng)的功率、流量、水位、溫度等實時參數(shù)，對于每個操作對象都有對應(yīng)的彈出操作面板，有口令和確定方能進行操作，防止誤操作。 (5)工程管理。以實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照泵站、水閘等水工建筑物管理規(guī)程要求，自動計算并列出年度運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并適時歸檔。 (6)通訊。各泵站，水閘與工程管理中心，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機和光纜構(gòu)成環(huán)網(wǎng)通道，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙視等“五遙”功能。 (7)遠程維護。通過在各泵站中設(shè)置專人管理的調(diào)制解調(diào)器，經(jīng)撥號上網(wǎng)方式，可使系統(tǒng)軟件專家在自己辦公室的工作機上，遠程診斷系統(tǒng)故障，快速解決問題。 (8)多媒體視頻聯(lián)動。通過多媒體系統(tǒng)的控制機與監(jiān)控系統(tǒng)的主機在網(wǎng)上交換信息，實現(xiàn)在被控對象操作或泵站發(fā)生事故時，自動切換攝像鏡頭到相關(guān)對象或啟動硬盤錄像的聯(lián)動功能，使運行人員在中控室內(nèi)，通過多媒體工業(yè)電視系統(tǒng)及時直觀地觀察現(xiàn)場設(shè)備的運行情況，以及事后故障的分析處理。 4結(jié)論 (1)泵站是嘉興市城市防洪工程泵閘水工建筑群的分中心，其綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用為整個城市防洪工程信息管理系統(tǒng)的建設(shè)奠定了可靠的基礎(chǔ)，也為全市防汛信息系統(tǒng)的建設(shè)進行了有益的探索。 (2)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、多媒體圖像等高科技技術(shù)以及自動控制理論在城市防洪工程建設(shè)中的綜合性應(yīng)用，提高了嘉興市水利建設(shè)與工程管理的水平，為嘉興市水利建設(shè)現(xiàn)代化、信息化事業(yè)奠定了一個良好的基礎(chǔ)，也為同類工程建設(shè)提供了有益的經(jīng)驗，其中部分實用而經(jīng)濟的新技術(shù)在農(nóng)田水利基本建設(shè)、圩區(qū)建設(shè)中有一定的推廣價值。 (3)嘉興市城市防洪工程自5月底建成投運以來，按照“管養(yǎng)分離”體制的要求，“無人值班、少人值守”的目標(biāo)基本實現(xiàn)，并取得了較明顯的經(jīng)濟效益。 |
