嘉興防洪工程泵站綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(diǎn)。通過綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、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(dòng)化建設(shè)進(jìn)行了一定的探索與嘗試，達(dá)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(jì)算機(jī)；綜合自動(dòng)化；泵站設(shè)計(jì) 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(zhǔn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用筑堤、建閘、設(shè)站等措施以及與已建小包圍聯(lián)合運(yùn)用、控制內(nèi)河水位的方法，達(dá)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(jì)降雨強(qiáng)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(jī)，總設(shè)計(jì)排澇能力為204ｍ３／ｓ、6460ｋW。每個(gè)泵站設(shè)主變1臺、站變2臺(表1)，除人工加油、維護(hù)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(shí)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(xiàn)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(bǔ)，城市防洪工程的泵站(閘)群個(gè)體實(shí)現(xiàn)“無人值班，少人值守”。 泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)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(shí)現(xiàn)對水泵機(jī)組、配電系統(tǒng)、水閘、進(jìn)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(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對象、參數(shù)進(jìn)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(dòng)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(shí)、降雨強(qiáng)度、內(nèi)河匯流等情況，確定開機(jī)數(shù)量。 (2)在供電系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、電機(jī)油位正常及上下游安全的情況下，逐臺全電壓異步起動(dòng)電機(jī)，到亞同步速時(shí)投勵(lì)，牽入同步運(yùn)行，起動(dòng)過程中提起出口快速閘門。 (3)運(yùn)行過程中嚴(yán)密監(jiān)視、監(jiān)測變壓器、電機(jī)、直流系統(tǒng)、勵(lì)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(yùn)行狀況及重要電量、非電量參數(shù)，在實(shí)時(shí)保存運(yùn)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(bào)警、跳閘三級設(shè)定機(jī)組的保護(hù)要求，躲過電機(jī)起動(dòng)過程，防止誤操作。 (5)根據(jù)流程實(shí)現(xiàn)正常停機(jī)及事故緊急停機(jī)。 3.2設(shè)備配置 各泵站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要由下列設(shè)備組成：①主控站計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備；②現(xiàn)地控制單元(ＬＣＵ)；③上下游水位計(jì)及通航水閘、快速閘門開度儀；④微機(jī)保護(hù)裝置(含電機(jī)保護(hù)、主變保護(hù)、線路保護(hù))；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(kuò)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(jì)算機(jī)、人機(jī)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(fù)責(zé)完成泵站機(jī)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(gè)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(jìn)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(jì)算機(jī)交換信息。同時(shí)，它也具有相對的獨(dú)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(shí)時(shí)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(jī)保護(hù)單元、多功能智能儀表、勵(lì)磁、直流設(shè)備通訊。 微機(jī)保護(hù)單元主要采用美國ＧＥ電動(dòng)機(jī)保護(hù)369、主變保護(hù)745、線路及站變保護(hù)ＭＴＦ，這些設(shè)備不僅具有豐富的保護(hù)功能，而且還具有獨(dú)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(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(hù)。 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(shí)時(shí)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(jī)等)及控制設(shè)備(多媒體計(jì)算機(jī)、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(hù)事件、電氣量進(jìn)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(bào)警及事件的登錄；⑤事故時(shí)，有語音報(bào)警、多媒體工業(yè)電視聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)錄像。 (2)運(yùn)行過程的自動(dòng)保護(hù)功能。運(yùn)行過程中的自動(dòng)保護(hù)功能包括：①電動(dòng)機(jī)機(jī)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(yùn)行和記錄；⑤緊急情況下可手動(dòng)按緊急按鈕停泵。 (3)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表與查詢功能。具體功能包括：①顯示實(shí)時(shí)參數(shù)表，含全站各機(jī)組的電氣參數(shù)及壓力、溫度、流量等動(dòng)態(tài)數(shù)值；②累計(jì)全站日、月、年的有功、無功電度，機(jī)組開停次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、總排水量；③累計(jì)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(yùn)行日志，并可通過年月日的選擇，檢索歷史報(bào)表；⑥支持各種保護(hù)事件、趨勢記錄的查詢。 (4)人機(jī)界面。上位機(jī)的顯示畫面是整個(gè)泵站監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它通過各種動(dòng)態(tài)的圖形來表示整個(gè)泵站各種設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，給人以生動(dòng)、直觀的操作效果。泵站計(jì)算機(jī)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(jī)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(dòng)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(shí)時(shí)參數(shù)，對于每個(gè)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(jìn)行操作，防止誤操作。 (5)工程管理。以實(shí)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(dòng)計(jì)算并列出年度運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并適時(shí)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(jī)和光纜構(gòu)成環(huán)網(wǎng)通道，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙視等“五遙”功能。 (7)遠(yuǎn)程維護(hù)。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(jī)上，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)故障，快速解決問題。 (8)多媒體視頻聯(lián)動(dòng)。通過多媒體系統(tǒng)的控制機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)在網(wǎng)上交換信息，實(shí)現(xiàn)在被控對象操作或泵站發(fā)生事故時(shí)，自動(dòng)切換攝像鏡頭到相關(guān)對象或啟動(dòng)硬盤錄像的聯(lián)動(dòng)功能，使運(yùn)行人員在中控室內(nèi)，通過多媒體工業(yè)電視系統(tǒng)及時(shí)直觀地觀察現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用為整個(gè)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(jìn)行了有益的探索。 (2)計(jì)算機(jī)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(dòng)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(gè)良好的基礎(chǔ)，也為同類工程建設(shè)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)，其中部分實(shí)用而經(jīng)濟(jì)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(jià)值。 (3)嘉興市城市防洪工程自5月底建成投運(yùn)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(shí)現(xiàn)，并取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 |
