爾王莊暗渠泵站自動化監控系統介紹

董樹本　殷國濤

摘要：本文主要介紹天津市引灤工程爾王莊管理處暗渠泵站自控系統和集中監控調度中心。綜合保護裝置、計算機監控系統和視頻監視系統的引用給我處泵站安全輸水帶來極大好處，同時提升了我處泵站信息化程度。該系統升級后，實現了如：語音報警、歷史表報、趨勢曲線等很多功能。

關鍵詞：樞紐；泵站自動化；計算機監控

爾王莊暗渠泵站是引灤入津工程中與輸水暗渠、爾王莊水庫配套設置的一座輸水、補庫兼用的專用泵站，引灤入津工程是向天津市供水的生命線，暗渠泵站就是這條生命線上的“心臟”。該泵站自1983年建成通水，至今一直發揮著巨大的作用。隨著“南水北調”工程南水的引入，爾王莊暗渠泵站這個“樞紐”作用更加明顯。為適應我國現代化發展要求，2015年爾王莊處完成暗渠泵站自動化監控系統升級改造，新系統實現了強大的功能，配合視頻監視系統，給暗渠泵站這一貫通“江水”和“灤水”兩條動脈的“心臟”帶來現代化血液。

1、綜合保護系統

1.1 綜合保護系統概況

暗渠泵站35KV和6kV配電系統采用微機保護測控裝置，35KV線路及主變的微機保護測控裝置集中安裝在變電站主控室微機保護屏上；6kV進線、出線、母聯和同步電動機的微機保護測控裝置均安裝在現場6kV開關柜上。并通過通信網絡引入自控機房核心數據庫。

1.2 保護裝置

我處采用的線路保護為CSF206L；備用電源自投裝置CSF206B，配合電壓切換裝置HNQX-1完成了母線線路保護任務；電機保護為CSF206GB；主變本體保護為HNCSR-1，配合變壓器差動保護裝置CSF206TA和變壓器后備保護裝置CSF206TB共同完成了對兩臺主變的綜合保護任務；保護裝置與配套的通訊管理機（CSM1204）網絡連接，通過交換機與中心機房進行數據連接；同時整個保護系統配用MSCR800同步時鐘設備，確保了保護的時效性和可靠性。

2、計算機監控系統

更新改造后的計算機監控系統，提高了泵站運行效率，優化調度，確保泵站長期安全可靠、高效運行。

2.1 設計原則

泵站自動化監控系統遵循先進可靠、便于擴充、安全實用的設計原則。

2.2 監控范圍

泵站自動化系統的監控范圍主要包括：變電站高、低壓配電系統、主機組系統、同步電機系統、微機保護系統、勵磁系統、調角機構、輔機系統及公用設備、泵站及變電站直流系統、流量和水位等測量系統。

2.3 系統結構

2.3.1 結構概述

爾王莊管理處暗渠泵站分中心監控泵站和變電站，采用的監控軟件為KingSCADA3.0，實現對現場泵站的監控。其中新升級改造的暗渠泵站和變電站現場采用羅克韋爾公司AB的1756系列PLC；現場應用光纖環網結構將數據傳輸至核心機房數據庫，運行數據長時間的存儲分析；泵站中控室和調度總中心工作站同樣利用光纜連接機房，進行監控和數據分析。

2.3.2 現場設備組成

現場包括：LCU柜、高壓柜及綜保裝置、勵磁系統、機組溫度傳感器、水位流量及壓力傳感器、風機、技術供水系統、主蝶閥控制箱等設備組成。其中控制回路采用安全可靠的硬接線方式與LCU柜連接；保護裝置、流量計與溫度采用通訊方式與LCU柜連接；水位、壓力傳感器為4-20mA電流信號，采用屏蔽信號線與PLC連接。如圖：

系統結構

2.4 系統網絡

系統使用的是MOXA光纖環網交換機，采用自愈型環形網絡結構用光纜跳接；網絡柜大型交換機與機房核心交換機同樣采用光纜環網結構連接。這種連接方式具有較好的容災效果，確保了數據傳輸的快速、安全可靠，為泵站安全運行做了較好的通訊保障。

2.5 控制方式

監控系統具有三級控制權限：機組及輔助LCU柜現場控制、暗渠泵站中控室分中心集中控制和調度總中心遠方自動控制。三級控制權限的控制優先權從高到低的順序為：現場控制、分中心控制、調度總中心控制，在機組控制柜上設置遠方/現地選擇開關。根據系統需求，總中心、分中心與機房結構為：監控系統與數據服務中心系統獨立運行，各自走單獨配置的數據通道。系統框架圖如下所示：

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控制結構圖

2.6 設備配置

2.6.1 工作站及服務器配置

為實現全場監控功能，我處工作站及服務器配置如下：

（1）現場數據采集采用冗余方案，工程師站與操作員站均配置采集程序 KingIOServer，兩套采集系統互為冗余，采集軟件直接從PLC或測量儀表獲取實時數據；

（2）分中心監控軟件為亞控科技KingSCADA產品，基于冗余采集系統，數據來源于KingIOServer，上層展示監控也采用冗余監控系統，實現主從冗余監控模式；

（3）中心監控系統采集現場數據，通過遠程調用分中心KingIOServer軟件或者在中心配置單獨采集系統，調用部署在中心的KingIOServer軟件直接從現場硬件設備中獲取實時數據；

（4）總中心監控展示軟件采用亞控科技KingSCADA產品，配置成冗余，確保系統有更高的可靠性與穩定性。

2.6.2 現場控制單元（PLC控制站）

現場共有13面LCU柜，其中10面機組、2個輔機LCU柜和1面變電站LCU柜。LCU柜內包含現場控制屏、PLC裝置、串口服務器、溫度巡檢儀、環網交換機等設備。其中PLC采用的是AB公司的1756系列，包含：電源模塊、CPU、通訊模塊、數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊，分別與現場設備連接。如下圖：

LCU柜構成圖

現場LCU柜利用數字總線通信方式，采用標準MODBUS TCP 協議與機組智能數字儀表及同步機勵磁裝置通信。機組現地控制單元能獨立運行，由它完成對所屬主、輔機設備的監控。endprint