泵站自动化控制系统

 

1.1、系统方案及结构

泵站计算机监控系统包括泵站自动化监控系统、泵站视频监视系统二部份，计算机监控系统由泵站控制室控制级和现地控制单元组成，泵站控制室设在泵房副厂房内，控制室设备包括1台操作员工作站、1台网络硬盘录像机、1台打印机、1台UPS电源、1组操作台及网络设备等，系统共设1套现地控制单元LCU、2套超声波水位传感器及显示仪表、4台高清高速球摄像机、2台数字高清固定红外摄像机及系统线缆等组成。

 

泵站自动化监控系统的建设目标主要实现远程监视配电开关柜合、分闸信号、泵站机组开停机信号、故障信号、断路器位置信号，系统自动监视故障信号在有危及系统安全运行的情况及时停止设备运行；远程监测上下游水位、流量信号及进线柜电流、电压等。

4台高清夜视高速球摄像机用于实时监视内外河、泵房及管理所区域范围内环境情况，2台数字高清固定红外摄像机实时监视配电房及变电站区域范围内环境情况，摄像机将前端图像信息采集后经有线网络上传到硬盘录像机上，值班人员通过监控软件可以实时浏览前端的视频图像。

现地控制屏内设有可编程控制器PLC，PLC实时采集配电开关柜、泵站机组等变配电设备运行工况及水位、电气、流量等数据经有线网络上传到操作员工作站。

各泵站计算机监控系统预留有与管理处调度中心的监控接口。

1.2、现地控制屏

本单元监控范围包括配电、水泵机组。现地控制单元设备布置于机旁。

现地控制单元能实现的主要功能如下，但不限于此；

(1) 数据采集和处理；

(2) 安全运行监视；

(3) 事件监测和发送；

(4) 事故、故障音响

(5) 数据通讯；

(6)  系统诊断；

1.2.1数据采集及处理

(1)采集机组各电气量和非电气量，并做相应处理，存入数据库，根据需要上送泵站控制中心。

(2)收集配电设备，继电保护装置和自动装置的状态量，存入数据库，根据需要上送泵站控制中心。

(3)采集各被监控对象的各种电量和非电量，并做相应处理，存入数据库，根据需要上送泵站控制中心。

(4)接受主变有功电度和无功电度，分时积算求出泵站消耗的有功电度、无功电度，存入数据库并上送泵站控制中心；

(5)收集被监控对象各设备、继电保护装置和自动装置的状态量，存入数据库，根据需要上送泵站控制中心。

1.2.2安全监视运行

与泵站控制中心和机组继电保护装置等相结合，完成安全监视任务，主要包括状变监视、越复限检查、过程监视和现地控制单元异常监视。

现地控制单元上应有人机接口和打印控制单元内各种信息的手段。可由便携式计算机实现。

1.2.3事故监测和发送

自动检测本单元所属的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状变时，将事件的性质依次检测、归类存档，并上送泵站控制中心。

1.2.4事故、故障音响

现地控制单元设有反映所监控对象的事故、故障、越复限等状态的不同频率的音响报警装置。

1.2.5数据通讯

(1) 完成与泵站控制中心的数据交换，实时上送泵站控制中心所需的过程信息。

(2) 现地控制单元接收泵站控制中心所用的同步时钟信息以保持同泵站控制中心同步。

(3) 发送和接收触摸屏的数据。

1.2.6系统诊断

(1) 现地控制单元硬件故障诊断：可在线或离线自检设备的故障，故障诊断应 能定位到模块。

(2) 软件故障诊断：应用软件运行时，若遇故障应能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。

(3)在线运行时，当诊断出故障，能自动闭锁控制出口或切换到备用系统，并将故障信息上送泵站控制中心以便显示、打印和报警。

1.3、泵站自动化监控系统功能

各泵站监控系统上位机设备布置在各泵站的控制室，至少具有以下功能，但不限于此；

(1) 数据采集与处理；

(2) 安全运行监视；

(3) 监视、记录、报告；

(4) 事故相关量记录；

(5) 正常操作指导和事故处理操作指导；

(6) 数据通讯；

(7) 屏幕显示；

(8) 泵站设备运行维护管理；

(9) 系统诊断；

(10) 软件开发；

(11) 仿真培训；

(12) 其它；

1.4、泵站自动化系统性能

本工程计算机监控系统应高度可靠，不会因其本身的局部故障而影响现场设备的正常运行，而且系统的MTBF.MTTR及各项性能指标应满足部颁《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的规定，并与计算机技术当前的发展水平相适应。

1.4.1实时性

主控级及现地控制箱的响应能力满足数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间要求。

(1) 数字量采集周期〈1S；

(2) 实时数据库更新周期〈1-2S；

(3) 控制命令响应时间：

Ø 控制命令回答响应时间〈1S

Ø 接受执行命令到执行控制的响应时间〈1S

(4)模拟量采集周期：

电量≤1S

非电量≤10S

(5) 主控级对现地系统数据采集和控制的响应时间≤2S

(6) 人机通信响应时间：

Ø 调用新画面的响应时间：从运行人员发生一个新的画像调用指令开始到图象完全显示在监视器上为止的监视器响应时间〈1S；报警或事件发生到监视器屏幕显示和发出的音响的时间〈2S；

Ø 调用新画面的响应时间：从运行人员发出到一个新的图象命令开始到图象完全显示在监视器上为止的监视器响应时间〈2S；

Ø 操作员命令发出到现地控制单元接收命令回答响应的时间〈3S；

Ø 在已显示面上动态数据更新周期≤2S

1.4.2可靠性

监控系统及其设备能适应本工程的工作环境，具有足够的抗干扰性能，能长期可靠地稳定运行。本系统设备的MTBF参数如下:

主控计算机(含硬盘)>8000h；

现地控制屏LCU>16000h；

为保证系统的高可靠性，除选用高可靠性的的硬件外，还采取下列措施：

(1) 现地监控单元在正常工作状态下处于系统的集中指挥下运行，但在紧急情况下或系统故障时又可独立运行。个别现场监控单元故障，不会对系统或其它单元构成影响。

(2) 系统软件、硬件设置监控定时器功能。

(3) 监控软件选用先进并应承成熟的监控软件包开发应用软件，确保系统软件运行的高可靠性和安全性。

(4) 对控制指令的发布规定操作权限，命令传送须经过巡回认证，数据采集要求经过合理性判别和处理，以防误操作。

(5) 系统采用有效的防雷技术，确保系统安全运行。因系统处于强电环境下运行，对系统的输入信号均采取光隔技术，输出信号采用光隔加中间继电器隔离等保护措施，以及重要设备（如UPS），重要信号线路与电源等线路装设各类浪涌保护器，以防工业干扰和雷电的影响，减少数据出错和元件损坏。

1.4.3可维修性

所提供的计算机系统的硬件和软件将便于维护、测试和检修。

（1） 可维修MTTR为〈1h

（2） 设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具有故障部位，在现场现换故障部件后即恢复正常。

（3） 设有便于试验和隔离故障的断开点

（4） 配备合适的专用安装插卸工具。

（5） 预防性维修应使磨损性故障尽量减少。

（6） 互换件与不可互换件有识别措施。

（7） 最大限度选择通用器件，提高硬件的代换能力。

（8） 可通过便携机进行编程修改和增加软件。

1.4.4可用率

(1) 采用工业控制计算机系统，软件设计实用、紧凑，以达到较高的系统可用率。

(2) 系统可用率是在整个系统交接前的试运行期间30天内不低于99.9%，在设备验收后的两年保证期内达到98.8%。

(3) 其它性能如系统安全性、可扩性、可变性能满足《水电厂计算机监控系统设备基本技术规范》的要求。

1.4.5 CPU负载率

CPU负载率根据招标文件定义，保证不低于以下标准：

(1) 主控级计算机的处理能力应有充分的裕度，其负载率应小于40%；

(2) 现地控制单元CPU的负载率应小于60%。

1.4.6系统安全

1、 系统具有下列保证操作安全性的措施：

(1) 对系统每一功能的操作提供检查和校核，发现有误时能报警、撤消。

(2) 当操作有误时，能自动或手动地被禁止并报警

(3) 对任何自动或手动操作可作存贮记录或作提示指导。

(4) 在人机通信中设操作员控制权口令。

(5) 按控制层次实现闭锁，其优先权顺序为：现地，控制中心。

(6) 系统具有定义控制台不同的使用安全等级的功能，其级数不小于4级。

2、 系统具有下列保证通信安全性措施：

(1) 系统设计能保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障。

(2) 主控级与现地控制屏的通信包括控制信息时，对是否响应作明确的提示。在2-5次重复通信失败时发出报警。

(3) 通道设备上提供适当的检查手段，以证实通道正常。

3、 系统具有下列保证硬件、软件和固件安全的措施：

（1） 应有电源故障保护和自动重新启动。

（2） 能预置初始状态和重新预置。

（3） 有自检能力，检出故障时能自动报警。

（4） 设备故障能自动切除或切换并能报警。

（5） 任何硬件和软件的故障都不应危及电力系统的完善和人身的安全。

（6） 系统中任何地方单个元件的故障不应造成生产设备误动。

1.4.7可扩性

1、为确定和实现系统的扩充，采取以下措施：

(1)  PLC系统底板预留扩展槽位，在PLC增添部件时，需进行重新配置；

(2)  交换机预留40%以上的网络接口，并可以向上或向下级连。

2、 系统可扩充的范围如下：

(1)  PLC备用点不少于使用点设备的20%。

(2)  主控级计算机存贮器容量应有40%以上裕度。

(3)  系统留有扩充现地控制装置、杨公祭设备或系统通信的接口。

(4)  网络通讯的通讯负载率小于50%

(5)  屏柜内留有可扩充插槽的空间。