南水北调泵站自动化系统技术要求的编制与思考

朱正伟 ，唐鸿儒

（1.南水北调东线江苏水源有限责任公司，江苏 南京 210029；2.扬州大学能源与动力工程学院，江苏 扬州 225127）

0 引言

南水北调东线工程江苏段共需建设或改造大型泵站 18 座，自 2002 年以来，已建或在建泵站共 8座，另有 10 座泵站即将开工建设，预计 2013 年底前工程全部竣工。已建或在建泵站均采用自动化系统，包括计算机监控、视频监视和信息管理等系统，采用了目前最先进的软、硬件技术和产品实现了泵站机组监控及保护等功能，系统技术先进、功能强、可靠性高。

然而，在泵站自动化系统建设过程中发现许多值得注意的现象和需要探索的问题，具体表现为：各泵站之间自动化程度深浅不一；网络结构、主要硬件设备、站内智能设备之间的数据通信形式等多种多样；监控系统操作界面形式和内容多种多样；系统对外的接口方式、数据结构、种类和格式不尽相同；等等。

通过分析认为导致上述问题的主要原因包括：1）目前没有专门针对泵站自动化系统的设计规范或者标准，没有适用的验收标准。设计、施工、验收过程中都是参照水电站、电力系统等行业的标准，针对性不强，操作困难。2）参建单位众多。已实施的 8 座泵站自动化中，设计单位 3 家、监理单位 6 家、集成商 6 家。3）全线管理和调度系统的规划工作尚未完成，将来整个南水北调东线工程的统一调度运行和管理的要求尚未确定。

为了规范下阶段南水北调东线工程泵站自动化系统的设计，统一实施要求，明确系统测试和验收的标准和方法，确保下阶段泵站自动化系统功能完善，技术先进，安全、可靠，且能够与南水北调东线工程全线调度运行管理系统有效连接，发挥工程的整体效益，江苏水源公司组织了有关单位开展了泵站自动化系统技术要求的研究工作，编写了《南水北调东线工程江苏段泵站自动化系统技术要求》（以下简称《技术要求》），现已开始试行。依据《技术要求》编写的《泵站自动化系统招标文件示范文本》，已经用在后期工程招标文件编制工作中。

1 技术要求编写原则

《技术要求》遵循以下编写原则： 1）强调目的性和可操作性。本《技术要求》定位为应用于南水北调东线工程江苏段泵站工程建设。针对东线工程泵站自动化系统建设的需要，对关键部分和关键环节提出明确、具体的要求，增加可操作性。2）强调完整性。明确规范对象为组成泵站自动化系统的计算机监控、工程安全监测、视频监视及信息管理系统。规范内容则包括上述对象的技术要求，以及系统实施、培训、测试、文档资料要求，涵盖泵站自动化系统设计、实施、测试、验收全过程。3）考虑全局性。泵站自动化系统是将来建设的南水北调东线工程全线调度运行管理系统的 1 个信息节点，对泵站与上级系统的通信方式、传输信息的内容和格式等提出初步要求。4）强调规范性。参照技术标准的编写格式进行编写，术语和叙述规范。

2 技术要求的组成和内容

《技术要求》按照《水利技术标准编写规定》的要求和格式进行编写，共有 13 章，以及规范性附件 A 和资料性附件 B。第 1～3 章分别是适用范围、规范性引用和术语，主要内容从第 4 章开始。

第4章 定义了泵站自动化系统由计算机监控、工程安全监测、视频监视及信息管理 4 个系统组成，描述了各部分的作用；规定了泵站自动化系统应采用开放的、分级分布式体系结构，自下而上分成现地、站控、管理、调度级别，并明确各级的功能分工；同时，对泵站自动化系统的安全策略提出了原则性要求。

第5章 对自动化系统的电源、机柜、元器件、标志、防护等级、电气特性、接地与防雷等一般性要求进行了规定。

第6章 是泵站计算机监控系统的技术要求。首先详细定义了计算机监控系统在数据采集与处理、监视与报警、控制与调节、系统自诊断与恢复、数据记录与存储、人机接口、时钟同步、数据通信、与视频系统联动、优化调度和经济运行共 10 个方面的功能要求。接着，根据泵站的特点提出计算机监控系统应该采用开放式分级分布式结构，分成站控级和现地级，站控级与现地级之间应采用网络方式连接，并规定了现地控制单元（LCU）的设置原则。然后，分别规定了站控级设备、现地控制单元、网络设备、自动化元件等硬件技术要求；系统、应用、数据库和通信的软件技术要求；以及系统的实时、可靠、可维护、安全等性能要求。特别是针对泵站的特点对机组开机、机组停机、机组事故紧急停机、变配电设备、公用辅助设备启停等主要控制流程进行了规定，包括各种流程的启动和停止条件、检测内容、执行步骤和实现方法，并给出了典型流程的实现示例。

第7章 是泵站工程安全监测系统的技术要求。首先对工程安全监测系统在数据采集、分析、存储、报警和显示等方面提出了要求。然后对系统的结构、硬件和软件配置、系统性能等进行了规定。

第8章 是视频监视系统的技术要求。对视频监视系统在监视、监听、录像、控制、查询等功能进行了规定，提出了适合泵站特点的视频监视系统结构和监视点设置原则，对视频主机、摄像机、云台等的选型、视频监视系统的软件和性能要求进行了定义。

第9章 是泵站信息管理系统的技术要求。泵站信息管理系统负责泵站运行数据的存取与管理、运行信息的发布与查询功能、向上级运行调度管理系统上传数据，是泵站运行管理单位的管理网络平台。规定了系统获取和存储泵站运行数据、信息发布和查询、上传的数据等内容和方式，规定了管理网路平台的基本硬件配置要求，对实现上述功能的软件开发方式和平台等提出了要求。

第6～9章 是泵站自动化系统设计的主要依据，也是系统实施和验收的依据。

第10章 对自动化系统实施过程中的现场勘探、 2 次设计、设计联络会、工厂测试和检验、出厂检验、到工验收、现场安装和调试、现场测试和安装检验、试运行等各阶段的工作内容，流程，资料等提出要求，明确系统实施过程中各方权利和义务，是指导实施工作的依据。

第11章 是对负责泵站自动化系统运行维护和管理的人员进行培训的培训目标、内容、形式、教材、讲师等提出要求。

第12章 规定了对计算机监控、工程安全监测、视频监视、信息管理等系统进行现场测试时的测试项目和内容，测试结果是系统验收的依据。

第13章 明确了承包方在系统实施的各个阶段应提供的文件和技术资料，包括设计、安装、操作、维护、试验等文档和技术资料，是指导系统验收的依据。

附件 A 是规范性附件。包括计算机监控系统监控画面制作要求和运行报表制作要求，以及主要数据库的表格式。

附件 B 是资料性附件。包括现场安装、现场试验、现场测试等记录表，供系统实施过程中使用。

3 技术要求的特点

《技术要求》具有如下特点：

1）要求具体，操作性强。针对以往自动化系统实施和验收过程中常遇到的问题进行分析，既提出具体的功能要求，也对系统实施的方法给出了指导性的定义，如对于计算机监控系统需要采集哪些数据，设置哪些监控画面和运行报表，具备哪些控制与调节功能等提出了明确具体的要求，也对主要监控画面的内容、动态数据刷新要求、操作方式提出要求，对运行报表的内容和格式提出了要求，以及对泵站机组、辅机设备等的控制提出指导性的实现方法。

2）定位明确，界定清楚。定位为南水北调东线工程江苏段泵站自动化系统建设期使用，为工程建设过程的设计、施工、验收等阶段的技术要求。

3）统一了历史数据库格式。规定了泵站信息管理系统中历史数据库表格式，包括泵站、泵站机组、主变、节制闸等运行表，以及从运行表中按要求抽取得来的泵站、机组日统计表等运行统计表。

4）针对南水北调东线工程全线调度运行管理系统规划工作尚未完成，目前还没有关于上传数据的内容、格式、刷新频度的要求等问题进行研究，对泵站自动化系统与全线调度运行管理系统连接的接口、数据上传程序的功能等提出了初步要求。一旦全线调度运行管理系统的技术标准出台后，可以很方便地进行适应性调整，实现泵站自动化系统与全线调度运行管理系统的连接。

5）增加系统建设期管理规定，明确参建各方职责和义务。包括现场查勘、2 次设计、设计联络、工厂测试与检验、出厂检验、到工验收、现场安装与调试、现场测试与安装检验、试运行、现场验收、系统移交等工作环节，覆盖系统实施的全过程。

6）增加验收过程的可操作性。既在第 12 章给出了对泵站自动化系统进行现场测试的项目和内容要求，又在附录 B 中给出了各类记录表等，便于规范化自动化系统的施工、监理和验收过程。

7）强调系统的安全性，提出安全策略。既提出了泵站自动化系统与全线调度运行管理系统网络连接时必须采用硬件网络防火墙，也提出了系统内部计算机监控系统与信息管理系统连接时必须采用硬件隔离装置，还对系统和设备的安全性等都给出了具体的要求。

4 下阶段建设思路

下阶段南水北调东线工程江苏段泵站自动化系统建设将采用以下思路：

1）依据《技术要求》编写《泵站自动化系统招标文件示范文本》，将《技术要求》中的主要条款作为招标文件的技术标准和部分商务条款。在后期工程的招标工作中，各个泵站的自动化系统招标文件以示范文本为基础进行编写。

2）规范过程管理，严格测试过程，确保建设质量。明确要求建设、设计、施工、监理等单位以此《技术要求》为基础，进行泵站自动化系统的设计、施工、过程管理、测试和验收等工作。

3）参与南水北调东线工程全线调度运行管理系统的规划工作，并根据规划结果及时调整和修改《技术要求》中的相关条款，实现泵站自动化系统与将来建设的全线调度运行管理系统无缝连接。

4）组织有关人员，深入开展泵站优化调度和优化运行的研究工作，提高泵站的运行效益。

5）探索适合南水北调特点的泵站运行管理模式，进一步拓展泵站信息管理系统的深度和广度，增强泵站运行管理、维护管理软件的功能，提高泵站的运行维护水平。

6）在泵站自动化系统验收前，继续引入专业机构对系统进行查验、系统的功能和性能测试，确保工程质量。

5 结语

至 2013 年底，南水北调东线工程江苏段还有10 座泵站的自动化系统需要建设，《技术要求》的研究和编写为后期工程的设计、施工、测试、验收等工作提供依据和指导。我们已经将《技术要求》作为后期的泵站自动化系统招标工作的主要依据，并将在施工、验收等过程中将它作为工作依据和指导。在实施过程中将不断发现问题，总结经验，及时修订和完善本《技术要求》，以使得它在泵站自动化系统建设的整个过程中发挥规范和指导作用。

[1]中华人民共和国水利部. SL1-2002，水利技术标准编写规定[S]. 北京：中国水利水电出版社，2003.

[2]中水淮河工程有限责任公司. 南水北调东线第一期工程可行性研究总报告[R]. 北京：水利部水利水电规划设计总院，2005.

[3]中华人民共和国国家发展和改革委会员. DL/T578，水电厂计算机监控系统基本技术条件[S]. 北京：中国电力出版社，1995.