微机综合自动化设备在北赵引黄工程中的应用

吕仙亮

（北赵引黄工程建设项目部，山西 运城 044000）

1 工程概况

北赵引黄工程是山西省委、省政府实施兴水战略的重点应急水源工程之一，是新中国成立以来山西省投资最多、扬程最高、灌溉面积最大的大型灌溉工程之一。工程枢纽包括三级5座泵站，设计装机容量7.4万kW，提水流量15.06m3/s，总扬程360m。该工程通过引提黄河水，解决万荣、临猗2县峨嵋岭千年旱垣上3.403万hm2土地的灌溉问题，受益区包括12个乡镇、121个行政村，受益人口30万。工程总投资5.6亿元，建成后预计每年可增加农民收入近2亿元。

北赵引黄电力工程涉及220kV变电站1座，110kV变电站2座，35kV变电站3座，50km高压输电线路。提水工程分3级5座泵站，分别为庙前一级站、谢村二级站、中干三级站、北干三级站、南干二级站。

2 设计原则

北赵引黄工程各泵站综合自动化设计主要采用计算机监控和微机保护系统，设计目标为“无人值班、少人值守、科学安全、高效运用”。按照计算机监控和微机保护系统配置装备，对各站的运行和主要设备实施自动监测和自动控制，并将泵站监控层与现地LCU控制层之间通过以太网连接。在泵站和上级调度系统之间进行通信实现四遥功能，满足调度自动化信息直采直送要求。泵站监控系统通过现地LCU与电机泵组的辅机系统进行通讯，实现对主机泵、机泵辅助设备及保护装置等设备的通信，并做好接口设计。设计时，采用目前较为先进的计算机硬件，整个泵站所有的机电设备均按全计算机监控进行总体设计，系统结构采用全开放、分层分布式布设。

在整个系统中，与泵站安全运行密切相关的设备全部采用冗余技术，以保证运行管理的安全可靠。各项技术性能指标采用部颁相关标准，选择较高的MTBF指标，从部件、单机和系统多层次全方位多角度保证安全运行的高度可靠性。

整个设计要求系统配置和设备选型尽可能符合现代计算机飞速发展的特点，硬件、软件全部采用模块化、结构化设计，以利于硬件设备的扩充、软件程序的兼容，适应新功能的增加和系统一定规模的扩展。

3 设备配置

各泵站中控层均配置2台主机兼操作员工作站，采用双机热备用方式运行，自动完成双机无扰动切换，同时配备激光打印机、ON-CALL在线寻呼系统等。每台工作站均采用多窗口、多画面形式显示泵站的运行参数。操作员工作站同时负责在泵站和上级调度中心自动化系统间的通讯，最终实现遥控、遥调、遥信和遥测的“四遥”功能。此外，还可与视频系统和各闸门控制系统、智能式电度表、安全监测系统等联网交换数据，便于管理人员及时了解水情。

5个泵站DCAP系列综合自动化系统配置如下：

庙前一级站共组屏17面，包括直流系统屏3面（150AH直流充电屏1面、150AH电池屏2面）；公用保护测控屏1面；主变保护测控屏2面；泵组控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；远动通讯屏1面；机旁箱7面。系统共配置2台操作员工作站，1台通讯工作站，分散装置10kV部分23台。

谢村二级站共组屏16面，包括直流系统屏3面（150AH直流充电屏 1面、150AH电池屏2面）；110kV线路保护测控屏1面；主变保护测控屏2面；泵组控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；远动通讯屏1面；机旁箱6面。系统共配置2台操作员工作站，1台通讯工作站，分散装置35kV部分5台，10kV部分20台。

中干三级站共组屏8面，包括直流系统屏2面（40AH直流充电屏1面、40AH电池屏1面）；泵组控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；远动通讯屏1面；机旁箱3面。系统共配置2台操作员工作站，分散装置35kV部分4台，10kV部分8台。

北干三级站共组屏9面，包括直流系统屏2面（65AH直流充电屏1面、65AH电池屏1面）；泵组控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；远动通讯屏1面；机旁箱4面。系统共配置2台操作员工作站，分散装置35kV部分7台，10kV部分13台。

南干二级站共组屏9面，包括直流系统屏2面（65AH直流充电屏1面、65AH电池屏1面）；泵组控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；远动通讯屏1面；机旁箱4面。系统共配置2台操作员工作站，分散装置35kV部分6台，10kV部分18台。

4 系统功能

4.1 采集处理实时数据

综合自动化系统能实现自动定时、自动等时间间隔和任意时段对泵站主要设备的运行状态、运行参数、控制参数等数据进行采集，并在内置的程序模块辅助下完成必要的数据变换分析预处理，存储于实时数据库，供计算机系统安全监视、运行操控、画面显示、制表打印及完成各种计算等功能时使用。

4.2 监控设备安全运行

监控设备包括变电站、泵组和泵组辅助设备的状态变化、越限检查、过程和趋势分析，可实现监视、记录和报警的功能，包括事件发生顺序的记录，故障报警记录，参数越限报警与记录，电气主设备、主阀、泵组操作记录，事故追忆、自动化系统综合信息记录。

4.3 人机界面

人机界面具有操作权限的判别功能，系统画面显示采用自动和召唤两种方式：自动显示方式主要用于事故、故障及过程监视等；召唤方式便于运行人员随机调用。系统设置了用户及用户组，并对所有用户的操作权限进行管理和控制。

4.4 运行控制

系统控制分为调度控制、中控室自动、机旁自动、机旁手动。运行操作主要包括主变，站变，断路器，手车的合、分、切换操作；闸门阀门的开度监视和启闭操作；电动机机组的启、停操作；全站油、水系统的运行和记录；紧急情况下可手动按紧急按钮停泵。

4.5 统计、报表及查询

主要包括显示变电站和各机泵组的电气参数及压力、温度、流量等动态数值，并形成参数表格；累计全泵站日、月、年的有功、无功电度值，机组的开停次数、运行时间和总提水量；累计断路器的分、合次数；支持日、月、年的运行日志，并可通过选择时间检索历史报表；支持各种保护事件、趋势记录的查询。

4.6 报警

当泵站系统出现重要故障和事故时，监控系统除发出一般报警外还可通过电话语音报警。电话语音自动报警支持4路同时自动拨号，电话号码与时段根据实际情况重新定义。电话语音报警可根据预先规定进行自动拨号，并配置1套短信息发射装置，将重要报警信息进行短消息发送。

4.7 通讯功能

监控系统可与视频系统、各闸门控制系统、智能式电度表、安全监测系统等联网交换数据，便于管理人员及时了解水情。

5 结语

北赵引黄工程配置的DCAP系列综合自动化设备系统可靠性较高，实时性较好，抗干扰能力强，人机接口功能强，操作简捷、方便、灵活，可维护性好，可扩展性强，保证了较小的MTTR指标。各项技术性能指标基本达到了泵站综合自动化的要求，为北赵引黄工程灌溉信息管理体系的建设奠定了基础，为同类工程建设提供了宝贵经验。一是DCAP系列微机综合自动化设备对整个系统电力设备起到了有效监视和控制，保障了机泵系统的稳定运行；整个系统满足设计要求，符合安全运行条件，达到了“无人值班、少人值守”的要求，为灌溉单位节约了大量的运行维护成本，经济效益明显。二是北赵引黄工程综合自动化系统在数据采集和处理方面还有可充实空间。如目前数据采集传感器装置的精度尚无法采集泵组启停瞬时数据，泵站水源含沙量的监测还没有纳入综合自动化系统，数据处理还不能绘制机泵性能曲线，不能直观显示泵站各机组设备的基础效率和整个泵站的装置效率。随着科学技术的进步和泵站运行管理经验的日益积累，北赵引黄工程泵站综合自动化系统不断扩充完善，在泵站安全、经济、高效运行方面发挥越来越重要的作用。