南水北调洪泽站自动化系统应用研究

徐朝旺 李 虎

（南京南瑞集团公司，江苏 南京210003）

0 引言

近年来，随着微电子技术的不断发展，各种性能先进的、现代化的电子设备正被国内的大中型泵站信息化、自动化系统广泛采用。南水北调洪泽站作为一座大（1）型泵站，包含了计算机监控、安全监测、视频监控、信息管理等与泵站日常管理密切相关的自动化系统，并为泵站日常办公配置了办公自动化系统，其不但是一个典型的泵站管理自动化系统，也是管理现代化的范例。

1 工程概况

洪泽站位于淮安市洪泽县境内的三河输水线上，是南水北调东线多级提水系统的第三梯级，其作用是抽引金湖站来水入洪泽湖向北调水和结合抽排宝应湖、白马湖地区的涝水。该站位于蒋坝镇北约1km 处，介于洪金洞和三河船闸之间，紧邻洪泽湖。洪泽站设计规模为150m3/s，设计净扬程为6.0m，装有5台套立式液压全调节混流泵，单机流量37.5m3/s，配套3 550kW立式同步电机（具备反向发电功能），额定电压10kV。

2 系统组成及结构

如图1所示，洪泽站自动化系统由计算机监控系统、工程安全监测系统、视频监视系统及信息管理系统4 个子系统组成。在控制室设置监控工作站、数据库服务器、应用服务器以及中心环网交换机，与南水北调东线一期工程调度运行管理系统连接，实现远程调度、控制运行和管理。

图1 自动化系统组成及总体架构图

计算机监控系统对泵站主机组、公用及辅机、变电所高低压配电设备、水轮发电机组的运行进行监控，并提供设备运行统计、操作指导等辅助功能；洪泽站安全监测子系统实现主厂房、各涵闸等建筑物底板及翼墙渗流压力的监测自动化；视频监视系统对工程主要部位进行实时图像监视，并具有历史图像信息查询等功能，辅助工程安全运行及管理；信息管理系统构建泵站运行管理单位办公局域网的硬件平台，完成生产运行和管理信息的存储和发布，并提供数据查询和外传的接口。

泵站自动化系统采用开放的、分层分布式体系结构，自下而上分成现地级、站控级、管理级以及调度级。（1）现地级主要通过各种测量和控制装置就地对泵站主机组、公用及辅机设备、变电所变配电设备、水轮发电机组以及涵闸配套建筑物等对象进行测量、监视和控制。（2）站控级由控制室内的多台计算机、服务器等组成，负责全站性运行监控事务。（3）管理级是泵站管理单位实施信息管理的平台，它与计算机监控系统、视频监视系统相连，获取泵站运行的各种数据和信息，向外与Internet网和南水北调信息管理系统连接，对外提供经授权可查询的泵站运行状态和数据。（4）调度级是与泵站运行管理相关的上级调度管理系统，包括南水北调东线工程调度运行管理系统，负责对泵站的运行进行相关调度。

图2为自动化系统网络结构拓扑图。

图2 自动化系统网络结构拓扑图

为了保证泵站自动化系统的安全、可靠运行，本自动化系统采取如下网络安全策略：（1）计算机监控系统与泵站信息管理系统连接时设置网络安全隔离装置，只允许计算机监控系统向外传输数据，确保计算机监控系统等主要业务系统的网络不受外来侵袭。计算机监控系统和信息管理网络之间采用硬件隔离装置进行物理方式隔离。（2）视频监视系统与计算机监控系统独立。考虑到信息管理系统对视频图像的浏览需求，视频监视系统与信息管理系统直接相连。（3）泵站信息管理系统采用硬件防火墙设备与外网（Internet网）和南水北调信息管理系统连接。（4）计算机监控系统采用硬件防火墙设备与南水北调东线一期工程调度运行管理系统连接，实现远程调度、控制运行和管理。（5）计算机监控系统与电力调度系统通过网络104进行连接。

3 计算机监控子系统

洪泽站计算机监控系统现地控制单元采用施耐德Quantum 及Premium 系列的PLC，控制中心分别设置工控机，并组态安装了基于WINDOWS SERVER 操作系统的InTouch监控软件。实现了对泵站数据的实时监视，并设立现地级、站控级、管理级三个级别，对现场泵组实现自动控制功能。

洪泽站计算机监控系统的监控内容包括：公用LCU 控制单元1套、主机LCU 控制单元5套、辅机LCU 控制单元1套、变电所LCU 控制单元1套、挡洪闸LCU 控制单元1 套、进水闸LCU 控制单元1套、地涵LCU 控制单元1套、水轮发电机组LCU 控制单元1套、主变保护屏1套、直流屏系统1套。

如图3所示，设立于洪泽站监控中心的上位机系统，通过光纤环网接收各个LCU 采集的数据，泵站内各处闸门、主辅机设备的数据均可在集控中心上位机上显示，并通过工业级的SQL数据库软件进行存储，同时为管理人员提供了历史报表、历史曲线的查询及打印服务。所有重要数据及泵站水位数据通过以太网与信息管理系统共享。

图3 洪泽站计算机监控系统拓扑图

4 工程安全监测子系统

泵站安全检测子系统采用南瑞自主开发的NDSIM 软件实现对测控单元DAU2000的召唤管理，数据链路RS485传输，系统可以根据输入的监测仪器布置图和布置图中设置的测点位置，直观地显示每一测点的数据；创建了常用报表模板和常用过程线模板，用于输出泵站监测数据报表和显示过程线。

洪泽站安全监测系统共安装DAU2000 数据采集单元4套，挡洪闸、进口闸、地涵及控制楼各一套。各监测点通过仪器电缆集中到数据采集单元，再通过光纤将数据传输至泵站监控中心的安全监测终端服务器。

5 视频监视子系统

视频监视子系统由前端设备、传输设备、视频主机和显示设备四部分组成，视频监视系统具体网络结构如图4所示。

图4 洪泽站视频监视系统拓扑图

6 信息管理子系统

泵站信息管理系统作为泵站自动化系统的管理应用层子系统，建立泵站运行管理单位的办公局域网，配置必要的计算机设备，为运行管理单位科学管理工程、实施办公自动化、实现与外部系统的信息交互提供硬件平台，具体如图5所示。

图5 泵站信息管理系统

7 结语

洪泽站自动化系统是一个综合型的自动化监控系统，它包含了计算机监控、安全监测、视频监控、信息管理等与泵站日常管理密切相关的系统，这些自动化系统的投入使用大大提高了泵站管理人员的工作效率，为泵站管理单位的电子化办公提供了支持，减轻了泵站管理人员的工作强度，满足了现代泵站管理的各项要求，相信类似的综合型泵站管理自动化系统肯定会越来越多地在各大中型泵站中得到应用和发展。