尔王庄暗渠泵站自动化监控系统介绍

董树本　殷国涛

摘要：本文主要介绍天津市引滦工程尔王庄管理处暗渠泵站自控系统和集中监控调度中心。综合保护装置、计算机监控系统和视频监视系统的引用给我处泵站安全输水带来极大好处，同时提升了我处泵站信息化程度。该系统升级后，实现了如：语音报警、历史表报、趋势曲线等很多功能。

关键词：枢纽；泵站自动化；计算机监控

尔王庄暗渠泵站是引滦入津工程中与输水暗渠、尔王庄水库配套设置的一座输水、补库兼用的专用泵站，引滦入津工程是向天津市供水的生命线，暗渠泵站就是这条生命线上的“心脏”。该泵站自1983年建成通水，至今一直发挥着巨大的作用。随着“南水北调”工程南水的引入，尔王庄暗渠泵站这个“枢纽”作用更加明显。为适应我国现代化发展要求，2015年尔王庄处完成暗渠泵站自动化监控系统升级改造，新系统实现了强大的功能，配合视频监视系统，给暗渠泵站这一贯通“江水”和“滦水”两条动脉的“心脏”带来现代化血液。

1、综合保护系统

1.1 综合保护系统概况

暗渠泵站35KV和6kV配电系统采用微机保护测控装置，35KV线路及主变的微机保护测控装置集中安装在变电站主控室微机保护屏上；6kV进线、出线、母联和同步电动机的微机保护测控装置均安装在现场6kV开关柜上。并通过通信网络引入自控机房核心数据库。

1.2 保护装置

我处采用的线路保护为CSF206L；备用电源自投装置CSF206B，配合电压切换装置HNQX-1完成了母线线路保护任务；电机保护为CSF206GB；主变本体保护为HNCSR-1，配合变压器差动保护装置CSF206TA和变压器后备保护装置CSF206TB共同完成了对两台主变的综合保护任务；保护装置与配套的通讯管理机（CSM1204）网络连接，通过交换机与中心机房进行数据连接；同时整个保护系统配用MSCR800同步时钟设备，确保了保护的时效性和可靠性。

2、计算机监控系统

更新改造后的计算机监控系统，提高了泵站运行效率，优化調度，确保泵站长期安全可靠、高效运行。

2.1 设计原则

泵站自动化监控系统遵循先进可靠、便于扩充、安全实用的设计原则。

2.2 监控范围

泵站自动化系统的监控范围主要包括：变电站高、低压配电系统、主机组系统、同步电机系统、微机保护系统、励磁系统、调角机构、辅机系统及公用设备、泵站及变电站直流系统、流量和水位等测量系统。

2.3 系统结构

2.3.1 结构概述

尔王庄管理处暗渠泵站分中心监控泵站和变电站，采用的监控软件为KingSCADA3.0，实现对现场泵站的监控。其中新升级改造的暗渠泵站和变电站现场采用罗克韦尔公司AB的1756系列PLC；现场应用光纤环网结构将数据传输至核心机房数据库，运行数据长时间的存储分析；泵站中控室和调度总中心工作站同样利用光缆连接机房，进行监控和数据分析。

2.3.2 现场设备组成

现场包括：LCU柜、高压柜及综保装置、励磁系统、机组温度传感器、水位流量及压力传感器、风机、技术供水系统、主蝶阀控制箱等设备组成。其中控制回路采用安全可靠的硬接线方式与LCU柜连接；保护装置、流量计与温度采用通讯方式与LCU柜连接；水位、压力传感器为4-20mA电流信号，采用屏蔽信号线与PLC连接。如图：

系统结构

2.4 系统网络

系统使用的是MOXA光纤环网交换机，采用自愈型环形网络结构用光缆跳接；网络柜大型交换机与机房核心交换机同样采用光缆环网结构连接。这种连接方式具有较好的容灾效果，确保了数据传输的快速、安全可靠，为泵站安全运行做了较好的通讯保障。

2.5 控制方式

监控系统具有三级控制权限：机组及辅助LCU柜现场控制、暗渠泵站中控室分中心集中控制和调度总中心远方自动控制。三级控制权限的控制优先权从高到低的顺序为：现场控制、分中心控制、调度总中心控制，在机组控制柜上设置远方/现地选择开关。根据系统需求，总中心、分中心与机房结构为：监控系统与数据服务中心系统独立运行，各自走单独配置的数据通道。系统框架图如下所示：

1

控制结构图

2.6 设备配置

2.6.1 工作站及服务器配置

为实现全场监控功能，我处工作站及服务器配置如下：

（1）现场数据采集采用冗余方案，工程师站与操作员站均配置采集程序 KingIOServer，两套采集系统互为冗余，采集软件直接从PLC或测量仪表获取实时数据；

（2）分中心监控软件为亚控科技KingSCADA产品，基于冗余采集系统，数据来源于KingIOServer，上层展示监控也采用冗余监控系统，实现主从冗余监控模式；

（3）中心监控系统采集现场数据，通过远程调用分中心KingIOServer软件或者在中心配置单独采集系统，调用部署在中心的KingIOServer软件直接从现场硬件设备中获取实时数据；

（4）总中心监控展示软件采用亚控科技KingSCADA产品，配置成冗余，确保系统有更高的可靠性与稳定性。

2.6.2 现场控制单元（PLC控制站）

现场共有13面LCU柜，其中10面机组、2个辅机LCU柜和1面变电站LCU柜。LCU柜内包含现场控制屏、PLC装置、串口服务器、温度巡检仪、环网交换机等设备。其中PLC采用的是AB公司的1756系列，包含：电源模块、CPU、通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块，分别与现场设备连接。如下图：

LCU柜构成图

现场LCU柜利用数字总线通信方式，采用标准MODBUS TCP 协议与机组智能数字仪表及同步机励磁装置通信。机组现地控制单元能独立运行，由它完成对所属主、辅机设备的监控。endprint