南水北调大型泵站群机组状态远程监测与分析探讨

◎ 王琴 胡继刚 苏晨 河海大学设计研究院有限公司

泵站的关键设备即水泵机组，对泵站的安全运行起着至关重要的作用，南水北调工程运行中为了提升工程运行的安全性与可靠性，要求加强并优化对泵站机组的有效维护、管理与检修工作，加强对泵站机组运行情况的远程监测。

1.南水北调工程概况

洪泽站是南水北调东线第三梯级泵站之一，工程具有调水、排涝、水力发电等功能。主要建设内容包括：泵站、水电站、挡洪闸、进水闸、洪金地涵、堤防河道、管理设施、110kV专用线路和变配电设施等。泵站额定总功率1000kW。工程规模为大I型泵站，工程等别为I等，工程总投资5.09亿元。2013年累计抽水1.48亿m3，圆满完成了南水北调东线江苏段试通水和全线试运行任务。2014年累计抽水0.62亿m3，完成了年度调水任务，水电站发电289万度。2015年水电站发电280万度，工程效益发挥成效显著。

2.南水北调大型泵站群机组运行情况的监测

2.1 通信程序的设计

在远程监测体系设计中，要求将系统采集到的各项数据与系统分析软件之间构建连接关系，实现TCP连接，使得计算机运行系统获知泵站群机组运行中的振动、摆渡度与水压脉动等数据，实现在计算机系统上数据的有效分析与处理。

建立用MODBUS TCP通信方式，将客户端中J90A状态数据采集装置中采集到的数据上传至服务端、工控机之中，在软件运行中建立CP/IP传输功能。系统运行支持ATM异步传输模式、X.25，FR帧中继、DN综合服务数据网络等多种网络形式。客户端驱动报文包含报文体、校验码(MSB）、校验码(LSB)、启动字符等内容。数据报文的定义内容有报文长度(LSB)、报义长度(MSB）、校验码(MSB）、校验码(LSB)、数据类型码、报文体(可变长)等内容。客户端与服务端可对报文内容构建J90A配置信息的通信。

建立系统配置库、实时数据库、故障数据库等数据库体系，系统配置库可结合对系统监测工作的需要而增减测点，主要负责管理通信方式、通道信息、机组信息等，提升系统设置的可扩充性与灵活性。实时数据库包括测点特征数据、原始波形数据，可收集泵站群机组运行中相关参数的平均值、峰值、转频特征等。故障数据库则主要处理系统运行中的一些相关故障问题。

2.2 对调度运行的监测

泵站应遵守调度流程正确执行调度指令，监控现场运行情况，及时反馈指令执行情况并按规定填写调度运行记录表和调度任务操作表，水位接近设计最高、最低运行水位时，及时向上级调度汇报。严格按照调度运行记录表和调度任务进行操作。调度指令以电话和传真方式发出，发令人先用电话预发令，以传真形式发出调度指令，相应人员应在调度指令表签字确认。按照调度指令表和电话指令表进行操作。

运行期间，值班人员每日8时及时报送工情、水情及工程运行情况日报，严格按照工程运行情况日报表进行操作。根据泵站实际情况，合理安排泵站机组的开机顺序和调节机组的运行工况，根据水情变化，及时调整机组的运行状态，确保机组高效运行。

2.3 对主电机运行的监测

供电调度应填写供电调度申请单，内容包括工作时间、工作范围等。供电调度需经淮安市供电调度部门同意后方可执行相关操作，操作完毕应向其报告。变电所检修应提前2天向淮安市供电调度部门提出申请，按停机作业规定停止所有运行机组。

依次将压力油泵、供水泵等控制转换开关旋至分开位置。分开站用变压器高压侧、10kV进线高压断路器。将10kV进线、站用变压器断路器手车拉至试验位置。分开主变压器进线高压断路器、主变压器中性点接地刀闸、主变压器进线侧隔离刀闸。

干式变压器接线组别为Y/yn0和Y/zn11分别不应超过额定电流的25%和40%，超过规定值时应重新分配负荷。主电机电流三相不平衡程度，满载时最大允许值为15%，主电机轴承润滑油、润滑脂型号及用量应符合制造厂的规定。稀油润滑油缸油位指示器应分别标出运行油面和静止油面位置。

2.4 对机电设备运行的监测

主电机起动前，测量定、转子绝缘电阻。若主电机绝缘电阻及吸收比较历年正常值有明显下降，应查明原因并将其消除。具有保温措施、不易受潮、并起动频繁的备用主机组，在运行期间短时间内重新投入运行，可不测量绝缘电阻。主电机备用期间有条件的应采取保温措施，防止绝缘受潮。

若出现10kV中性点不接地系统电源出现异常，及时向总值班汇报，立即检查接地原因，运行时间不应超过2h。对于投运主机组台数少于装机台数的泵站，每年运行期间应轮换开机。见表1。

水润滑轴承的水泵运行时应检查填料函的温度，在运行时应有少量水流出，如温度较高，可将填料压盖放松。母排联接处宜贴有示温片或示温纸，温度不应超过60℃。

2.5 设置远程状态监测服务器

基于优化网络协议(NI.PSP)对南水北调工程泵站群机组运行情况建立远程监测服务器，在Web与远程状态监测代理服务器之间建立通信方式，在目标系统中构建一个目录体系，结合远程监测工作的需要打开一个监测进程，在快捷键中添加变量，并打开变量属性对话框，结合监测工作进行实际输入数据类型、变量名，并配置缓冲区，实现网络发布。

表1 主电机运行的允许振幅值（mm）

2.6 报警设计

南水北调工程运行中采用了微机保护装置、计算机监控系统的设计方式，实现对泵站群机组运行情况的监测，重点监测相关参数运行情况，对泵站群机组运行建立温度、电气等参数的报警与停机机制。南水北调工程泵站机组功率基本高于1MW，主要采用的机组类型有贯流泵、立式轴流泵，由此在报警机制中主要参照GB/T6075.5.2010和GB/T11348.5.2012进行。

通常在振动超过了一定的限度之后，一旦超过了系统预订的数值，随时会发出警报，在警报响了以后，系统还能够运行一段时间，一般依据基线值设置报警值，按照特定机器测量以及工程运行中的实际情况确定基线值，一般高于区域上限值25%。

即使在数值上没有超过限定的数值，若在一定的时间与空间内跳动较大，同样会报警，应及时采取相应的应对措施。若振动幅度超过区域限定数值的25%，不管振动情况如何，均会开启报警系统。在警报响了之后要求立即查明振动发生的原因，并对此采取相应的应对措施。

3.结束语

为了保证南水北调工程的顺利进行，要求确保工程泵站群机组的良好安全运行，避免由于事故或者故障停机而出现洪水中断现象，泵站机组质量的重要评价指标在于其安全可靠性，要求在故障发生之前对泵站群机组的日常运行情况进行监测，及时发现运行中出现的一些问题，对此制定相应的解决方式，保证泵站群良好运行。