前柳林泵站电力综合自动化监控系统改造

王鑫鑫

（北京市南水北调团城湖管理处，北京 100194）

1 引言

泵站是水利工程中重要组成部分之一，它承担着地区防洪排涝以及灌溉等重要作用。随着社会快速发展，绿水青山就是金山银山的理念已经深入人心，泵站的输水和防洪功能就体现的尤为明显，其作为水资源的搬运工，为社会经济等发展提供了坚强的保障。

电力综合自动化监控系统通过采集终端（电力综合仪表、保护装置、控制模块单元等），把泵站10 kV、0.4 kV、直流系统等电力参数及非电力参数传到交换机，通过系统开发及数据利用，并运用五防系统对采集的开关状态进行监控，操作人员在上位机执行操作设备时，需要严格按照电力监控系统五防操作流程进行操作，从而保证设备倒闸操作的安全，并且通过电力系统监控画面及时监测全站设备运行状态。

2 工程应用

（1）工程简介

前柳林泵站是南水北调来水调入密云水库调蓄工程梯级泵站的第2级提升泵站，位于北京市海淀区苏家坨镇柳林村，距屯佃泵站（1站）9 km，距埝头泵站（3站）15 km。主厂房内安装4台1600ZLQ6.67-50型立式轴流泵，配4台YL355-24-1异步电动机，3工1备，单机流量为6.67 m3/s。主厂房自下而上分为流道层、水泵层、连轴层和电机层，采用肘型进水流道和虹吸式出水流道，出水流道采用真空破坏阀断流。

泵站等别为II等，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。设计流量为20 m3/s，总装机容量4×355 kW，设计扬程2.21 m。站内采用双回10 kV电源供电。

前柳林泵站电力综合自动化监控系统主要实现对10 kV高压断路器、电容器、变压器提供控制和监视功能，同时也对10 kV进线、母线以及低压系统设备运行状态提供监视功能。

（2）系统结构

前柳林泵站电力综合自动化监控系统主要由主控级和现地控制装置等组成。

主控级操作站由哈尔滨光宇自动化软件系统（含微机五防）1套、2台工控机、打印机等设备组成。其主要负责软件程序部署、远程控制、设备信号状态和数据画面监视、数据分析、故障录波以及打印等主要功能。

现地控制装置主要由1台高压通信管理机、1台低压通信管理机、数据交换机A、数据交换机B、1台GPS卫星时钟等设备组成。其主要负责与前端执行设备进行集成采集与通信、数据存储、信号跟踪等功能；GPS卫星时钟系统主要对监控系统的主控级单元计算机和各现地控制单元、五防系统、直流装置和保护装置进行时钟同步作用。

图1 前柳林泵站电力综合自动化监控系统结构图

3 监控系统改造亮点

（1）消除上位机监控系统画面错误弹窗显示。

（2）电力综合自动化监控系统中增加故障录波功能；添加重要参数的历史曲线（两段线路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和总功率等）查询。

（3）两台变压器温度监测数据接入通信系统并在上位机画面显示。

（4）电力综合自动化监控系统实现手车和断路器的远控功能。

（5）完善集控中心的远程遥控功能。

4 监控系统改造需求分析

（1）监控系统错误弹窗

前柳林泵站的监控系统的主机经常出现错误的弹窗画面，影响站内监控的正常监视及操作；需修改上位机组态软件画面及对程序进行修复。

（2）监控系统添加故障录波和重要历史曲线功能

原监控系统没有集成西门子综保的故障录波功能，每次都需要利用西门子的保护配置软件去现场通过数据线直接从综保上读取或自动化监控系统中读取，存在不及时，数据延迟等安全隐患。在原监控软件基础上增加录波管理插件，实现录波查看功能以及添加重要参数的历史曲线查询。

（3）增设智能设备通信接入（两台站变温度）

泵站运行至今，原设计在一些设备的通信上存在遗漏，这些设备都没有通信到监控系统中。在原基础上增加上述智能设备的通信，主要是两台站变温度表。这些设备新增通信线，从间隔层敷设至现场的通信屏，接入原通信管理机的备用端口。

通信线缆应使用两芯屏蔽双绞线，以下接线位置点号仅供参考，具体以实物为准。

具体通信电缆走向及接线见表1：

表1 变压器测温设备

（4）手车遥控和断路器远控功能

泵站的中压柜部分采用的是ABB的开关柜，断路器、手车及接地刀都是电动机机构的；目前泵站手车的操作（运行转试验、试验转运行），都在现地面板上进行操作，不能进行远方遥控，基于安全稳定运行的需要，增加断路器手车部分的遥控操作。

站内所有综保需要重新规划、配置出口，牵涉到柜内的改线工作（表2）。

表2 西门子综保统计及实施方案

前置软件中增加遥控部分通信配置；后台软件增加遥控部分的数据库、遥控管理及画面关联配置等；开关柜内的接线改造按间隔实施，详细改造如下：

1）母联柜

检查端子排-X5:31、-X5:32、-X5:38、-X5:39、-X7:19、-X7:20、-X7:24、-X7:25外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，按表3执行接线。

表3 母联柜对应接线表

本项在建设阶段已取消备投功能，如-X5:23、-X5:24、-X5:25端子排外侧有接线，请取出，并将线缆对侧取出。

装置功能调整：

①检查原有程序是否存在备投功能，如有则关闭此功能。

②增加遥控母联手车功能。

③增加隔离手车工作位信号（原工程施工未接入）。

④增加遥控隔离手车功能。

⑤增加隔离手车“远方”位置信号（原工程施工未接入）。

2）隔离柜

检 查 端 子 排-X7:19、-X7:20、-X7:24、-X7:25、-X5:5、-X5:6外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，继续按表4执行接线。

表4 母联柜与隔离柜之间的接线

3）变压器柜

检查端子排-X5:25、-X5:26、-X5:27、-X5:28、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，继续按表5执行接线。

表5 变压器柜接线

装置功能调整：增加遥控手车功能。

4）电机馈线柜

检查端子排-X5:23、-X5:24、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，继续按表6执行接线。

拆除-X3:7与-BCG1:P4之间的线缆，拆除XLP3:1与-BCG1:P3之间的线缆，将XLP3的标识改为备用出口，将XLP2的标识改为 “工艺连锁跳闸”。

表6 电机馈线柜接线

装置功能调整：调整工艺连锁跳闸出口和增加遥控手车功能。

5）电机补偿柜

检查端子排-X5:27、-X5:28、-X5:29、-X5:30、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，继续按表7执行接线。

表7 电机补偿柜接线

装置功能调整：增加遥控手车功能。

6）进线柜

检 查 端 子 排-X5:27、-X5:28、-X:29、-X:30、-X7:16、-X7:17、-X7:22、-X7:23外侧是否接线，如有接线，确认外接线用途，调整改造方案，如没有接线，继续按表8执行接线。

本项在建设阶段已取消备投功能，拆除-BCG1:P4与-SFS31:5之间的线缆，拆除-BCG1:P3与-SFS31:6之间的线缆。

表8 进线柜接线

装置功能调整：检查原有程序是否存在备投功能，如有则关闭此功能；退出“遥跳分闸及保护跳闸闭锁备自投”出口；增加遥控手车功能。

（5）增加完善集控中心的远程遥控。对前柳林泵站远程通信和集控中心硬件、软件系统进行修改和调试，达到远程控制和监视的目的。

5 达到效果

（1）远程操作

最终改造后的集控系统，可实现远程操作功能，在管理处集控中心工作站内，可以对前柳林泵站进行远程的开关操作。

（2）安全保障

在远程开关操作过程中，无论是现地、远方还是远程，都需要对泵站内10 kV高配电柜进行相应倒闸操作，为保障倒闸操作安全，特增设集控五防系统（含主机及软件）一套。将五防系统与监控系统通信，实现五防闭锁功能，避免误操作。

（3）减员增效

如实现此电力综合自动化系统改造，前柳林泵站可只留部分运行维护人员进行现场校核、检查、应急处理工作，大大节省了人力，从而达到减员增效的目的。

6 结语

本文对前柳林泵站电力综合自动化监控系统结构作了简要介绍，并且对系统改造的需求进行了综合分析。为了早日实现泵站智能化，需要对前柳林泵站电力综合自动化监控系统进行改造，文章详细分析案例，将为其它水利工程泵站电力综合自动化监控系统的改造提供参考。