呂仙亮

（北趙引黃工程建設(shè)項(xiàng)目部，山西 運(yùn)城 044000）

1 工程概況

北趙引黃工程是山西省委、省政府實(shí)施興水戰(zhàn)略的重點(diǎn)應(yīng)急水源工程之一，是新中國(guó)成立以來山西省投資最多、揚(yáng)程最高、灌溉面積最大的大型灌溉工程之一。工程樞紐包括三級(jí)5座泵站，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量7.4萬kW，提水流量15.06m3/s，總揚(yáng)程360m。該工程通過引提黃河水，解決萬榮、臨猗2縣峨嵋?guī)X千年旱垣上3.403萬hm2土地的灌溉問題，受益區(qū)包括12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、121個(gè)行政村，受益人口30萬。工程總投資5.6億元，建成后預(yù)計(jì)每年可增加農(nóng)民收入近2億元。

北趙引黃電力工程涉及220kV變電站1座，110kV變電站2座，35kV變電站3座，50km高壓輸電線路。提水工程分3級(jí)5座泵站，分別為廟前一級(jí)站、謝村二級(jí)站、中干三級(jí)站、北干三級(jí)站、南干二級(jí)站。

2 設(shè)計(jì)原則

北趙引黃工程各泵站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)主要采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)目標(biāo)為“無人值班、少人值守、科學(xué)安全、高效運(yùn)用”。按照計(jì)算機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)配置裝備，對(duì)各站的運(yùn)行和主要設(shè)備實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，并將泵站監(jiān)控層與現(xiàn)地LCU控制層之間通過以太網(wǎng)連接。在泵站和上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)之間進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)四遙功能，滿足調(diào)度自動(dòng)化信息直采直送要求。泵站監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)地LCU與電機(jī)泵組的輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)泵、機(jī)泵輔助設(shè)備及保護(hù)裝置等設(shè)備的通信，并做好接口設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，采用目前較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件，整個(gè)泵站所有的機(jī)電設(shè)備均按全計(jì)算機(jī)監(jiān)控進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用全開放、分層分布式布設(shè)。

在整個(gè)系統(tǒng)中，與泵站安全運(yùn)行密切相關(guān)的設(shè)備全部采用冗余技術(shù)，以保證運(yùn)行管理的安全可靠。各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)采用部頒相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇較高的MTBF指標(biāo)，從部件、單機(jī)和系統(tǒng)多層次全方位多角度保證安全運(yùn)行的高度可靠性。

整個(gè)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)配置和設(shè)備選型盡可能符合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的特點(diǎn)，硬件、軟件全部采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，以利于硬件設(shè)備的擴(kuò)充、軟件程序的兼容，適應(yīng)新功能的增加和系統(tǒng)一定規(guī)模的擴(kuò)展。

3 設(shè)備配置

各泵站中控層均配置2臺(tái)主機(jī)兼操作員工作站，采用雙機(jī)熱備用方式運(yùn)行，自動(dòng)完成雙機(jī)無擾動(dòng)切換，同時(shí)配備激光打印機(jī)、ON-CALL在線尋呼系統(tǒng)等。每臺(tái)工作站均采用多窗口、多畫面形式顯示泵站的運(yùn)行參數(shù)。操作員工作站同時(shí)負(fù)責(zé)在泵站和上級(jí)調(diào)度中心自動(dòng)化系統(tǒng)間的通訊，最終實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙信和遙測(cè)的“四遙”功能。此外，還可與視頻系統(tǒng)和各閘門控制系統(tǒng)、智能式電度表、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，便于管理人員及時(shí)了解水情。

5個(gè)泵站DCAP系列綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置如下：

廟前一級(jí)站共組屏17面，包括直流系統(tǒng)屏3面（150AH直流充電屏1面、150AH電池屏2面）；公用保護(hù)測(cè)控屏1面；主變保護(hù)測(cè)控屏2面；泵組控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏1面；機(jī)旁箱7面。系統(tǒng)共配置2臺(tái)操作員工作站，1臺(tái)通訊工作站，分散裝置10kV部分23臺(tái)。

謝村二級(jí)站共組屏16面，包括直流系統(tǒng)屏3面（150AH直流充電屏 1面、150AH電池屏2面）；110kV線路保護(hù)測(cè)控屏1面；主變保護(hù)測(cè)控屏2面；泵組控制LCU屏2面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏1面；機(jī)旁箱6面。系統(tǒng)共配置2臺(tái)操作員工作站，1臺(tái)通訊工作站，分散裝置35kV部分5臺(tái)，10kV部分20臺(tái)。

中干三級(jí)站共組屏8面，包括直流系統(tǒng)屏2面（40AH直流充電屏1面、40AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏1面；機(jī)旁箱3面。系統(tǒng)共配置2臺(tái)操作員工作站，分散裝置35kV部分4臺(tái)，10kV部分8臺(tái)。

北干三級(jí)站共組屏9面，包括直流系統(tǒng)屏2面（65AH直流充電屏1面、65AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏1面；機(jī)旁箱4面。系統(tǒng)共配置2臺(tái)操作員工作站，分散裝置35kV部分7臺(tái)，10kV部分13臺(tái)。

南干二級(jí)站共組屏9面，包括直流系統(tǒng)屏2面（65AH直流充電屏1面、65AH電池屏1面）；泵組控制LCU屏1面；公用LCU屏1面；遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏1面；機(jī)旁箱4面。系統(tǒng)共配置2臺(tái)操作員工作站，分散裝置35kV部分6臺(tái)，10kV部分18臺(tái)。

4 系統(tǒng)功能

4.1 采集處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)、自動(dòng)等時(shí)間間隔和任意時(shí)段對(duì)泵站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、控制參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在內(nèi)置的程序模塊輔助下完成必要的數(shù)據(jù)變換分析預(yù)處理，存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全監(jiān)視、運(yùn)行操控、畫面顯示、制表打印及完成各種計(jì)算等功能時(shí)使用。

4.2 監(jiān)控設(shè)備安全運(yùn)行

監(jiān)控設(shè)備包括變電站、泵組和泵組輔助設(shè)備的狀態(tài)變化、越限檢查、過程和趨勢(shì)分析，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、記錄和報(bào)警的功能，包括事件發(fā)生順序的記錄，故障報(bào)警記錄，參數(shù)越限報(bào)警與記錄，電氣主設(shè)備、主閥、泵組操作記錄，事故追憶、自動(dòng)化系統(tǒng)綜合信息記錄。

4.3 人機(jī)界面

人機(jī)界面具有操作權(quán)限的判別功能，系統(tǒng)畫面顯示采用自動(dòng)和召喚兩種方式：自動(dòng)顯示方式主要用于事故、故障及過程監(jiān)視等；召喚方式便于運(yùn)行人員隨機(jī)調(diào)用。系統(tǒng)設(shè)置了用戶及用戶組，并對(duì)所有用戶的操作權(quán)限進(jìn)行管理和控制。

4.4 運(yùn)行控制

系統(tǒng)控制分為調(diào)度控制、中控室自動(dòng)、機(jī)旁自動(dòng)、機(jī)旁手動(dòng)。運(yùn)行操作主要包括主變，站變，斷路器，手車的合、分、切換操作；閘門閥門的開度監(jiān)視和啟閉操作；電動(dòng)機(jī)機(jī)組的啟、停操作；全站油、水系統(tǒng)的運(yùn)行和記錄；緊急情況下可手動(dòng)按緊急按鈕停泵。

4.5 統(tǒng)計(jì)、報(bào)表及查詢

主要包括顯示變電站和各機(jī)泵組的電氣參數(shù)及壓力、溫度、流量等動(dòng)態(tài)數(shù)值，并形成參數(shù)表格；累計(jì)全泵站日、月、年的有功、無功電度值，機(jī)組的開停次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間和總提水量；累計(jì)斷路器的分、合次數(shù)；支持日、月、年的運(yùn)行日志，并可通過選擇時(shí)間檢索歷史報(bào)表；支持各種保護(hù)事件、趨勢(shì)記錄的查詢。

4.6 報(bào)警

當(dāng)泵站系統(tǒng)出現(xiàn)重要故障和事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)除發(fā)出一般報(bào)警外還可通過電話語音報(bào)警。電話語音自動(dòng)報(bào)警支持4路同時(shí)自動(dòng)撥號(hào)，電話號(hào)碼與時(shí)段根據(jù)實(shí)際情況重新定義。電話語音報(bào)警可根據(jù)預(yù)先規(guī)定進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)，并配置1套短信息發(fā)射裝置，將重要報(bào)警信息進(jìn)行短消息發(fā)送。

4.7 通訊功能

監(jiān)控系統(tǒng)可與視頻系統(tǒng)、各閘門控制系統(tǒng)、智能式電度表、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，便于管理人員及時(shí)了解水情。

5 結(jié)語

北趙引黃工程配置的DCAP系列綜合自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)可靠性較高，實(shí)時(shí)性較好，抗干擾能力強(qiáng)，人機(jī)接口功能強(qiáng)，操作簡(jiǎn)捷、方便、靈活，可維護(hù)性好，可擴(kuò)展性強(qiáng)，保證了較小的MTTR指標(biāo)。各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)基本達(dá)到了泵站綜合自動(dòng)化的要求，為北趙引黃工程灌溉信息管理體系的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，為同類工程建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。一是DCAP系列微機(jī)綜合自動(dòng)化設(shè)備對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電力設(shè)備起到了有效監(jiān)視和控制，保障了機(jī)泵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；整個(gè)系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，符合安全運(yùn)行條件，達(dá)到了“無人值班、少人值守”的要求，為灌溉單位節(jié)約了大量的運(yùn)行維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。二是北趙引黃工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和處理方面還有可充實(shí)空間。如目前數(shù)據(jù)采集傳感器裝置的精度尚無法采集泵組啟停瞬時(shí)數(shù)據(jù)，泵站水源含沙量的監(jiān)測(cè)還沒有納入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理還不能繪制機(jī)泵性能曲線，不能直觀顯示泵站各機(jī)組設(shè)備的基礎(chǔ)效率和整個(gè)泵站的裝置效率。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和泵站運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的日益積累，北趙引黃工程泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不斷擴(kuò)充完善，在泵站安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行方面發(fā)揮越來越重要的作用。