水利工程泵站计算机监控系统设计要点.ppt

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1、水利工程泵站计算机监控系统设计要点上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍 近年来，我院先后在上海和江苏等地区承接了二十多个泵站工程设计项目，包括上海太浦河泵站（6台泵，每台流量为50m3/s，设计总流量为300m3/s，配套电机1600kW）、上海清草沙水库引水泵站（6台立式同步电动机，每台额定功率为3150kW、设计总流量为200m3/s）和南水北调东线工程泗阳泵站（6台电压等级为10kV的3150kW同步电动机，总流量为198m3/s），江苏连云港市临洪东泵站（装机12台，总功率24000 kW，单机流量30m3/s，）上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍

2、上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍 苏州市城市中心区防洪工程十一座控制建筑物中八个枢纽，即：青龙桥、东风新、元和塘、澹台湖、外塘河、胥江、上塘河、娄江水利枢纽；以及无锡市仙蠡桥、江尖、利民桥、北兴塘等水利枢纽；常州市横塘河北枢纽;镇江市引航道水利枢纽工程.上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍 太浦河泵站工程位于江苏省吴江市境内的太浦闸南侧，距东太湖2km，与已建太浦河节制闸并列布置。工程于2000年12月28日开工建设。工程由抽水泵站、拦污栅闸、公路桥、上下游进出水渠、变电站等组成。太浦河泵站共装6台泵，每台泵流量为50m3/s，设计总流量为300m3/s

3、，配套1600kW电机6台。在2004年实现了在泵站现地和上海市区远方自动开停机。太浦河泵站工程上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍上海勘测设计研究院近年来设计泵站介绍 太浦河泵站：2005年水利部优质工程奖。2005年上海市优秀工程勘察设计奖一等奖 2006年国家优质工程奖银质奖 2006年中国电力优质工程奖 2006年第六届詹天佑土木工程奖大奖，泵站计算机监控系统设计要点 在上海院，本人先后参加并主持了以上这些项目的电气设计工作，目前这些项目绝大部分均已经顺利投入运行。下面我想就本人参加这些泵站设计工作的一些体会和总结，向各位领导和同行进行汇报，若有不当之处，敬请原谅。一、水利工程泵站计算

4、机监控系统控制对象水利工程泵站计算机监控对象主要包括：1.主水泵、变速箱及主水泵出水口闸门启闭设备2.同步电动机及励磁设备、异步电动机、软起动器或者变频器3.技术供水泵（冷却供水泵、循环供水泵）4.节制闸及船闸闸门启闭设备、船闸通航信号设备包括LED显示屏5.消防供水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、部分泵站还有冲淤泵6.清污设备（清污机、皮带输送机）一、水利工程泵站计算机监控系统控制对象7、35KV及10KV电源进线保护及测控设备8、高压开关柜及保护设备、主变压器、站用变、电容器补 偿设备、0.4kV开关柜等9、备用柴油发电机10、蓄电池及直流系统设备11、UPS电源设备12、工业电视及视频监视系

5、统二、二、监控系统的设计原则监控系统的设计原则2.1 网络结构 计算机监控系统均采用分层分布式结构，由调度中心远方控制级、控制室主控级和现地控制单元组成。主控级设备和现地控制单元通过光纤以太网连接在一起，既实现了设备集中管理、分散控制的功能，又避免了集中控制系统危险度集中、不易扩展和控制电缆用量大等缺点，可以实现信息、控制、管理上的集中，功能及控制风险上的分散。2.1 网络结构 除一些规模比较小，设备布置相对比较集中泵站推荐采用总线网外，一般泵站计算机监控系统网络结构我们均选用冗余光纤以太环网结构，枢纽内监控主机、通信计算机、数据库服务器等上位机设备以及各现地控制单元PLC均挂在以太网上，PL

6、C通过现场总线同直流系统、高低压柜内保护装置、软启动器及现场各种智能电力仪表、自动化设备进行数据通信。2.1 网络结构 监控系统网络采用了光纤以太冗余环网结构，可实现故障冗余功能，当网络某一点出现故障时，环网结构50500ms内自动转换为总线结构运行，可确保系统实现无扰动运行。实践证明，使用效果非常好。无锡利民桥计算机监控系统结构图水质盐度系统取水闸LCU*2视频工作站综合信息工作站监控工作站泵组LCU*6环网交换机（控制室）（100M/1000M）取水泵闸分控站下游水闸分控站环网交换机（控制室）（100M/1000M）监控工作站视频工作站闸门LCU视频监视LCU工程师工作站视频工作站调度工作

7、站环网交换机（集控中心）（1000M）青草沙水库控制中心青草沙水库计算机监控网络总体架构图公用 LCU综合信息工作站监控工作站通信服务器大屏控制器SCADA服务器数据库服务器调度工作站TCP/IP 1000M四分控联结环网为（TCP/IP 1000M）TCP/IP 1000MTCP/IP 1000M视频监视LCU WEB服务器公用 LCU监控工作站工程观测系统2*84DLP投影屏大屏控制器变电站自动化主机DLP高清投影系统 2.4*6.8m(8*84)输水闸井分控站环网交换机（控制室）（100M/1000M）监控工作站视频工作站闸门LCU配电LCU清污机 LCU2监控工作站综合信息工作站视频监

8、视LCU输水泵站分控站环网交换机（控制室）（100M/1000M）监控工作站 视频工作站公用LCU水质、盐度系统泵组 LCU4监控工作站通信服务器视频监视LCU广播服务器综合信息工作站工业实时历史调度计算执行服务器数据库服务器工业实时历史数据库服务器工业实时历史数据库服务器工业实时历史综合信息工作站上海清草沙水库引水泵站计算机监控系统结构图LCULCULCULCU三、监控系统主控级配置三、监控系统主控级配置 泵站设集中控制室，在控制室布置监控系统主控级设备。主控级设备包括操作员工作站、数据库服务器、通信计算机、视频服务器、工业以太网交换机、打印机及UPS电源、部分泵站设有大屏幕投影仪等设备。三

9、、监控系统主控级配置三、监控系统主控级配置 一般我们在控制室设置2台监控主机和一台通信计算机，2台监控主计算机，1主1从，形成冗余热备。对一些规模较小泵站，也有只采用一台监控主机和一台通信计算机。有些泵站，由于要求在副厂房控制室及管理楼控制室均能对枢纽主要设备进行远程控制，因此在上述两处都配置了监控计算机，但管理楼监控计算机控制优先级高于副厂房监控计算机。四、监控系统主控级功能四、监控系统主控级功能 监控系统主控级功能包括：与上级部门联网（通过通信计算机实现）、数据采集与处理、实时控制和调节、优化经济运行、数据通信、时钟同步、历史数据库与运行管理功能、系统自诊断与自恢复、人机联系、培训仿真、系

10、统维护及软件开发等上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置青龙桥青龙桥东风新东风新澹台湖澹台湖江尖枢纽江尖枢纽仙蠡桥仙蠡桥利民桥利民桥电动机额定电压0.4kV10kV10kV10kV10kV10kV电动机容量（kW）4X3154X2503X8003X8005X6304X630电动机型式异步异步异步异步同步同步是否配软起动器软起动软起动 软起动无无无水泵流量(m3/s)4X5,双向4X5,双向3 X 2 0 单向3X20 单向5X15 单向4X15 单向节制闸规模1X8米1X8米3X10米3X28米3X16米1X16米节制闸启闭机型式液压液压卷扬机

11、液压液压卷扬机上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置上海勘测设计研究院近年来设计一些泵站设备配置青龙桥青龙桥东风新东风新澹台湖澹台湖江尖江尖仙蠡桥仙蠡桥利民桥利民桥上位机配置上位机配置1台监控主机和一台通信计算机1台监控主机和一台通信计算机2台监控主机和一台通信计算机1台监控主机和1台通信计算机南枢纽2台监控主机和一台通信计算机北枢纽1台监控主机和一台通信计算机2台监控主机和一台服务器网络结构型式网络结构型式总线网冗余光纤环网冗余光纤环网冗余光纤环网冗余光纤环网冗余光纤环网网络交换机型网络交换机型号号C T R L i n k E I S C 1 2-100T/FT 10美 国 T S

12、C Carat5008系列美 国 科 动CTR Link系列赫斯曼MICE3000系列赫斯曼MICE3000系列美国N-TRON508FX2系列PLC型号型号GE90-30系列GE90-30系列Premium系列Premium系列Premium系列Premium系列PLC数量数量3台6台9台7台12台11台监控软件品牌监控软件品牌WEB ACCESS软件WEB ACCESS软件WEB ACCESS软件WEB ACCESS软件WEB ACCESS软件WEB ACCESS软件微机保护装置微机保护装置GE公司F650系列西门子公司7SJ62系列西门子公司7SJ62系列施 耐 德 公 司Sepam 2

13、0系列A L S T O M 公 司P127/P241系列施 耐 德 公 司Sepam 40系列摄像机数量和摄像机数量和型式型式4只，全部为带云台一体化摄像机18只，其中定焦摄像机8只23只，其中定焦摄像机6只8只，全部为带云台一体化摄像机北枢纽 9只，南枢纽 6只，全部为带云台一体化摄像机21只，其中定焦摄像机6只I/O点点 统计统计 上述6个城市防洪水利枢纽工程各个PLC控制柜总的I/O点汇总表，包括开关量输入、开关量输出、温度采集模块，但没有包括各个智能自动装置通过通信口数据总线向监控系统发送的状态信息等信息量泵站名称泵站名称青龙桥青龙桥东风新东风新澹台湖澹台湖江尖江尖仙蠡桥仙蠡桥利民桥

14、利民桥I/O点数量388393553426668494五、UPS电源设备选择 水利工程泵站我们一般配置一套220V阀控式免维护直流电源系统，容量不小于80AH。用于控制、保护、信号和UPS电源，这时UPS不自带蓄电池。如果需要进行远方操作控制，建议在泵站进水口和出水口配置带云台控制和夜视功能的摄像机。在闸门启闭机旁，配固定式一体化摄像机，对启闭机操作进行远方监视。无锡北兴塘泵站集中控制室无锡北兴塘泵站集中控制室六、集中监控系统的上位机配置遵循以下原则 按“无人值班”（少人值守）的原则设计；采用全计算机监控和应急的手动控制相结合（在控制室和现地均应设置紧急停机按钮）；控制优先权顺序为现地级、主控

15、级、远方控制中心。系统应高度可靠，可以将局部故障对整个系统正常运行的影响降低到最低限度；采用分层分布式开放系统结构，便于系统软、硬件的扩充。系统应该采取有效的防雷措施。七、集中监控系统的上位机软件 在计算机监控系统中，软件是系统的灵魂，为构建一个高效的计算机监控系统，必须选择合适的软件。软件主要包括操作系统软件、数据库软件、通信软件和控制应用软件等。目前常用于监控系统的操作系统主要有Unix和Windows两种类型。Unix是一种多人多任务的作业系统，它的好处是，一台电脑可以同时服务许多使用者，而每一个使用者也可在同一时间执行多个工作。七、集中监控系统的上位机软件 一般来言，一部主机的CPU大

16、部分的时间都是在等候使用者的所下达的指令而已，真正在工作的时间其实不多；所以使用者只要使用终端机联机到一部Unix主机，该部主机即可让所有的使用者共享资源，而不需再在每个、划算的做法。一般使用Unix作业系统主要是在大型水电站、政府机构、学校或是研究机构等。Unix系统虽然具有强大的网络功能，病毒少，系统稳定，速度快，但并不是最好用的系统。一则Unix系统安装麻烦、操作复杂，二则熟悉Unix的人也不是很多。对于只有一般计算机水平的操作员来说很难入门。在水利工程项目当中，由于监控系统相对而言不是很复杂，所以Unix应用较少。七、集中监控系统的上位机软件 目前为大家所熟悉的操作系统是Microsoft公司Windows家族操作系统。Windows操作系统中文界面友好，帮助功能很强，软件开发很多，很容易普及，的确是一个很好用的系统。Windows操作系统，安装容易，维护、管理、开发都很方便，但也有一些缺点，如系统稳定性和网络功能都比Unix要稍逊一筹，而且基于Windows平台的病毒很多。从水利工程的实际情况出发，Windows操作系统是一款比较适合的操作系统。Windows家族成员众多，主