泵站自動化控制系統

1.1、系統方案及結構
泵站計算機監控系統包括泵站自動化監控系統、泵站視頻監視系統二部份，計算機監控系統由泵站控制室控制級和現地控制單元組成，泵站控制室設在泵房副廠房內，控制室設備包括1臺操作員工作站、1臺網絡硬盤錄像機、1臺打印機、1臺UPS電源、1組操作臺及網絡設備等，系統共設1地控制單元LCU、2套超聲波水位傳感器及顯示儀表、4臺高清高速球攝像機、2臺數字高清固定紅外攝像機及系統線纜等組成。

泵站自動化監控系統的建設目標主要實現遠程監視配電開關柜合、分閘信號、泵站機組開停機信號、故障信號、斷路器位置信號，系統自動監視故障信號在有危及系統安全運行的情況及時停止設備運行；遠程監測上下游水位、流量信號及進線柜電流、電壓等。
4臺高清高速球攝像機用于實時監視內外河、泵房及管理所區域范圍內環境情況，2臺數字高清固定紅外攝像機實時監視配電房及變電站區域范圍內環境情況，攝像機將前端圖像信息采集后經有線網絡上傳到硬盤錄像機上，值班人員通過監控軟件可以實時瀏覽前端的視頻圖像。
現地控制屏內設有可編程控制器PLC，PLC實時采集配電開關柜、泵站機組等變配電設備運行工況及水位、電氣、流量等數據經有線網絡上傳到操作員工作站。
各泵站計算機監控系統預留有與管理處調度中心的監控接口。
1.2、現地控制屏
本單元監控范圍包括配電、水泵機組。現地控制單元設備布置于機旁。
現地控制單元能實現的主要功能如下，但不限于此；
(1)數據采集和處理；
(2)安全運行監視；
(3)監測和發送；
(4)事故、故障音響
(5)數據通訊；
(6) 系統診斷；
1.2.1數據采集及處理
(1)采集機組各電氣量和非電氣量，并做相應處理，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。
(2)收集配電設備，繼電保護裝置和自動裝置的狀態量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。
(3)采集各被監控對象的各種電量和非電量，并做相應處理，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。
(4)接受主變有功電度和無功電度，分時積算求出泵站消耗的有功電度、無功電度，存入數據庫并上送泵站控制中心；
(5)收集被監控對象各設備、繼電保護裝置和自動裝置的狀態量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。
1.2.2安全監視運行
與泵站控制中心和機組繼電保護裝置等相結合，完成安全監視任務，主要包括狀變監視、越復限檢查、過程監視和現地控制單元異常監視。
現地控制單元上應有人機接口和打印控制單元內各種信息的手段。可由便攜式計算機實現。
1.2.3事故監測和發送
自動檢測本單元所屬的設備、繼電保護和自動裝置的動作情況，當發生狀變時，將的性質依次檢測、歸類存檔，并上送泵站控制中心。
1.2.4事故、故障音響
現地控制單元設有反映所監控對象的事故、故障、越復限等狀態的不同頻率的音響報警裝置。
1.2.5數據通訊
(1)完成與泵站控制中心的數據交換，實時上送泵站控制中心所需的過程信息。
(2)現地控制單元接收泵站控制中心所用的同步時鐘信息以保持同泵站控制中心同步。
(3)發送和接收觸摸屏的數據。
1.2.6系統診斷
(1)現地控制單元硬件故障診斷：可在線或離線自檢設備的故障，故障診斷應 能定位到模塊。
(2)軟件故障診斷：應用軟件運行時，若遇故障應能自動給出故障性質及部位，并提供相應的軟件診斷工具。
(3)在線運行時，當診斷出故障，能自動閉鎖控制出口或切換到備用系統，并將故障信息上送泵站控制中心以便顯示、打印和報警。
1.3、泵站自動化監控系統功能
各泵站監控系統上位機設備布置在各泵站的控制室，至少具有以下功能，但不限于此；
(1)數據采集與處理；
(2)安全運行監視；
(3)監視、記錄、報告；
(4)事故相關量記錄；
(5)正常操作指導和事故處理操作指導；
(6)數據通訊；
(7)屏幕顯示；
(8)泵站設備運行維護管理；
(9)系統診斷；
(10)軟件開發；
(11)仿真培訓；
(12) 其它；
1.4、泵站自動化系統性能
本工程計算機監控系統應高度可靠，不會因其本身的局部故障而影響現場設備的正常運行，而且系統的MTBF.MTTR及各項性能指標應滿足部頒《水電廠計算機監控系統基本技術條件》的規定，并與計算機技術當前的發展水平相適應。
1.4.1實時性
主控級及現地控制箱的響應能力滿足數據采集、人機通信、控制功能和系統通信的時間要求。
(1) 數字量采集周期〈1S；
(2) 實時數據庫更新周期〈1-2S；
(3) 控制命令響應時間：
?控制命令回答響應時間〈1S
?接受執行命令到執行控制的響應時間〈1S
(4)模擬量采集周期：
電量≤1S
非電量≤10S
(5) 主控級對現地系統數據采集和控制的響應時間≤2S
(6) 人機通信響應時間：
?調用新畫面的響應時間：從運行人員發生一個新的畫像調用指令開始到圖象顯示在監視器上為止的監視器響應時間〈1S；報警或發生到監視器屏幕顯示和發出的音響的時間〈2S；
?調用新畫面的響應時間：從運行人員發出到一個新的圖象命令開始到圖象顯示在監視器上為止的監視器響應時間〈2S；
?操作員命令發出到現地控制單元接收命令回答響應的時間〈3S；
?在已顯示面上動態數據更新周期≤2S
1.4.2可靠性
監控系統及其設備能適應本工程的工作環境，具有足夠的抗干擾性能，能長期可靠地穩定運行。本系統設備的MTBF參數如下:
主控計算機(含硬盤)>8000h；
現地控制屏LCU>16000h；
為保證系統的高可靠性，除選用高可靠性的的硬件外，還采取下列措施：
(1) 現地監控單元在正常工作狀態下處于系統的集中指揮下運行，但在緊急情況下或系統故障時又可獨立運行。個別現場監控單元故障，不會對系統或其它單元構成影響。
(2) 系統軟件、硬件設置監控定時器功能。
(3) 監控軟件選用并應承成熟的監控軟件包開發應用軟件，確保系統軟件運行的高可靠性和安全性。
(4) 對控制指令的發布規定操作權限，命令傳送須經過巡回認證，數據采集要求經過合理性判別和處理，以防誤操作。
(5) 系統采用有效的防雷技術，確保系統安全運行。因系統處于強電環境下運行，對系統的輸入信號均采取光隔技術，輸出信號采用光隔加中間繼電器等保護措施，以及重要設備（如UPS），重要信號線路與電源等線路裝設各類浪涌保護器，以防工業干擾和雷電的影響，減少數據出錯和元件損壞。
1.4.3可維修性
所提供的計算機系統的硬件和軟件將便于維護、測試和檢修。
（1）可維修MTTR為〈1h
（2）設備具有自診斷和尋找故障程序，指出具有故障部位，在現場現換故障部件后即恢復正常。
（3）設有便于試驗和故障的斷開點
（4）配備合適的安裝插卸工具。
（5）預防性維修應使磨損性故障盡量減少。
（6）互換件與不可互換件有識別措施。
（7）大限度選擇通用器件，提高硬件的代換能力。
（8）可通過便攜機進行編程修改和增加軟件。
1.4.4可用率
(1) 采用工業控制計算機系統，軟件設計實用、緊湊，以達到較高的系統可用率。
(2) 系統可用率是在整個系統交接前的試運行期間30天內不低于99.9﹪，在設備驗收后的兩年保證期內達到98.8﹪。
(3) 其它性能如系統安全性、可擴性、可變性能滿足《水電廠計算機監控系統設備基本技術規范》的要求。
1.4.5 CPU負載率
CPU負載率根據招標文件定義，保證不低于以下標準：
(1) 主控級計算機的處理能力應有充分的裕度，其負載率應小于40﹪；
(2) 現地控制單元CPU的負載率應小于60﹪。
1.4.6系統安全
1、系統具有下列保證操作安全性的措施：
(1) 對系統每一功能的操作提供檢查和校核，發現有誤時能報警、撤消。
(2) 當操作有誤時，能自動或手動地被禁止并報警
(3) 對任何自動或手動操作可作存貯記錄或作提示指導。
(4) 在人機通信中設操作員控制權口令。
(5) 按控制層次實現閉鎖，其優先權順序為：現地，控制中心。
(6) 系統具有定義控制臺不同的使用安全等級的功能，其級數不小于4級。
2、系統具有下列保證通信安全性措施：
(1) 系統設計能保證信息傳送中的錯誤不會導致系統關鍵性故障。
(2) 主控級與現地控制屏的通信包括控制信息時，對是否響應作明確的提示。在2-5次重復通信失敗時發出報警。
(3) 通道設備上提供適當的檢查手段，以證實通道正常。
3、系統具有下列保證硬件、軟件和固件安全的措施：
（1）應有電源故障保護和自動重新啟動。
（2）能預置初始狀態和重新預置。
（3）有自檢能力，檢出故障時能自動報警。
（4）設備故障能自動切除或切換并能報警。
（5）任何硬件和軟件的故障都不應危及電力系統的完善和人身的安全。
（6）系統中任何地方單個元件的故障不應造成生產設備誤動。
1.4.7可擴性
1、為確定和實現系統的擴充，采取以下措施：
(1) PLC系統底板預留擴展槽位，在PLC增添部件時，需進行重新配置；
(2) 交換機預留40﹪以上的網絡接口，并可以向上或向下級連。
2、系統可擴充的范圍如下：
(1) PLC備用點不少于使用點設備的20﹪。
(2) 主控級計算機存貯器容量應有40﹪以上裕度。
(3) 系統留有擴充現地控制裝置、外圍設備或系統通信的接口。
(4) 網絡通訊的通訊負載率小于50﹪
(5) 屏柜內留有可擴充插槽的空間。
1.4.8可變性
1、輸入輸出點的可變性如下：
(1) 實時由運行人員確定輸入輸出點的說明。
(2) 可實時改變模擬點工程單位標度。
(3) 可實時改變模擬點限值。
(4) 可實時改變模擬點限值死區。
(5) 可實時在分布式數據庫中為已有的現地控制屏增加初始未提供的變量。
(6) 可實時在分布式數據庫中為已有的現地控制單元和終端的通信接口地址、輸入輸出點設備地址等進行再分配并作相應的軟件改變。
2、在軟件設計時將對影響系統安全或影響管理程序的可變性功能加以限制，授權相應的操作人員完成。
1.5、泵視頻監視系統功能
1.5.1系統方案及結構
泵站視頻監視系統由前端攝像機部份、線纜傳輸部份及后臺控制系統三部份組成，系統建設內容包括: 舊縣泵站、龍潭湖東泵站、龍潭湖西泵站、新集泵站、北店泵站、北店新站及城南泵站。
各泵站在變電站及管理房區域各安裝1臺高清高速球攝像機，在泵站主廠房及配電室各安裝1臺數字高清固定紅外攝像機，采集視頻信息，通過數字網絡線接入交換機上傳至本地網絡硬盤錄像機和管理處視頻。在控制室的顯示終端對現場圖像進行監視，控制現場攝像頭云臺的旋轉、鏡頭的三可變調節，使運行人員在控制室能夠直觀地看到現場設備運行情況。
泵站視頻監視系統主要設備包括1臺網絡硬盤錄像機、1臺UPS電源、4臺高清高速球攝像機、2臺數字高清固定紅外攝像機及系統線纜等組成。