泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)

1.1、系統(tǒng)方案及結(jié)構(gòu)

泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、泵站視頻監(jiān)視系統(tǒng)二部份，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由泵站控制室控制級(jí)和現(xiàn)地控制單元組成，泵站控制室設(shè)在泵房副廠房?jī)?nèi)，控制室設(shè)備包括1臺(tái)操作員工作站、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、1臺(tái)打印機(jī)、1臺(tái)UPS電源、1組操作臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，系統(tǒng)共設(shè)1套現(xiàn)地控制單元LCU、2套超聲波水位傳感器及顯示儀表、4臺(tái)高清高速球攝像機(jī)、2臺(tái)數(shù)字高清固定紅外攝像機(jī)及系統(tǒng)線纜等組成。

泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視配電開關(guān)柜合、分閘信號(hào)、泵站機(jī)組開停機(jī)信號(hào)、故障信號(hào)、斷路器位置信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)視故障信號(hào)在有危及系統(tǒng)安全運(yùn)行的情況及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)上下游水位、流量信號(hào)及進(jìn)線柜電流、電壓等。

4臺(tái)高清夜視高速球攝像機(jī)用于實(shí)時(shí)監(jiān)視內(nèi)外河、泵房及管理所區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境情況，2臺(tái)數(shù)字高清固定紅外攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視配電房及變電站區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境情況，攝像機(jī)將前端圖像信息采集后經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)上傳到硬盤錄像機(jī)上，值班人員通過(guò)監(jiān)控軟件可以實(shí)時(shí)瀏覽前端的視頻圖像。

現(xiàn)地控制屏內(nèi)設(shè)有可編程控制器PLC，PLC實(shí)時(shí)采集配電開關(guān)柜、泵站機(jī)組等變配電設(shè)備運(yùn)行工況及水位、電氣、流量等數(shù)據(jù)經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)上傳到操作員工作站。

各泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留有與管理處調(diào)度中心的監(jiān)控接口。

1.2、現(xiàn)地控制屏

本單元監(jiān)控范圍包括配電、水泵機(jī)組?，F(xiàn)地控制單元設(shè)備布置于機(jī)旁。

現(xiàn)地控制單元能實(shí)現(xiàn)的主要功能如下，但不限于此；

• 數(shù)據(jù)采集和處理；
• 安全運(yùn)行監(jiān)視；
• 事件監(jiān)測(cè)和發(fā)送；
• 事故、故障音響
• 數(shù)據(jù)通訊；

(6) ?系統(tǒng)診斷；

1.2.1數(shù)據(jù)采集及處理

(1)采集機(jī)組各電氣量和非電氣量，并做相應(yīng)處理，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要上送泵站控制中心。

(2)收集配電設(shè)備，繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的狀態(tài)量，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要上送泵站控制中心。

(3)采集各被監(jiān)控對(duì)象的各種電量和非電量，并做相應(yīng)處理，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要上送泵站控制中心。

(4)接受主變有功電度和無(wú)功電度，分時(shí)積算求出泵站消耗的有功電度、無(wú)功電度，存入數(shù)據(jù)庫(kù)并上送泵站控制中心；

(5)收集被監(jiān)控對(duì)象各設(shè)備、繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的狀態(tài)量，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要上送泵站控制中心。

1.2.2安全監(jiān)視運(yùn)行

與泵站控制中心和機(jī)組繼電保護(hù)裝置等相結(jié)合，完成安全監(jiān)視任務(wù)，主要包括狀變監(jiān)視、越復(fù)限檢查、過(guò)程監(jiān)視和現(xiàn)地控制單元異常監(jiān)視。

現(xiàn)地控制單元上應(yīng)有人機(jī)接口和打印控制單元內(nèi)各種信息的手段?？捎杀銛y式計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

1.2.3事故監(jiān)測(cè)和發(fā)送

自動(dòng)檢測(cè)本單元所屬的設(shè)備、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，當(dāng)發(fā)生狀變時(shí)，將事件的性質(zhì)依次檢測(cè)、歸類存檔，并上送泵站控制中心。

1.2.4事故、故障音響

現(xiàn)地控制單元設(shè)有反映所監(jiān)控對(duì)象的事故、故障、越復(fù)限等狀態(tài)的不同頻率的音響報(bào)警裝置。

1.2.5數(shù)據(jù)通訊

• 完成與泵站控制中心的數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)上送泵站控制中心所需的過(guò)程信息。
• 現(xiàn)地控制單元接收泵站控制中心所用的同步時(shí)鐘信息以保持同泵站控制中心同步。
• 發(fā)送和接收觸摸屏的數(shù)據(jù)。

1.2.6系統(tǒng)診斷

• 現(xiàn)地控制單元硬件故障診斷：可在線或離線自檢設(shè)備的故障，故障診斷應(yīng) 能定位到模塊。
• 軟件故障診斷：應(yīng)用軟件運(yùn)行時(shí)，若遇故障應(yīng)能自動(dòng)給出故障性質(zhì)及部位，并提供相應(yīng)的軟件診斷工具。

(3)在線運(yùn)行時(shí)，當(dāng)診斷出故障，能自動(dòng)閉鎖控制出口或切換到備用系統(tǒng)，并將故障信息上送泵站控制中心以便顯示、打印和報(bào)警。

1.3、泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能

各泵站監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)備布置在各泵站的控制室，至少具有以下功能，但不限于此；

• 數(shù)據(jù)采集與處理；
• 安全運(yùn)行監(jiān)視；
• 監(jiān)視、記錄、報(bào)告；
• 事故相關(guān)量記錄；
• 正常操作指導(dǎo)和事故處理操作指導(dǎo)；
• 數(shù)據(jù)通訊；
• 屏幕顯示；
• 泵站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理；
• 系統(tǒng)診斷；
• 軟件開發(fā)；
• 仿真培訓(xùn)；

(12) 其它；

1.4、泵站自動(dòng)化系統(tǒng)性能

本工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)高度可靠，不會(huì)因其本身的局部故障而影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，而且系統(tǒng)的MTBF.MTTR及各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)滿足部頒《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》的規(guī)定，并與計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展水平相適應(yīng)。

1.4.1實(shí)時(shí)性

主控級(jí)及現(xiàn)地控制箱的響應(yīng)能力滿足數(shù)據(jù)采集、人機(jī)通信、控制功能和系統(tǒng)通信的時(shí)間要求。

(1) 數(shù)字量采集周期〈1S；

(2) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新周期〈1-2S；

(3) 控制命令響應(yīng)時(shí)間：

• 控制命令回答響應(yīng)時(shí)間〈1S
• 接受執(zhí)行命令到執(zhí)行控制的響應(yīng)時(shí)間〈1S

(4)模擬量采集周期：

電量≤1S

非電量≤10S

(5) 主控級(jí)對(duì)現(xiàn)地系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制的響應(yīng)時(shí)間≤2S

(6) 人機(jī)通信響應(yīng)時(shí)間：

• 調(diào)用新畫面的響應(yīng)時(shí)間：從運(yùn)行人員發(fā)生一個(gè)新的畫像調(diào)用指令開始到圖象完全顯示在監(jiān)視器上為止的監(jiān)視器響應(yīng)時(shí)間〈1S；報(bào)警或事件發(fā)生到監(jiān)視器屏幕顯示和發(fā)出的音響的時(shí)間〈2S；
• 調(diào)用新畫面的響應(yīng)時(shí)間：從運(yùn)行人員發(fā)出到一個(gè)新的圖象命令開始到圖象完全顯示在監(jiān)視器上為止的監(jiān)視器響應(yīng)時(shí)間〈2S；
• 操作員命令發(fā)出到現(xiàn)地控制單元接收命令回答響應(yīng)的時(shí)間〈3S；
• 在已顯示面上動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新周期≤2S

1.4.2可靠性

監(jiān)控系統(tǒng)及其設(shè)備能適應(yīng)本工程的工作環(huán)境，具有足夠的抗干擾性能，能長(zhǎng)期可靠地穩(wěn)定運(yùn)行。本系統(tǒng)設(shè)備的MTBF參數(shù)如下:

主控計(jì)算機(jī)(含硬盤)>8000h；

現(xiàn)地控制屏LCU>16000h；

為保證系統(tǒng)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(xiàn)地監(jiān)控單元在正常工作狀態(tài)下處于系統(tǒng)的集中指揮下運(yùn)行，但在緊急情況下或系統(tǒng)故障時(shí)又可獨(dú)立運(yùn)行。個(gè)別現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元故障，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)或其它單元構(gòu)成影響。

(2) 系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)置監(jiān)控定時(shí)器功能。

(3) 監(jiān)控軟件選用先進(jìn)并應(yīng)承成熟的監(jiān)控軟件包開發(fā)應(yīng)用軟件，確保系統(tǒng)軟件運(yùn)行的高可靠性和安全性。

(4) 對(duì)控制指令的發(fā)布規(guī)定操作權(quán)限，命令傳送須經(jīng)過(guò)巡回認(rèn)證，數(shù)據(jù)采集要求經(jīng)過(guò)合理性判別和處理，以防誤操作。

(5) 系統(tǒng)采用有效的防雷技術(shù)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。因系統(tǒng)處于強(qiáng)電環(huán)境下運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)均采取光隔技術(shù)，輸出信號(hào)采用光隔加中間繼電器隔離等保護(hù)措施，以及重要設(shè)備（如UPS），重要信號(hào)線路與電源等線路裝設(shè)各類浪涌保護(hù)器，以防工業(yè)干擾和雷電的影響，減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)和元件損壞。

1.4.3可維修性

所提供的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件將便于維護(hù)、測(cè)試和檢修。

• 可維修MTTR為〈1h
• 設(shè)備具有自診斷和尋找故障程序，指出具有故障部位，在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)換故障部件后即恢復(fù)正常。
• 設(shè)有便于試驗(yàn)和隔離故障的斷開點(diǎn)
• 配備合適的專用安裝插卸工具。
• 預(yù)防性維修應(yīng)使磨損性故障盡量減少。
• 互換件與不可互換件有識(shí)別措施。
• 最大限度選擇通用器件，提高硬件的代換能力。
• 可通過(guò)便攜機(jī)進(jìn)行編程修改和增加軟件。

1.4.4可用率

(1) 采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)實(shí)用、緊湊，以達(dá)到較高的系統(tǒng)可用率。

(2) 系統(tǒng)可用率是在整個(gè)系統(tǒng)交接前的試運(yùn)行期間30天內(nèi)不低于99.9%，在設(shè)備驗(yàn)收后的兩年保證期內(nèi)達(dá)到98.8%。

(3) 其它性能如系統(tǒng)安全性、可擴(kuò)性、可變性能滿足《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)規(guī)范》的要求。

1.4.5 CPU負(fù)載率

CPU負(fù)載率根據(jù)招標(biāo)文件定義，保證不低于以下標(biāo)準(zhǔn)：

(1) 主控級(jí)計(jì)算機(jī)的處理能力應(yīng)有充分的裕度，其負(fù)載率應(yīng)小于40%；

(2) 現(xiàn)地控制單元CPU的負(fù)載率應(yīng)小于60%。

1.4.6系統(tǒng)安全

• 系統(tǒng)具有下列保證操作安全性的措施：

(1) 對(duì)系統(tǒng)每一功能的操作提供檢查和校核，發(fā)現(xiàn)有誤時(shí)能報(bào)警、撤消。

(2) 當(dāng)操作有誤時(shí)，能自動(dòng)或手動(dòng)地被禁止并報(bào)警

(3) 對(duì)任何自動(dòng)或手動(dòng)操作可作存貯記錄或作提示指導(dǎo)。

(4) 在人機(jī)通信中設(shè)操作員控制權(quán)口令。

(5) 按控制層次實(shí)現(xiàn)閉鎖，其優(yōu)先權(quán)順序?yàn)椋含F(xiàn)地，控制中心。

(6) 系統(tǒng)具有定義控制臺(tái)不同的使用安全等級(jí)的功能，其級(jí)數(shù)不小于4級(jí)。

• 系統(tǒng)具有下列保證通信安全性措施：

(1) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)能保證信息傳送中的錯(cuò)誤不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)鍵性故障。

(2) 主控級(jí)與現(xiàn)地控制屏的通信包括控制信息時(shí)，對(duì)是否響應(yīng)作明確的提示。在2-5次重復(fù)通信失敗時(shí)發(fā)出報(bào)警。

(3) 通道設(shè)備上提供適當(dāng)?shù)臋z查手段，以證實(shí)通道正常。

• 系統(tǒng)具有下列保證硬件、軟件和固件安全的措施：

• 應(yīng)有電源故障保護(hù)和自動(dòng)重新啟動(dòng)。
• 能預(yù)置初始狀態(tài)和重新預(yù)置。
• 有自檢能力，檢出故障時(shí)能自動(dòng)報(bào)警。
• 設(shè)備故障能自動(dòng)切除或切換并能報(bào)警。
• 任何硬件和軟件的故障都不應(yīng)危及電力系統(tǒng)的完善和人身的安全。
• 系統(tǒng)中任何地方單個(gè)元件的故障不應(yīng)造成生產(chǎn)設(shè)備誤動(dòng)。

1.4.7可擴(kuò)性

1、為確定和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充，采取以下措施：

(1) ?PLC系統(tǒng)底板預(yù)留擴(kuò)展槽位，在PLC增添部件時(shí)，需進(jìn)行重新配置；

(2) ?交換機(jī)預(yù)留40%以上的網(wǎng)絡(luò)接口，并可以向上或向下級(jí)連。

• 系統(tǒng)可擴(kuò)充的范圍如下：

(1) ?PLC備用點(diǎn)不少于使用點(diǎn)設(shè)備的20%。

(2) ?主控級(jí)計(jì)算機(jī)存貯器容量應(yīng)有40%以上裕度。

(3) ?系統(tǒng)留有擴(kuò)充現(xiàn)地控制裝置、外圍設(shè)備或系統(tǒng)通信的接口。

(4) ?網(wǎng)絡(luò)通訊的通訊負(fù)載率小于50%

(5) ?屏柜內(nèi)留有可擴(kuò)充插槽的空間。

1.4.8可變性

1、輸入輸出點(diǎn)的可變性如下：

(1) 實(shí)時(shí)由運(yùn)行人員確定輸入輸出點(diǎn)的說(shuō)明。

(2) 可實(shí)時(shí)改變模擬點(diǎn)工程單位標(biāo)度。

(3) 可實(shí)時(shí)改變模擬點(diǎn)限值。

(4) 可實(shí)時(shí)改變模擬點(diǎn)限值死區(qū)。

(5) 可實(shí)時(shí)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中為已有的現(xiàn)地控制屏增加初始未提供的變量。

(6) 可實(shí)時(shí)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中為已有的現(xiàn)地控制單元和終端的通信接口地址、輸入輸出點(diǎn)設(shè)備地址等進(jìn)行再分配并作相應(yīng)的軟件改變。

2、在軟件設(shè)計(jì)時(shí)將對(duì)影響系統(tǒng)安全或影響管理程序的可變性功能加以限制，授權(quán)相應(yīng)的操作人員完成。