泵站自動化控制系統(tǒng)

1.1、系統(tǒng)方案及結構

泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)包括泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)、泵站視頻監(jiān)視系統(tǒng)二部份，計算機監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)共設1套現地控制單元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(tǒng)線纜等組成。

泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的建設目標主要實現遠程監(jiān)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(tǒng)自動監(jiān)視故障信號在有危及系統(tǒng)安全運行的情況及時停止設備運行；遠程監(jiān)測上下游水位、流量信號及進線柜電流、電壓等。

4臺高清夜視高速球攝像機用于實時監(jiān)視內外河、泵房及管理所區(qū)域范圍內環(huán)境情況，2臺數字高清固定紅外攝像機實時監(jiān)視配電房及變電站區(qū)域范圍內環(huán)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(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)預留有與管理處調度中心的監(jiān)控接口。

1.2、現地控制屏

本單元監(jiān)控范圍包括配電、水泵機組?，F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；

• 數據采集和處理；
• 安全運行監(jiān)視；
• 事件監(jiān)測和發(fā)送；
• 事故、故障音響
• 數據通訊；

(6) ?系統(tǒng)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(tài)量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

(3)采集各被監(jiān)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(jiān)控對象各設備、繼電保護裝置和自動裝置的狀態(tài)量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

1.2.2安全監(jiān)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(jiān)視任務，主要包括狀變監(jiān)視、越復限檢查、過程監(jiān)視和現地控制單元異常監(jiān)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(jiān)測和發(fā)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(fā)生狀變時，將事件的性質依次檢測、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(jiān)控對象的事故、故障、越復限等狀態(tài)的不同頻率的音響報警裝置。

1.2.5數據通訊

• 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。
• 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。
• 發(fā)送和接收觸摸屏的數據。

1.2.6系統(tǒng)診斷

• 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。
• 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(tǒng)，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(jiān)控系統(tǒng)功能

各泵站監(jiān)控系統(tǒng)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；

• 數據采集與處理；
• 安全運行監(jiān)視；
• 監(jiān)視、記錄、報告；
• 事故相關量記錄；
• 正常操作指導和事故處理操作指導；
• 數據通訊；
• 屏幕顯示；
• 泵站設備運行維護管理；
• 系統(tǒng)診斷；
• 軟件開發(fā)；
• 仿真培訓；

(12) 其它；

1.4、泵站自動化系統(tǒng)性能

本工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)的MTBF.MTTR及各項性能指標應滿足部頒《水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術條件》的規(guī)定，并與計算機技術當前的發(fā)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(tǒng)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(zhí)行命令到執(zhí)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(tǒng)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(fā)生一個新的畫像調用指令開始到圖象完全顯示在監(jiān)視器上為止的監(jiān)視器響應時間〈1S；報警或事件發(fā)生到監(jiān)視器屏幕顯示和發(fā)出的音響的時間〈2S；
• 調用新畫面的響應時間：從運行人員發(fā)出到一個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)視器響應時間〈2S；
• 操作員命令發(fā)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(tài)數據更新周期≤2S

1.4.2可靠性

監(jiān)控系統(tǒng)及其設備能適應本工程的工作環(huán)境，具有足夠的抗干擾性能，能長期可靠地穩(wěn)定運行。本系統(tǒng)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(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)的集中指揮下運行，但在緊急情況下或系統(tǒng)故障時又可獨立運行。個別現場監(jiān)控單元故障，不會對系統(tǒng)或其它單元構成影響。

(2) 系統(tǒng)軟件、硬件設置監(jiān)控定時器功能。

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

(4) 對控制指令的發(fā)布規(guī)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(tǒng)采用有效的防雷技術，確保系統(tǒng)安全運行。因系統(tǒng)處于強電環(huán)境下運行，對系統(tǒng)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隔離等保護措施，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(yè)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(tǒng)的硬件和軟件將便于維護、測試和檢修。

• 可維修MTTR為〈1h
• 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。
• 設有便于試驗和隔離故障的斷開點
• 配備合適的專用安裝插卸工具。
• 預防性維修應使磨損性故障盡量減少。
• 互換件與不可互換件有識別措施。
• 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(yè)控制計算機系統(tǒng)，軟件設計實用、緊湊，以達到較高的系統(tǒng)可用率。

(2) 系統(tǒng)可用率是在整個系統(tǒng)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(tǒng)安全性、可擴性、可變性能滿足《水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備基本技術規(guī)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(tǒng)安全

• 系統(tǒng)具有下列保證操作安全性的措施：

(1) 對系統(tǒng)每一功能的操作提供檢查和校核，發(fā)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(yōu)先權順序為：現地，控制中心。

(6) 系統(tǒng)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。

• 系統(tǒng)具有下列保證通信安全性措施：

(1) 系統(tǒng)設計能保證信息傳送中的錯誤不會導致系統(tǒng)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(fā)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。

• 系統(tǒng)具有下列保證硬件、軟件和固件安全的措施：

• 應有電源故障保護和自動重新啟動。
• 能預置初始狀態(tài)和重新預置。
• 有自檢能力，檢出故障時能自動報警。
• 設備故障能自動切除或切換并能報警。
• 任何硬件和軟件的故障都不應危及電力系統(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(tǒng)的擴充，采取以下措施：

(1) ?PLC系統(tǒng)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。

• 系統(tǒng)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(tǒng)留有擴充現地控制裝置、外圍設備或系統(tǒng)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(qū)。

(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(tǒng)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。