关于对某泵站某系统的设置

　　1系统结构及主要设备配置

　　监控系统采用开放式分层分布结构的全计算机监控方式<1>。系统总体结构由泵站主控级和现地控制单元（LCU）级组成。主控级与LCU之间采用冗余星形交换式100Mbit/s光纤工业以太网。

　　1.1泵站主控级设备配置

　　1）主机服务器系统设置2套主机服务器，选用Sun公司的SunfireV490服务器，2台服务器采用双机热备工作方式，主要完成整个泵站的实时数据管理、数据库管理、综合计算、泵站自动抽水控制（APC）计算及处理、事故故障信号的分析处理等。

　　2）操作员工作站系统设置2套操作员工作站，选用SunUltra45工作站，工作站采用双机并列工作方式。每套工作站均配置2台22英寸液晶显示器，组成双屏输出系统，其功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过画面、语音对泵站的设备运行进行实时监控。所有的操作控制都可以通过键盘和鼠标实现。

　　3）工程师工作站系统设置1套工程师工作站，硬件配置与操作员工作站相同，平时用做系统数据库，可进行画面、报表维护以及修改参数、定值等，必要时可以代替因故障或工作异常而退出运行的操作员工作站。

　　4）远程调度通信服务器系统设置2套远程调度通信服务器，选用HP DL360G5机架式服务器，2台服务器采用双机热备工作方式，主要完成与上级调度控制中心的通信，包括与南水北调全线闸站总调度中心监控系统的通信，以及与供电调度系统的远动通信。

　　5）站内通信服务器系统设置1套站内通信服务器，硬件配置与远程调度通信服务器相同，主要完成与泵站模拟屏系统、继电保护等系统的通信。

　　6）历史数据报表管理服务器系统设置1套历史数据报表管理服务器，硬件配置与远程调度通信服务器相同，但同时配置独立磁盘冗余阵列（RAID），安装Windows2003操作系统，主要完成对监控系统报表的调度、打印、查询和管理。报表的数据来源于实时数据、历史数据、应用数据、人工输入及其他报表输出，它与实时数据库、历史数据库及第三方数据库无缝连接，从而实现其数据报表的管理功能。报表完全兼容Excel电子表格和可扩展置标语言（XML）文档，是结合中文MicrosoftExcel格式和功能的电子报表。

　　7）Oncall工作站<2>包含1套HPXW4600工作站，操作系统为Windows2000.通过计算机监控网络自动接收站内通信服务器发送的重要数据信息和报警，并通过有线电话和配套的移动通信设备以语音或短信形式将信息和报警分别发送至事先组态好的指定固定电话用户和手机用户，方便相关管理人员及时了解泵站的重要运行管理信息。

　　8）网络交换机包括2套GarrettComMagnum6K25网管型工业以太网主干交换机，主控级及LCU采用的是100Mbit/s冗余工业交换机，以星形连接方式组成工业以太网，而其中的主机服务器采用双绞线与交换机1000Mbit/s口连接，形成局部的快速网络，提高系统的整体性能，上位机其他节点采用双绞线与交换机100Mbit/s口连接，各个LCU采用光纤与交换机100Mbit/s口连接。

　　9）不间断电源系统包含2套20kVA主控级在线式逆变电源FR UKB3120与8套变频器在线式不间断电源V3K.

　　主控级采用冗余并联系统（内置输出隔离变压器），外置SGK752B输入（含旁路）隔离变压器及电源进线避雷器。为变频器配备了在线式不间断电源，大大提高了泵组运行的安全性与稳定性。

　　10）定位系统（GPS）卫星时钟系统包含1套时钟同步装置BSS3，为系统提供2路网络对时输出、24路空接点输出、4路RS232串行口输出、8路IRIGB码输出、8路DCF77脉冲编码输出，另外采用南瑞SJ18时钟分同步扩展装置将空接点信号与DCF77脉冲信号进行数量与驱动距离的扩展，以满足现场的实际需要，同时，时钟同步装置采用AC/DC双电源热备供电，更加保证了对时系统的可靠性。

　　1.2LCU级设备配置

　　1）LCU与PLC控制柜现地控制层设置了10套LCU和3套智能辅助设备PLC控制单元（以下简称LCU从站）。LCU包括8套泵组LCU、1套变电站LCU和1套公用LCU，均配置为双CPU、双网络的冗余构架；LCU从站包括1套技术供水泵PLC柜、1套渗漏排水泵PLC柜和1套前池进水闸PLC柜，配置为单CPU构架，通过与公用LCU组建MB+光纤自愈环网完成数据通信。

　　2）水力测量盘LCU级共设置8套机旁水力测量盘和1套中控室水力测量盘。

　　3）自动化元件系统配置了必要的传感器及仪表，用于完成水位、压力、温度、流量等的测量和显示。

　　2系统主要功能

　　2.1主控级功能

　　系统主控级软件平台为NC2000计算机监控系统软件，采用客户/服务器体系结构，支持不同的硬件、操作系统及关系型数据库系统，基于面向对象的开发工具开发完成，可以实时、准确、高效地完成对泵站控制对象的安全监控，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行。其主要功能分述如下<4>。

　　1）数据采集和处理自动接收各LCU采集的泵站主辅设备及公用设备的实时数据；自动上传或接收来自总调度中心的数据；对每一设备的每种数据类型进行处理，用以支持系统完成控制、监视和记录功能；逢变自报与轮询结合。

　　2）安全运行监视及事件报警包括泵站运行状态实时监视、参数越限报警监视、过程监视、事故顺序记录、故障及状态显示记录、事故追忆、趋势记录分析、监控系统异常监视、语音报警及电话自动报警。

　　3）GPS时钟同步系统各设备通过接收全站统一的GPS时钟同步装置的时钟同步信息，保持全系统的时钟同步，同时向其他厂商的各种装置发送时钟的分脉冲等对时同步信号，确保全站时间统一，精度可达ms级。

　　4）实时控制与调节主要分为4级控制，优先级由高至低依次为LCU手动控制、LCU自动控制、远方自动控制、调度远方遥控。控制调节的对象包括水泵机组及其辅助设备、110kV/10kV断路器和隔离开关、站用电设备和站内公用设备。

　　5）APC在一定时期内，按照一定的优准则（例如总供水流量等目标）确定开机台数和开机组合，在满足机组运行工况等各种约束条件的前提下使全站的运行能耗小，确保水泵转速达到泵组经济运行及优运行工况，不仅使总调度中心与本站之间的调度运行井然有序，也为泵站的安全、稳定和经济运行提供可靠保障。

　　6）人机接口通过鼠标、键盘和触摸屏对上位机、LCU进行操作，实现对泵站的控制与监视。

　　7）系统通信具备完善的通信功能，实现整个系统数据资源的共享，保证运行实时、高效。

　　8）系统自诊断与冗余切换监控系统的硬件及软件自诊断功能包括在线周期性诊断、请求诊断和离线诊断，以及内存自检、硬件及其接口自检、自恢复功能、掉电保护。

　　9）软件开发与维护开发维护人员可在工程师工作站进行软件开发与系统维护，包括画面的生成与修改、定值更改、数据库变更、报表生成、顺控流程修改等。

　　10）Oncall报警泵站设备发生故障时，电话语音报警程序自动启动呼叫（Oncall）系统，自动拨号向有关责任人的电话、手机发出信号，对方摘机后自动播放报警语句，并自动发送事故状况、重要事件和操作命令等内容。

　　11）培训运行人员可在无控制权限的工程师工作站上通过交互式培训学习和掌握在操作员工作站上执行的各项操作，不影响泵站设备的运行。

　　2.2现地控制层各部分功能

　　<5> LCU及LCU从站主要完成对被监控设备的数据采集、处理与显示，接收主控级命令进行设备控制与调节。当它与主站级系统脱离后，仍然能在当地实现对有关设备的监视和控制；与主站级恢复联系后，又能自动地服从主站级系统的控制和管理。

　　中控室水力测量盘用于总管流量、泵站前后水位等信号的显示。

　　机旁水力测量盘用于前池水位、液压缓闭阀后管道压力及支管流量的测量、显示。屏内的水位、压力及流量信号仪表接收传感器的4mA20mA模拟信号，在屏内显示，并通过机组LCU上传监控系统。

　　3系统特点

　　惠南庄泵站监控系统在实施前进行了详细的技术分析，设计上采用多种冗余方式与先进的现场总线有机连接方式，大大提高了系统运行的可靠性，不仅具有大型输水项目的典型设计特点，也有一些其他特点。

　　3.1主控级上位机的特点

　　各服务器根据其各自功能以及在监控系统中所处的地位不同，安装不同的操作系统。主机服务器、操作员工作站、工程师工作站安装的是Sun64位UNIX（Solaris10），通信服务器安装的是Linux（RedhatEnterprise4），历史数据报表管理服务器与Oncall工作站安装的是Windows2003.

　　监控软件采用跨平台设计的NC2000计算机监控软件，可在以上不同的操作系统平台上稳定运行，监控各节点在系统中的运行。

　　上位机主要节点（主机服务器、操作员工作站、通信服务器）均采用双机热备冗余，主干网络采用双网冗余，大大提高了系统的可靠性。

　　3.2LCU的特点

　　各LCU内的PLC采用双CPU双网热备冗余，并采用双机架结构。2套CPU之间有光纤连接，用以数据同步，保证主备切换无扰动，主机架与I/O扩展机架采用双缆方案连接，保证I/O数据采集的高度可靠性<6>。

　　泵组LCU采用施耐德高速计数模件采集现场雷纳林德旋转编码器（一款高端的旋转编码器）的差分脉冲信号，此信号具有频率高、多相位等特点，从而计算出泵组转速，判断泵组转向，并用于显示和流程判断等。

　　通过施耐德PLC配套软件的组态功能实现数据交换，构成一套整体的泵站公用系统，既提高了系统可靠性，满足了设计要求，又避免了可能的故障点，降低了成本。

　　各LCU采用施耐德可编程多路器NW BM85S485（功能类似于南瑞的SJ30通信管理装置），通过BorlandC++4.0及其特有的编程环境编写串口程序，采集现场智能设备（电力仪表、直流系统、保护装置等）的数据。此装置具有编程环境难、串口数量少、成本较高等缺点。

　　3.3全站GPS对时的特点

　　系统针对主控级采用国际标准的NTP/SNTP协议进行网络对时，提高了对时精度，降低了在UNIX，Linux，Windows平台上的开发成本；针对PLC采用DCF77脉冲编码对时；同时，还给现场其他系统、微机保护装置、微机自动装置提供串口、IRIGB码以及空接点脉冲等多种对时信号。

　　3.4通信系统的特点监控系统采用多种通信方式与现场其他系统通信，除了前面提到的采用可编程多路器采集支持Modbus协议设备上的串口数据外，还采用Profibus接口模块采集支持ProfibusDP协议的串口数据，采用用户数据报协议（UDP）与模拟屏显示系统通信，采用IEC608705101协议与继电综合保护管理信息系统通信。

　　4结语

　　惠南庄泵站计算机监控系统于2008年8月开始实施，2009年3月出厂验收结束，完成了对各个子系统的设计、调试，于2010年开始陆续投运，目前监控系统为泵站的小流量运行模式提供了部分功能，运行状况良好<8>。本工程为今后大中型泵站监控系统的实施提供了参考依据，其特点和难点也为类似项目的实施提供了解决方案。