大型泵站调度运行管理系统设计

大型泵站调度运行管理系统设计

阚永庚

江苏省江都水利工程管理处  江苏扬州   225200

摘要：南水北调东线第一期工程是长距离调水工程，为了保证跨流域输水工程安全、可靠、经济运行，充分发挥调水工程的作用，科学调度，合理利用水资源，降低运行成本，适应工程准市场化运营的要求，急需建设一套集信息采集、水资源配置、监控、调度、管理于一体的全线调度运行管理系统。泵站是调水工程的重要组成部分，是建设全线调度运行管理系统的基础，建好泵站的调度运行管理系统显得尤为重要。

关键词：南水北调；调度运行管理系统；计算机监控系统；大型泵站

一、系统研究目标

泵站调度运行管理系统的研究目标:建设一个以采集泵站运行信息为基础，以通信、计算机网络系统为平台，以计算机监控系统和调度管理应用系统为核心的泵站运行管理系统。该系统应先进实用、具有较高自动化水平，且有充分扩展功能，高效可靠，能为合理有效的调度管理水资源，提供科学依据和技术支持，达到“控制自动化、管理现代化、信息集成化、保护全面化、现场可视化、运行最优化”的目标。

二、系统设计原则

泵站调度运行管理系统的设计应遵循先进性、可靠性、开放性、安全性、经济性等原则。

2.1先进性原则

选用设备必须在同类产品处于领先地位，具有技术成熟、性能稳定、质量可靠、简单实用、性能价格比高等特点，整体上能够达到国内外先进水平。

2.2可靠性原则

可靠性是调度运行管理系统的生命线。设计的系统软硬件可靠性指标除了要满足国家和行业相关规程规范技术标准对可靠性的要求外，还要具有较强的在线故障诊断和不正常运行状态分析等功能。

2.3开放性原则

系统设计应充分考虑产品的兼容性与开放性，选用当前的主流产品并遵循国际通用技术标准规范要求，系统采用模块化及层次化设计，接口规约开放，系统升级与配件替代更新方便。

2.4安全性原则

安全性原则主要表现在网络安全和信息安全上，设计的调度管理系统应有保证网络安全和信息安全的措施。

2.5经济性原则

泵站具有年运行时间长，工况变化较大的特点，通过自动优化经济运行，泵站调度运行管理系统能够带来的节能潜力十分巨大。因此在设计时对软硬件配置应充分考虑这方面的需求。

三、系统设计方案

3.1系统组成

大型泵站调度运行管理系统由计算机监控系统、视频监视系统、会议电视系统、局域网办公自动化系统、语音电话交换系统、火灾自动报警系统等组成。

3.2计算机监控系统

泵站计算机监控系统能够实现泵站所有机组及供排水系统和风机等辅机系统、启闭机系统、清污机系统、变频调速系统以及户内外变电所电气设备的自动控制，满足“无人值班、少人值守”的要求。达到远程监控、数据共享的水平；与调水工程的全线调度运行管理系统链接，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能；同时与上级电力系统变电站进行通信，实现远程调度的功能具体能够完成数据采集与处理，安全运行监视，实时控制与调节，泵站优化经济运行，保护及事故追忆，监视、记录、报告，语音报警，远方诊断维护功能，屏幕显示，泵站设备运行维护管理，数据通信功能和软件开发功能等。计算机监控系统为分层分布开放式结构，采用环形冗余光纤快速以太网拓朴结构，分为三级。即远控级、主控级与现地级。现地级即为各现地控制单元、微机保护单元等主控级设在泵站的控制室，设备由工程师／操作员工作站、数据库服务器、通信管理工作站、大屏幕显示和UPS电源等组成。远控级设在管理分中心或总控中心。控制权分“远方、控制室、现地”三级，可以进行无扰动切换。系统的控制权限越接近设备，控制权限越高。控制权顺序为：现地、控制室与远方。远方控制经相关授权方可进行操作。控制系统中设置带密码的授权、核对程序。

现地级与主控级采用具有冗余功能的环形光纤以太网实现数据通信，环网交换机应具备网管功能。主控级通过通信网络与远控级(即大型调水工程全线调度运行管理系统的分控中心或总控中心)实现遥控、遥调、遥信和遥测数据传输。

3.3视频监视系统

为保障泵站安全可靠运行，在重要部位、薄弱环节装设图像监控，能够实现集中管理、分部控制、报警联动、图像压缩和传输、图像储存和回放、设备自身维护和检测、在线帮助学习和多媒体演示等功能。控制权限分为两级，泵站控制室和远方，远方又分为调度分中心和总调度中心控制优先权依次为：总调度中心、调度分中心和泵站控制室。

视频监视系统由前端设备、传输设备、控制设备、显示四大部分组成。前端设备由安装在泵站主副厂房、变电所、管理区大门、上下游侧、清污机等处的高分辩率的一体化球形彩色摄像机和固定彩色摄像机组成，负责图像和数据的采集及信号处理：传输设备根据传输距离和图像质量的要求可选用各种不同的线缆、接口设备；通过视频编码器、网络视频存储器、视频管理服务器、数据管理服务器、视频监视客户端等设备，完成前端设备和图像切换的控制、云台和镜头的控制、系统可分区控制和分组同步控制以及图像检索与处理等诸多功能；显示设备根据不同的图像显示要求，选择在不同的显示设备上进行图像显示，使值班人员能够在泵站控制室实时直观的看到来自前端监控点的任意图像及监控系统运行控制参数，可根据需要实现单画面、画中画、多画面分割显示功能。

3.4视频会议电视系统

泵站会议电视系统是大型调水工程全线视频会议系统的子系统，由会议室型视频控制终端、显示设备、摄像机和麦克风等组成。要求该系统能逼真地反映会场的人物和景物等，使与会者有一种临场感，以达到视觉与语言交流的良好效果，传送的图像包括人物、场景、图表和文字应当清晰可辨。

3.5局域网办公自动化系统

泵站办公系统计算机网络(局域网)是调水工程全线调度运行管理系统(广域网)的一个部分，作为一个站点向上需链接分中心，向内要链接各职能科室。整个网络能够实现办公自动化、管理智能化、调控远程化、决策科学化。建立一个先进的办公自动化系统，主要包括局域网、综合布线两部分。

3.5.1局域网系统

建立泵站范围内的主干IO00M、各个终端100M的高速计算机局域网。为办公自动化、自动控制和多媒体监视部分提供传输通道和工作平台，具体包括信息发布，即各相关科室通过网络发布相关信息给指定单位：信息查询，即相关科室可在自身职责范围内对网上信息进行浏览：文件传输，即通过网络实现相关文件的传递：运行监控，即通过网络系统直接了解相关设备的运行状况及参数，包括实时数据及历史数据等。网络以泵站办公系统作为计算机网络中心，线路以星状结构分布至各个信息点。主干光纤联接，具备一定的主干扩容能力。实现100M双绞线端口到桌面。网络同时与广域网实现互连互通。

3.5.2综合布线系统

网络建设要通过综合布线把网络接到桌面，主要包含室内布线和室外光纤铺设两部分。室内布线包括办公楼、泵站副厂房等建筑群落的内部计算机网络布线室外光纤铺设办公楼计算机网络中心至泵站副厂房一根铠装光纤。

参考文献：

[1]晋成龙[1]，王根喜[1]，方国材[1]，刘清文[1].南水北调东线一期工程通信网络系统设计[J].水利信息化，2013(5):60-63.

[2]丁淮波[1，2]，潘卫锋[1，2]，徐朝旺[3]，蔡志刚[1].基于M60保护装置的泵站计算机监控系统[J].水利信息化，2014(4):36-39.

[3]周洲[1]，祁洁[1]，沈醉云[2].大型调水工程运行管理系统的应用设计[J].水利信息化，2014，0(5):54-58.

[4]李志安[1]，孔斌[1].南水北调东线第一期邳州站工程自动化系统实现[J].水电自动化与大坝监测，2014，0(6):38-42.