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遠程調度集中控制系統在揚水泵站的應用

來源:ramondemelo.com作者:發表時間:2017-11-24 09:32:21

 摘 要 :陜甘寧鹽環定續建自動化改造工程經過兩個標段的施工,目前工程改造已全部結束,并投入運行。工程經過改造后,具備了遠程調度集中控制功能,并在調度中心實現了遠程調度集中控制操作,為揚水泵站實現“少人值守、無人值守”奠定了基礎。此次遠程調度集中控制系統的成功應用在寧夏大中型揚水泵站尚屬首例。

 
1 工程簡介
        陜甘寧鹽環定揚黃工程是為解決革命老區陜西定邊、甘肅環縣和寧夏鹽池、同心縣部分地區人畜飲水困難,改善生態環境,在條件較好的地區結合發展農業灌溉,改變該地區貧困落后面貌而興建的一項揚水工程。該工程包括三省(區)共用和各省區專用兩部分。工程設計流量為 11m 3 /s,其中分配給寧夏 7m 3 /s,甘肅、陜西各 2m 3 /s,總揚程 651m,泵站 12 座,機組101 臺(套),總裝機容量 6.59 萬 kW,干渠總長 123 公里。
 
2 現場分散控制現狀(以鹽環定渠首為例)
2.1 渠首泵站自控系統組成
        (1)站內高壓設備及線路、廠變等微機保護裝置。
        (2)站內電量計量裝置。
        (3)電磁流量測量系統。每機組管道上各安裝一套電磁流量計
        (4)出水管道壓力測量。每機組管道出水管道上安裝一套壓力測量裝置。
        (5)泵前池水位及攔污柵監測。前池水位安裝 1 臺液位計,在六個進水流道處,安裝 6 臺液位計。
        (6)集水井排污泵測控。在集水井安裝 1 臺液位計。
        (7)水塔水位測量裝置。在水塔位置安裝 1 臺液位計。
        (8)供水泵軟起動器裝置。安裝 1 套軟啟動器。
        (9)視頻監控系統。(10)現地控制單元 LCU 設備。
        (11)后臺機系統。
 
2.2 渠首泵站網絡拓撲及系統結構
        渠首泵站由站級計算機及數字通信網絡系統,與分布式的電氣、水測儀表,視頻等智能終端設備組成。結合上級水調中心的自動化過程監控條件,渠首泵站最終形成:遙信、遙測、遙控、遙視“四遙”水平,達到無人值班運行方式的基本條件;同時設計過程滿足在線設備的自動/手動,遠動/就地操作功能。渠首泵站建設二面 LCU 控制屏,分別為機組 LCU,及公用LCU。系統從網絡結構分為站級層及現地控制層。站級層:系統主要以上層網絡的監控主機為核心,負責各類數據的采集、分析、處理、命令的發布、數據庫的建立及管理、并提供用戶各類人機界面、數據報表。采用工業控制計算機,以 WINDOWS 為操作系統平臺,主要完成下列功能:
        (1)通過管理機完成對各單元裝置的實時數據采集,并對其完成處理和管理。
        (2)完成變電站運行情況的檢測、事故記錄、歷史數據保存、畫面顯示、報表打印功能。
        (3)提供全部的監視、操作界面。
        (4)實現對泵站的管理功能。
        (5)遠端監控,在調度中心中控室內通過組態軟件與后臺系統的網絡連接提取監控數據。
 
2.3 渠首泵站機組 LCU 屏和公用 LCU 屏
        渠首泵站所有參與機組控制的測控設備均接入機組 LCU內,所有不參與機組控制的測量設備均接入共用 LCU 內。管理單元如表 1。
 
2.4 渠首后臺機監控系統
        后臺微機監控系統是基于 Microsoft Windows NT/98/2000/XP 的集成化保護監控系統,以數據通信的方式與電機微機保護裝置、電源微機保護裝置、溫度巡檢儀,電磁流量計等設備相連接,集數據采集、數據存儲、通信轉發等關鍵任務于一體,支持遙測、遙信、遙控、遙調、事件記錄、保護定值整定、保護功能投退、設備參數配置、實時分析、故障分析、告警管理等各種功能,為遠程監控、遠程診斷、遠程系統維護提供了可靠的手段。
渠首后臺機監控系統組成部分
2.5 視頻監控系統
        渠首泵站視頻監控系統可以實現從遠端實時直觀的監控渠首泵站設備、監控渠首泵站的現場情況,實現了對泵站及配套變電站的有關人員出入情況、現場作業情況、變壓器、開關站各設備的運行情況、主控室等重要現場等進行遠程圖像監控、安全防護、告警監測,能夠實時、直接地了解和掌握泵站的現場情況,并及時對發生的情況作出反應,為“少人值守、無人值守”提供了有效的遠程設備監視和遠程環境安全防范監視。
 
2.6 管理處至渠首泵站光纜線路路由(見圖 1)
鹽環定管理處至一泵站線路總覽
2.7 調度級控制
        在鹽環定揚水管理處設置共用工程自動化監控系統的調度控制中心,設置 1 套計算機控制系統,主要包括自動化服務器、自動化交換機、自動化防火墻、PCM 復接設備、計算機工作站、視頻監控系統、模擬屏、打印機、及相應的軟件等。(見圖2)
共用工程自動化監控系統的調度控制中心組成圖
3 遠程調度集中控制存在的問題及解決辦法
        (1) 渠首泵站廠變低壓側和冬用變的投運無法通過監控系統遠程控制,要實現遠程控制需要增加 PLC 模塊,將廠變和冬用變納入遠程控制系統。
        (2)渠首泵站機組冷卻水的使用仍舊是手動球閥,在開停機過程中無法通過遠程監控系統進行控制,要實現遠程控制需要安裝電動控制閥,增加 PLC 模塊,將電動控制閥納入到遠程控制系統。
        (3)渠首泵站現有兩臺排污泵只有現地控制功能,沒有遠程控制功能。要實現遠程監控就需要對現有的排污泵 PLC 控制系統進行更換,以便實現遠程監控功能。
        (4)渠首泵站現有的進水閘板的開啟需專人在閘房控制箱上進行操作,無法實現泵站值班室和調度室的遠程監測和控制,要實現遠程監測和控制功能,需要將進水閘板的控制系統納入到遠程控制系統中。
        (5)渠首泵站現有的進水口沒有撈草設備,要實現“少人值班、無人值守”及以保證前池水位的正常,就需要增加前池撈草設備,防止東干渠柴草淤積堵塞進水口。
        (6)渠首泵站高壓室、低壓室、電容室和前池攔污柵處增加監控探頭,保證機變電設備的全面監控。
        (7)渠首泵站現有的通信路由為單回路通信光纜,在現有通信光纜線路出現故障時,無法保障遠程調度控制的可靠操作。為提高遠程控制的可靠性,需要改變現有單網運行狀態,在現有基礎上增加專用網絡,同時增加網絡交換機和通訊服務器,形成雙網雙回路,避免由于網絡問題而無法遠程監控,提高了通信安全性和可靠性。
        (8)現有調度值班人員沒有機變電設備進網作業證和操作權限,也沒有機變電設備操作實際工作經驗。要實現遠程調度操作,需要修訂完善相應的機電設備運行管理規程及調度規程,加強調度人員的培訓工作,考取相應的資格證書,持證上崗。
 
4 現有情況下實現遠程集中控制采取的措施
技術上實現遠程控制采取的措施: 
        (1)因為廠變低壓側無法實現遠程控制,所以在進行機組等遠程控制前,需要現場進行廠變低壓側的投運檢查,保證廠變低壓側處于正常投運狀態。同時將所有機旁屏及風機控制柜的電源進行投入,保證輔助設備和監控設備在機組開啟時的正常運行。
        (2)高壓室所有開關小車搖至“工作”位置,所有保護壓板處于投入位置,高壓柜內的裝置電源等開關處于合閘位置, “遠方/就地”切換開關在“遠方”位置。
        (3)電容室“自動/手動”轉換開關在“自動”位置,并保證自動監控裝置正常運行。
        (4)控制室內公用 LCU 屏和機組 LCU 屏上所有切換開關處于“遠方”位置或“自動”位置,包括觸控屏上的模擬轉換開關。
        (5)機組冷卻水的投入。將機組冷卻水的總閥和進出水閥全部打開,保證冷卻水能正常循環。
        (6) 排污泵控制箱上的轉換開關要處于“遠控”狀態,保證排污泵能夠依靠浮子自動運行。(7)進水閘板要打開至全開位置,同時派專人進行現場監護,不定期對攔污柵積草進行清理,保證前池水位正常。
        (8)調度級與站控級權限切換,將操作權限切換至調度級。
        (9) 調度值班人員依照機電設備運行操作規程填寫相應的操作票(重新修訂機電設備運行管理規程及調度規程)。
        (10)調度值班人員依照操作票進行遠程操作(重新修訂機電設備運行管理規程及調度規程)。 
        (11)調度值班人員遠程監測設備運行情況。(12)渠首泵站檢查設備運行情況。
 
5 遠程調度控制應急處理步驟
        (1)當出現機電設備故障或通信網絡故障時,要及時進行調度級與站控級權限切換,必要時泵站直接將機電設備切換到就地進行操作,待故障消除后在進行遠程調度控制。(2) 當出現機電設備故障時泵站應及時進行現場初步檢查,同時通知檢修人員及時進行消缺處理。(3)當出現通信網絡故障時,通知檢修人員及時進行消缺處理,盡快恢復通信。(4)當出現供電線路系統失電故障時,立即啟動管理處現有的調度應急預案。(5)當出現渠道水工建筑物險情時,立即啟動管理處現有的調度應急預案。
 
6 結束語
        遠程調度集中控制系統應用在鹽環定揚水鹽環定揚水泵站,可實現就地自動化運行控制及遠方調度中心遙控、遙信、遙測、遙視“四遙”功能。所有調控命令都由上級調度中心發出,實現各泵站主要機電設備遠方控制、整個系統的運行特征和水力條件遙測、各泵站的運行情況遠程視頻監控、泵站之間及各泵站與調度中心之間的通信遙測,達到泵站中控室值守人員只進行監視和巡查,在特殊情況下才進行必要的操作的水準,最終實現“少人值守、無人值班”的目標。