馬南水閘電排站微機監控系統的結構及其設備配置

摘 要：文章以馬南水閘電排站為例，探討如何選擇一種適合中小型泵站的微機監控系統結構，并從其可靠性和經濟性方面，分析如何對其設備進行合理配備。

關鍵詞：中小型泵站；微機監控系統；結構；設備；合理配置

1 工程概況

馬南水閘電排站是陽江市首宗采用微機監控系統的泵站，位于陽江市區馬南河漠陽江出口處。工程于2009年興建，采用閘站并列布置，總投資約六千萬元。泵站采用堤身式結構，安裝5臺1600ZDB-125（450KW-10KV）高壓潛水泵機組，排澇流量為38m3/s。閘門采用涵洞式三孔水閘，排水流量為144.84m3/s。它的投入運行保證了城區北片13.5km2免受洪澇威脅。

2 微機監控系統的結構

馬南水閘電排站微機監控系統采用國內外廣泛使用的分層分布式開放型網絡結構。系統分站級主控層和現地控制層，現地層通過10/100M快速以太網與主控層的工作站通信交換數據。其優點是結構簡單、運行可靠、造價較低、維持方便。

現地層通訊網絡采用現場總線結構，串行通信，MODBUS通信協議。上位機、PLC與快速交換機之間采用雙絞線聯接，TCP/IP通信。整個系統均由標準化的軟硬件組成，組態靈活，易實現今后計算機發展的要求，具有較好的兼容性、擴充性和互換性（其系統結構見圖1）。

系統的全部功能通過綜合一體化來完成，各現地層單元和主控層計算機設備間相互獨立，各現地層單元完成的功能不依賴通訊手段，系統中任何單元的局部故障不會影響其它現地層單元或中控層設備的正常工作。PLC采用多CPU處理方式，監控、保護相互獨立配置，保護的輸入/輸出、啟動、邏輯處理獨立完成，不依賴通訊網交換信息。當監控功能出現異常時，確保保護功能獨立發揮作用。電機泵組PLC可獨立于上位機運行，當上位機檢修或故障時，PLC仍可對機組進行順序控制。

3 設備的配置

3.1 主控層設備的配置

站級主控制層由設于控制室的監控計算機、打印機、快速網絡交換機、逆變電源等設備組成，布置于中控室內，是全站的實時監控中心。

上位機系統設有兩個操作員工作站，不設工程師站，操作員站具備同等權力，互為備用。

3.2 現地層設備的配置

現地控制單元（LCU）主要由柜體、PLC及其外圍設備組成，可布置于主廠房、副廠房或中控室，馬南水閘電排站布置于中控室。

3.2.1 PLC及LCU的配置

PLC及其功能的選擇主要由系統所要完成的任務及輸入輸出的點數來確定。經過分析，馬南水閘電排站每臺機組的輸入輸出點數（一般的中小型泵站可參照）在考慮了其預留的擴展點后，仍不超過40點，因此，目前的PLC小型（128～256點）和微小型（32～128點）就可以滿足要求。

如果采用微型PLC，則每臺機組需要配1套LCU，但如果采用小型PLC，則可以考慮每3臺機組配1套LCU。因此，經過經濟及安全的綜合分析，馬南水閘電排站采用小型PLC，按1至3號機組配1套LCU進行配置，4-5號機組配1套LCU進行配置。變壓器等其他設備配套1套LCU進行配置，并留有今后將水閘等輔助設備以及納入自動管理的空間。另配1套公用LCU，這樣既可以保證了其安全運行，也可以減少設備的投資和副廠房的土建投資。借助于移動通信GPRS網絡，今后陽江城區泵站實行聯網管理成為可能。

3.2.2 保護裝置的配置

微機保護裝置一般采用一機一保，可以集中布景也可以分散布置。由于目前國內外微機保護裝置的設計與生產技術都比較成熟，其保護功能及抗干擾能力都很強，因此，配1套LCU進行配置采用了中小型保護裝置，并分別布置于相應的高壓開關柜上，這樣可以減少另外組屏的麻煩，接線和維護也方便。

4 結束語

采用現場總線結構，串行通信，MODBUS通信協議的分層分布式開放型的網絡結構，具有結構簡單、易于擴展、且使用和維護方便等特點，其安全穩定性完全滿足要求，對運行人員的要求也不是很高，非常適合在中小型泵站微機監控系統中廣泛應用。

在選配中小型泵站微機監控系統及保護設備時，無需一味地追求高檔、大型和功能過于復雜的設備，而應根據用戶的實際情況與需要，盡量選擇那些能滿足功能和可靠性要求，沒有太多多余功能，結構相對簡單、操作相對方便的設備，這樣既可減少投資，也便于維護與管理。選定設備后，還要根據工程設備數量、安全要求、I/O點數、維護管理及土建等情況對其進行合理的配置，以達到既經安全又經濟和方便維護與管理的要求。

本站微機監控系統通過合理配置和綜合一體化，完成了對變壓器、機組、進線線路等的電流、電壓、電量、功率因數和機組狀態、開關位置、保護情況、溫度、絕緣以及水位、揚程、流量等所有參數進行實時監控或計算，并可實現自動控制與保護。

泵站用微機監控系統經過十多年的發展，技術已基本成熟，隨著國家對城市防洪的高度重視，今后興建的大型排澇泵站都已采用微機監控系統。陽江市正計劃興建裝機總容量達4000KW的四圍電排站，微機監控系統在馬南站的實施，使泵站聯網管理成為可能，這將大大提高泵站管理水平，并必將帶來泵站工程管理體制的改革。

參考文獻

[1]王春民.泵站微機監控系統綜述[J].節水灌溉，2006（04）.

[2]康明華.自動化遠程監控系統在金雞攔河閘的應用[J].廣西水利水電，2011（03）.

作者簡介：成占五（1967，5-），男，本科，工程師，從事水利水電工程的施工與工程管理工作。