南水北調洪澤站自動化系統應用研究

徐朝旺 李 虎

（南京南瑞集團公司，江蘇 南京210003）

0 引言

近年來，隨著微電子技術的不斷發展，各種性能先進的、現代化的電子設備正被國內的大中型泵站信息化、自動化系統廣泛采用。南水北調洪澤站作為一座大（1）型泵站，包含了計算機監控、安全監測、視頻監控、信息管理等與泵站日常管理密切相關的自動化系統，并為泵站日常辦公配置了辦公自動化系統，其不但是一個典型的泵站管理自動化系統，也是管理現代化的范例。

1 工程概況

洪澤站位于淮安市洪澤縣境內的三河輸水線上，是南水北調東線多級提水系統的第三梯級，其作用是抽引金湖站來水入洪澤湖向北調水和結合抽排寶應湖、白馬湖地區的澇水。該站位于蔣壩鎮北約1km 處，介于洪金洞和三河船閘之間，緊鄰洪澤湖。洪澤站設計規模為150m3/s，設計凈揚程為6.0m，裝有5臺套立式液壓全調節混流泵，單機流量37.5m3/s，配套3 550kW立式同步電機（具備反向發電功能），額定電壓10kV。

2 系統組成及結構

如圖1所示，洪澤站自動化系統由計算機監控系統、工程安全監測系統、視頻監視系統及信息管理系統4 個子系統組成。在控制室設置監控工作站、數據庫服務器、應用服務器以及中心環網交換機，與南水北調東線一期工程調度運行管理系統連接，實現遠程調度、控制運行和管理。

圖1 自動化系統組成及總體架構圖

計算機監控系統對泵站主機組、公用及輔機、變電所高低壓配電設備、水輪發電機組的運行進行監控，并提供設備運行統計、操作指導等輔助功能；洪澤站安全監測子系統實現主廠房、各涵閘等建筑物底板及翼墻滲流壓力的監測自動化；視頻監視系統對工程主要部位進行實時圖像監視，并具有歷史圖像信息查詢等功能，輔助工程安全運行及管理；信息管理系統構建泵站運行管理單位辦公局域網的硬件平臺，完成生產運行和管理信息的存儲和發布，并提供數據查詢和外傳的接口。

泵站自動化系統采用開放的、分層分布式體系結構，自下而上分成現地級、站控級、管理級以及調度級。（1）現地級主要通過各種測量和控制裝置就地對泵站主機組、公用及輔機設備、變電所變配電設備、水輪發電機組以及涵閘配套建筑物等對象進行測量、監視和控制。（2）站控級由控制室內的多臺計算機、服務器等組成，負責全站性運行監控事務。（3）管理級是泵站管理單位實施信息管理的平臺，它與計算機監控系統、視頻監視系統相連，獲取泵站運行的各種數據和信息，向外與Internet網和南水北調信息管理系統連接，對外提供經授權可查詢的泵站運行狀態和數據。（4）調度級是與泵站運行管理相關的上級調度管理系統，包括南水北調東線工程調度運行管理系統，負責對泵站的運行進行相關調度。

圖2為自動化系統網絡結構拓撲圖。

圖2 自動化系統網絡結構拓撲圖

為了保證泵站自動化系統的安全、可靠運行，本自動化系統采取如下網絡安全策略：（1）計算機監控系統與泵站信息管理系統連接時設置網絡安全隔離裝置，只允許計算機監控系統向外傳輸數據，確保計算機監控系統等主要業務系統的網絡不受外來侵襲。計算機監控系統和信息管理網絡之間采用硬件隔離裝置進行物理方式隔離。（2）視頻監視系統與計算機監控系統獨立。考慮到信息管理系統對視頻圖像的瀏覽需求，視頻監視系統與信息管理系統直接相連。（3）泵站信息管理系統采用硬件防火墻設備與外網（Internet網）和南水北調信息管理系統連接。（4）計算機監控系統采用硬件防火墻設備與南水北調東線一期工程調度運行管理系統連接，實現遠程調度、控制運行和管理。（5）計算機監控系統與電力調度系統通過網絡104進行連接。

3 計算機監控子系統

洪澤站計算機監控系統現地控制單元采用施耐德Quantum 及Premium 系列的PLC，控制中心分別設置工控機，并組態安裝了基于WINDOWS SERVER 操作系統的InTouch監控軟件。實現了對泵站數據的實時監視，并設立現地級、站控級、管理級三個級別，對現場泵組實現自動控制功能。

洪澤站計算機監控系統的監控內容包括：公用LCU 控制單元1套、主機LCU 控制單元5套、輔機LCU 控制單元1套、變電所LCU 控制單元1套、擋洪閘LCU 控制單元1 套、進水閘LCU 控制單元1套、地涵LCU 控制單元1套、水輪發電機組LCU 控制單元1套、主變保護屏1套、直流屏系統1套。

如圖3所示，設立于洪澤站監控中心的上位機系統，通過光纖環網接收各個LCU 采集的數據，泵站內各處閘門、主輔機設備的數據均可在集控中心上位機上顯示，并通過工業級的SQL數據庫軟件進行存儲，同時為管理人員提供了歷史報表、歷史曲線的查詢及打印服務。所有重要數據及泵站水位數據通過以太網與信息管理系統共享。

圖3 洪澤站計算機監控系統拓撲圖

4 工程安全監測子系統

泵站安全檢測子系統采用南瑞自主開發的NDSIM 軟件實現對測控單元DAU2000的召喚管理，數據鏈路RS485傳輸，系統可以根據輸入的監測儀器布置圖和布置圖中設置的測點位置，直觀地顯示每一測點的數據；創建了常用報表模板和常用過程線模板，用于輸出泵站監測數據報表和顯示過程線。

洪澤站安全監測系統共安裝DAU2000 數據采集單元4套，擋洪閘、進口閘、地涵及控制樓各一套。各監測點通過儀器電纜集中到數據采集單元，再通過光纖將數據傳輸至泵站監控中心的安全監測終端服務器。

5 視頻監視子系統

視頻監視子系統由前端設備、傳輸設備、視頻主機和顯示設備四部分組成，視頻監視系統具體網絡結構如圖4所示。

圖4 洪澤站視頻監視系統拓撲圖

6 信息管理子系統

泵站信息管理系統作為泵站自動化系統的管理應用層子系統，建立泵站運行管理單位的辦公局域網，配置必要的計算機設備，為運行管理單位科學管理工程、實施辦公自動化、實現與外部系統的信息交互提供硬件平臺，具體如圖5所示。

圖5 泵站信息管理系統

7 結語

洪澤站自動化系統是一個綜合型的自動化監控系統，它包含了計算機監控、安全監測、視頻監控、信息管理等與泵站日常管理密切相關的系統，這些自動化系統的投入使用大大提高了泵站管理人員的工作效率，為泵站管理單位的電子化辦公提供了支持，減輕了泵站管理人員的工作強度，滿足了現代泵站管理的各項要求，相信類似的綜合型泵站管理自動化系統肯定會越來越多地在各大中型泵站中得到應用和發展。