馬南水閘電排站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并從其可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面，分析如何對(duì)其設(shè)備進(jìn)行合理配備。

關(guān)鍵詞：中小型泵站；微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；設(shè)備；合理配置

1 工程概況

馬南水閘電排站是陽(yáng)江市首宗采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的泵站，位于陽(yáng)江市區(qū)馬南河漠陽(yáng)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(jié)構(gòu)，安裝5臺(tái)1600ZDB-125（450KW-10KV）高壓潛水泵機(jī)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(yùn)行保證了城區(qū)北片13.5km2免受洪澇威脅。

2 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

馬南水閘電排站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)外廣泛使用的分層分布式開放型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)分站級(jí)主控層和現(xiàn)地控制層，現(xiàn)地層通過10/100M快速以太網(wǎng)與主控層的工作站通信交換數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、造價(jià)較低、維持方便。

現(xiàn)地層通訊網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)，串行通信，MODBUS通信協(xié)議。上位機(jī)、PLC與快速交換機(jī)之間采用雙絞線聯(lián)接，TCP/IP通信。整個(gè)系統(tǒng)均由標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件組成，組態(tài)靈活，易實(shí)現(xiàn)今后計(jì)算機(jī)發(fā)展的要求，具有較好的兼容性、擴(kuò)充性和互換性（其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1）。

系統(tǒng)的全部功能通過綜合一體化來完成，各現(xiàn)地層單元和主控層計(jì)算機(jī)設(shè)備間相互獨(dú)立，各現(xiàn)地層單元完成的功能不依賴通訊手段，系統(tǒng)中任何單元的局部故障不會(huì)影響其它現(xiàn)地層單元或中控層設(shè)備的正常工作。PLC采用多CPU處理方式，監(jiān)控、保護(hù)相互獨(dú)立配置，保護(hù)的輸入/輸出、啟動(dòng)、邏輯處理獨(dú)立完成，不依賴通訊網(wǎng)交換信息。當(dāng)監(jiān)控功能出現(xiàn)異常時(shí)，確保保護(hù)功能獨(dú)立發(fā)揮作用。電機(jī)泵組PLC可獨(dú)立于上位機(jī)運(yùn)行，當(dāng)上位機(jī)檢修或故障時(shí)，PLC仍可對(duì)機(jī)組進(jìn)行順序控制。

3 設(shè)備的配置

3.1 主控層設(shè)備的配置

站級(jí)主控制層由設(shè)于控制室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、快速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、逆變電源等設(shè)備組成，布置于中控室內(nèi)，是全站的實(shí)時(shí)監(jiān)控中心。

上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)操作員工作站，不設(shè)工程師站，操作員站具備同等權(quán)力，互為備用。

3.2 現(xiàn)地層設(shè)備的配置

現(xiàn)地控制單元（LCU）主要由柜體、PLC及其外圍設(shè)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(tǒng)所要完成的任務(wù)及輸入輸出的點(diǎn)數(shù)來確定。經(jīng)過分析，馬南水閘電排站每臺(tái)機(jī)組的輸入輸出點(diǎn)數(shù)（一般的中小型泵站可參照）在考慮了其預(yù)留的擴(kuò)展點(diǎn)后，仍不超過40點(diǎn)，因此，目前的PLC小型（128～256點(diǎn)）和微小型（32～128點(diǎn)）就可以滿足要求。

如果采用微型PLC，則每臺(tái)機(jī)組需要配1套LCU，但如果采用小型PLC，則可以考慮每3臺(tái)機(jī)組配1套LCU。因此，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)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(hào)機(jī)組配1套LCU進(jìn)行配置，4-5號(hào)機(jī)組配1套LCU進(jìn)行配置。變壓器等其他設(shè)備配套1套LCU進(jìn)行配置，并留有今后將水閘等輔助設(shè)備以及納入自動(dòng)管理的空間。另配1套公用LCU，這樣既可以保證了其安全運(yùn)行，也可以減少設(shè)備的投資和副廠房的土建投資。借助于移動(dòng)通信GPRS網(wǎng)絡(luò)，今后陽(yáng)江城區(qū)泵站實(shí)行聯(lián)網(wǎng)管理成為可能。

3.2.2 保護(hù)裝置的配置

微機(jī)保護(hù)裝置一般采用一機(jī)一保，可以集中布景也可以分散布置。由于目前國(guó)內(nèi)外微機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)都比較成熟，其保護(hù)功能及抗干擾能力都很強(qiáng)，因此，配1套LCU進(jìn)行配置采用了中小型保護(hù)裝置，并分別布置于相應(yīng)的高壓開關(guān)柜上，這樣可以減少另外組屏的麻煩，接線和維護(hù)也方便。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)，串行通信，MODBUS通信協(xié)議的分層分布式開放型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展、且使用和維護(hù)方便等特點(diǎn)，其安全穩(wěn)定性完全滿足要求，對(duì)運(yùn)行人員的要求也不是很高，非常適合在中小型泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

在選配中小型泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及保護(hù)設(shè)備時(shí)，無需一味地追求高檔、大型和功能過于復(fù)雜的設(shè)備，而應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)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(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、操作相對(duì)方便的設(shè)備，這樣既可減少投資，也便于維護(hù)與管理。選定設(shè)備后，還要根據(jù)工程設(shè)備數(shù)量、安全要求、I/O點(diǎn)數(shù)、維護(hù)管理及土建等情況對(duì)其進(jìn)行合理的配置，以達(dá)到既經(jīng)安全又經(jīng)濟(jì)和方便維護(hù)與管理的要求。

本站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過合理配置和綜合一體化，完成了對(duì)變壓器、機(jī)組、進(jìn)線線路等的電流、電壓、電量、功率因數(shù)和機(jī)組狀態(tài)、開關(guān)位置、保護(hù)情況、溫度、絕緣以及水位、揚(yáng)程、流量等所有參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控或計(jì)算，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與保護(hù)。

泵站用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過十多年的發(fā)展，技術(shù)已基本成熟，隨著國(guó)家對(duì)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。陽(yáng)江市正計(jì)劃興建裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)4000KW的四圍電排站，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在馬南站的實(shí)施，使泵站聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)

[1]王春民.泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)綜述[J].節(jié)水灌溉，2006（04）.

[2]康明華.自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在金雞攔河閘的應(yīng)用[J].廣西水利水電，2011（03）.

作者簡(jiǎn)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。