前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造

王鑫鑫

（北京市南水北調(diào)團(tuán)城湖管理處，北京 100194）

1 引言

泵站是水利工程中重要組成部分之一，它承擔(dān)著地區(qū)防洪排澇以及灌溉等重要作用。隨著社會快速發(fā)展，綠水青山就是金山銀山的理念已經(jīng)深入人心，泵站的輸水和防洪功能就體現(xiàn)的尤為明顯，其作為水資源的搬運(yùn)工，為社會經(jīng)濟(jì)等發(fā)展提供了堅強(qiáng)的保障。

電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)通過采集終端（電力綜合儀表、保護(hù)裝置、控制模塊單元等），把泵站10 kV、0.4 kV、直流系統(tǒng)等電力參數(shù)及非電力參數(shù)傳到交換機(jī)，通過系統(tǒng)開發(fā)及數(shù)據(jù)利用，并運(yùn)用五防系統(tǒng)對采集的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，操作人員在上位機(jī)執(zhí)行操作設(shè)備時，需要嚴(yán)格按照電力監(jiān)控系統(tǒng)五防操作流程進(jìn)行操作，從而保證設(shè)備倒閘操作的安全，并且通過電力系統(tǒng)監(jiān)控畫面及時監(jiān)測全站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2 工程應(yīng)用

（1）工程簡介

前柳林泵站是南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程梯級泵站的第2級提升泵站，位于北京市海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)柳林村，距屯佃泵站（1站）9 km，距埝頭泵站（3站）15 km。主廠房內(nèi)安裝4臺1600ZLQ6.67-50型立式軸流泵，配4臺YL355-24-1異步電動機(jī)，3工1備，單機(jī)流量為6.67 m3/s。主廠房自下而上分為流道層、水泵層、連軸層和電機(jī)層，采用肘型進(jìn)水流道和虹吸式出水流道，出水流道采用真空破壞閥斷流。

泵站等別為II等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。設(shè)計流量為20 m3/s，總裝機(jī)容量4×355 kW，設(shè)計揚(yáng)程2.21 m。站內(nèi)采用雙回10 kV電源供電。

前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對10 kV高壓斷路器、電容器、變壓器提供控制和監(jiān)視功能，同時也對10 kV進(jìn)線、母線以及低壓系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供監(jiān)視功能。

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要由主控級和現(xiàn)地控制裝置等組成。

主控級操作站由哈爾濱光宇自動化軟件系統(tǒng)（含微機(jī)五防）1套、2臺工控機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備組成。其主要負(fù)責(zé)軟件程序部署、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備信號狀態(tài)和數(shù)據(jù)畫面監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、故障錄波以及打印等主要功能。

現(xiàn)地控制裝置主要由1臺高壓通信管理機(jī)、1臺低壓通信管理機(jī)、數(shù)據(jù)交換機(jī)A、數(shù)據(jù)交換機(jī)B、1臺GPS衛(wèi)星時鐘等設(shè)備組成。其主要負(fù)責(zé)與前端執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行集成采集與通信、數(shù)據(jù)存儲、信號跟蹤等功能；GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)主要對監(jiān)控系統(tǒng)的主控級單元計算機(jī)和各現(xiàn)地控制單元、五防系統(tǒng)、直流裝置和保護(hù)裝置進(jìn)行時鐘同步作用。

圖1 前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 監(jiān)控系統(tǒng)改造亮點(diǎn)

（1）消除上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)畫面錯誤彈窗顯示。

（2）電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)中增加故障錄波功能；添加重要參數(shù)的歷史曲線（兩段線路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和總功率等）查詢。

（3）兩臺變壓器溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)接入通信系統(tǒng)并在上位機(jī)畫面顯示。

（4）電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)手車和斷路器的遠(yuǎn)控功能。

（5）完善集控中心的遠(yuǎn)程遙控功能。

4 監(jiān)控系統(tǒng)改造需求分析

（1）監(jiān)控系統(tǒng)錯誤彈窗

前柳林泵站的監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)錯誤的彈窗畫面，影響站內(nèi)監(jiān)控的正常監(jiān)視及操作；需修改上位機(jī)組態(tài)軟件畫面及對程序進(jìn)行修復(fù)。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)添加故障錄波和重要?dú)v史曲線功能

原監(jiān)控系統(tǒng)沒有集成西門子綜保的故障錄波功能，每次都需要利用西門子的保護(hù)配置軟件去現(xiàn)場通過數(shù)據(jù)線直接從綜保上讀取或自動化監(jiān)控系統(tǒng)中讀取，存在不及時，數(shù)據(jù)延遲等安全隱患。在原監(jiān)控軟件基礎(chǔ)上增加錄波管理插件，實現(xiàn)錄波查看功能以及添加重要參數(shù)的歷史曲線查詢。

（3）增設(shè)智能設(shè)備通信接入（兩臺站變溫度）

泵站運(yùn)行至今，原設(shè)計在一些設(shè)備的通信上存在遺漏，這些設(shè)備都沒有通信到監(jiān)控系統(tǒng)中。在原基礎(chǔ)上增加上述智能設(shè)備的通信，主要是兩臺站變溫度表。這些設(shè)備新增通信線，從間隔層敷設(shè)至現(xiàn)場的通信屏，接入原通信管理機(jī)的備用端口。

通信線纜應(yīng)使用兩芯屏蔽雙絞線，以下接線位置點(diǎn)號僅供參考，具體以實物為準(zhǔn)。

具體通信電纜走向及接線見表1：

表1 變壓器測溫設(shè)備

（4）手車遙控和斷路器遠(yuǎn)控功能

泵站的中壓柜部分采用的是ABB的開關(guān)柜，斷路器、手車及接地刀都是電動機(jī)機(jī)構(gòu)的；目前泵站手車的操作（運(yùn)行轉(zhuǎn)試驗、試驗轉(zhuǎn)運(yùn)行），都在現(xiàn)地面板上進(jìn)行操作，不能進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控，基于安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要，增加斷路器手車部分的遙控操作。

站內(nèi)所有綜保需要重新規(guī)劃、配置出口，牽涉到柜內(nèi)的改線工作（表2）。

表2 西門子綜保統(tǒng)計及實施方案

前置軟件中增加遙控部分通信配置；后臺軟件增加遙控部分的數(shù)據(jù)庫、遙控管理及畫面關(guān)聯(lián)配置等；開關(guān)柜內(nèi)的接線改造按間隔實施，詳細(xì)改造如下：

1）母聯(lián)柜

檢查端子排-X5:31、-X5:32、-X5:38、-X5:39、-X7:19、-X7:20、-X7:24、-X7:25外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，按表3執(zhí)行接線。

表3 母聯(lián)柜對應(yīng)接線表

本項在建設(shè)階段已取消備投功能，如-X5:23、-X5:24、-X5:25端子排外側(cè)有接線，請取出，并將線纜對側(cè)取出。

裝置功能調(diào)整：

①檢查原有程序是否存在備投功能，如有則關(guān)閉此功能。

②增加遙控母聯(lián)手車功能。

③增加隔離手車工作位信號（原工程施工未接入）。

④增加遙控隔離手車功能。

⑤增加隔離手車“遠(yuǎn)方”位置信號（原工程施工未接入）。

2）隔離柜

檢 查 端 子 排-X7:19、-X7:20、-X7:24、-X7:25、-X5:5、-X5:6外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，繼續(xù)按表4執(zhí)行接線。

表4 母聯(lián)柜與隔離柜之間的接線

3）變壓器柜

檢查端子排-X5:25、-X5:26、-X5:27、-X5:28、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，繼續(xù)按表5執(zhí)行接線。

表5 變壓器柜接線

裝置功能調(diào)整：增加遙控手車功能。

4）電機(jī)饋線柜

檢查端子排-X5:23、-X5:24、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，繼續(xù)按表6執(zhí)行接線。

拆除-X3:7與-BCG1:P4之間的線纜，拆除XLP3:1與-BCG1:P3之間的線纜，將XLP3的標(biāo)識改為備用出口，將XLP2的標(biāo)識改為 “工藝連鎖跳閘”。

表6 電機(jī)饋線柜接線

裝置功能調(diào)整：調(diào)整工藝連鎖跳閘出口和增加遙控手車功能。

5）電機(jī)補(bǔ)償柜

檢查端子排-X5:27、-X5:28、-X5:29、-X5:30、-X7:22、-X7:23、-X7:30、-X7:31外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，繼續(xù)按表7執(zhí)行接線。

表7 電機(jī)補(bǔ)償柜接線

裝置功能調(diào)整：增加遙控手車功能。

6）進(jìn)線柜

檢 查 端 子 排-X5:27、-X5:28、-X:29、-X:30、-X7:16、-X7:17、-X7:22、-X7:23外側(cè)是否接線，如有接線，確認(rèn)外接線用途，調(diào)整改造方案，如沒有接線，繼續(xù)按表8執(zhí)行接線。

本項在建設(shè)階段已取消備投功能，拆除-BCG1:P4與-SFS31:5之間的線纜，拆除-BCG1:P3與-SFS31:6之間的線纜。

表8 進(jìn)線柜接線

裝置功能調(diào)整：檢查原有程序是否存在備投功能，如有則關(guān)閉此功能；退出“遙跳分閘及保護(hù)跳閘閉鎖備自投”出口；增加遙控手車功能。

（5）增加完善集控中心的遠(yuǎn)程遙控。對前柳林泵站遠(yuǎn)程通信和集控中心硬件、軟件系統(tǒng)進(jìn)行修改和調(diào)試，達(dá)到遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視的目的。

5 達(dá)到效果

（1）遠(yuǎn)程操作

最終改造后的集控系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能，在管理處集控中心工作站內(nèi)，可以對前柳林泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程的開關(guān)操作。

（2）安全保障

在遠(yuǎn)程開關(guān)操作過程中，無論是現(xiàn)地、遠(yuǎn)方還是遠(yuǎn)程，都需要對泵站內(nèi)10 kV高配電柜進(jìn)行相應(yīng)倒閘操作，為保障倒閘操作安全，特增設(shè)集控五防系統(tǒng)（含主機(jī)及軟件）一套。將五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)通信，實現(xiàn)五防閉鎖功能，避免誤操作。

（3）減員增效

如實現(xiàn)此電力綜合自動化系統(tǒng)改造，前柳林泵站可只留部分運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場校核、檢查、應(yīng)急處理工作，大大節(jié)省了人力，從而達(dá)到減員增效的目的。

6 結(jié)語

本文對前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作了簡要介紹，并且對系統(tǒng)改造的需求進(jìn)行了綜合分析。為了早日實現(xiàn)泵站智能化，需要對前柳林泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，文章詳細(xì)分析案例，將為其它水利工程泵站電力綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的改造提供參考。