摘要：以黄塘排涝泵站计算机远程控制系统为例，简要叙述了黄塘排涝泵站的简况和泵站微机监控的发展概况，全面介绍了泵站微机监控系统的功能，具体分析了该系统的结构及其相应特点。并结合当今泵站微机监控系统的发展现状，对泵站微机监控系统的未来发展趋势和功能做了展望和总结。
关键词：泵站；监控系统；自动化
1.概述
黄塘排涝泵站是梅州大堤北堤防洪排涝工程一座防洪、排涝电排工程。位于程江河与黄塘河的交汇处，是全面提高北堤防洪能力，捍卫梅州城区防洪安全的重要工程措施。黄塘排涝泵站上游集雨面积73.7平方公里，设计总装机容量为6400千瓦，排涝流量115立方米/秒。黄塘排涝泵站于2003年由省计委批准立项，项目包括1.15公里新建程江河堤，工程于2006年10月8日开工，至2009底全面完工，大大提高了江北城区的防洪排涝能力。
黄塘排涝泵站计算机远程监控系统包括计算机监控系统、微机保护系统和图像监控系统三部分。其中计算机监控系统是泵站远程监控的重要组成部分，负责对8台潜水电泵机组、2台站用变压器、2扇水闸闸门及8扇防洪闸门等主要设备的运行信息采集和重要流程的控制；微机保护系统是远程监控的核心部分，保护设备的可靠运行，对泵站重要设备运行的安全性起着重要作用；图像监控系统作为计算机监控系统的辅助工具，更加直观地为操作人员掌握设备、运行操作提供方便。
2.系统结构
2.1系统监控对象
2.1.1主设备变压器、主电动机、主水泵。
2.1.2辅助设备隔离开关、高低压断路器、潜水电泵、空压机、配电设备、直流系统、闸门等。
2.2系统监控内容
2.2.1设备状态监视。包括开关的通断、阀门和闸门开闭状态、调节装置极限位置状态、电动机启停状态及主泵机组状态等。
2.2.2泵站模拟电量的监视。包括电压、电流、功率等、机组和变压器的温度及水位等。
2.2.3设备计算机控制。
主要有：泵组的启停、高低压断路器的分合闸、闸门、阀门的开关等。
2.3系统基本结构
开放、分层分布式结构是当前计算机监控系统基本结构的主流。机组、变压器于同一控制网络之中，各个系统间的闭锁控制和信息共享，同时将运行信息存储到计算机中，实现了泵站运行计算机化管理。泵站的计算机监控系统，控制和采集为一体，实现泵站的控制、流程显示、设备运行状态监控及设备故障报警，泵站数据的监测、存储、分析、报表打印等功能。
黄塘排涝泵站计算机远程监控系统采用开放式工业高速局域网将站控级计算机和现地控制单元连接，构成一个具有网络结构的分布式控制系统。
2.3.1计算机监控系统配置。
第一层：站控级，由主计算机兼操作员工作站、通信及工程师站、网络打印机及UPS电源组成。
第二层：工业冗余以太环网。由以太网交换机及通信光缆组成。
第三层：现地控制单元LCU，由PLC及保护测量装置组成。
2.3.2泵站设备的控制。
第一级：站控级控制室操作员站计算机的集中控制。
第二级：现地控制单元根据预定控制程序和现场实际情况，实现自动控制，无需人为干预（自动）。
第三级：就地手动控制，与设备操作有关的控制柜、现地单元控制箱均带有“远控／手动”选择开关，各设备均可通过远程、就地选择开关切换实现手动操作（手动）。
站控级工作站完成对泵站各个部分的运行监视，数据采集和设备的自动控制调度功能，该层是整个控制系统的调度核心。
各个现地控制站除执行上位控制层的操作指令外，还时刻监视设备的运转清况，一旦发生故障，立即采取保护措施并向上层汇报。此外，现地控制站还要提供本地手动控制手段，以方便调试、巡检及故障排除。
黄塘排涝泵站网络结构如下图所示。
3.泵站微机监控系统的功能
泵站微机监控系统是集监视、测量、控制、保护、管理等于一体的计算机综合自动化系统，主要对全站泵组、电气系统、闸门控制系统及直流系统进行有效监视和控制，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行，实现泵站“ 无人值班”（少人值守）的目标。并能够通过计算机网络实现将泵站运行数据和状态实时上传至上级主管部门。
3.1 自动监测功能
泵站微机监控系统对全站内站用变电器、主机组、水工建筑物的各种电量、非电量的运行数据及水情数据进行巡回检测、采集和记录，定时制表打印、存储、模拟图形显示。根据这些参数的给定限值进行监督、越限报警等。
3.2 自动控制功能
泵站微机监控系统根据泵站当时的运行状态，按照给定的控制标准、控制模型或控制模式对变压器、保护系统、励磁设备、泵站机组的启停等水工建筑物进行自动控制，以达到系统优化调度的目的。
3.3 保护功能
泵站微机监控系统利用微机保护系统实现主变压器、站用变压器以及母线的保护。不同的对象保护要求各不相同，如电机保护中三相过负荷保护、过流保护、低电压保护、单相运行保护、接地保护和短路保护；变压器保护中高压侧三相过流保护、高压侧过负荷保护、高压侧低电压保护、低压侧三相过流保护；站用变压器保护中三相过负荷保护、过流保护等。这些保护一般由控制系统实现。
3.4 越限及事故报警功能
系统能根据事故信号自动报警，对于不同类型的报警信号能产生不同的报警声音、画面等提示信息，产生报警时能把相关的数据录入后台数据库，以备分析和诊断。
3.5 数据管理及制表打印功能
系统对监测、控制、保护等过程中的各种数据进行处理、存储、分析和显示，编制运行值班表，自动记录、显示泵站各阶段运行情况，并统计、分析、自动生成各种报表或曲线，各种报表数据可按需要打印或查询。
3.6 数据通信功能
系统根据上级的调度指示控制机组的运行，能按照一定的经济运行的模型进行决策，同时所有数据可以通过网络向上级管理部门传送，为上级领导的决策和调度提供数据支持，实现整个泵站群的协调工作，达到科学管理的要求。
3.7 安全管理功能
系统设置有多个操作级别，不同级别操作人员有不同的操作权限，进入系统时必须进行登录并键入口令，禁止越限操作，确保监控系统的安全性。
4.泵站监控系统的发展趋势
由于泵站运行并不是孤立的、个体的运行方式，在整个流域内，各泵站之间有着密切的水文联系，所以，在实现泵站内部各机组优化运行的基础上，还应对各级相互关联泵站进行水力要素的优化组合与合理调配，以实现对整个流域内所有泵站的串联优化运行和水资源的优化利用。对未来泵站综合自动化系统的发展，应充分运用现代控制新技术和控制手段，使系统的监控对象扩展到整个泵站群甚至整个流域，从全流域的高度合理调度整个流域各水泵的运行方式，对整个工程系统实现联网调度、优化组合、集中监控与综合管理，以形成更可靠的、更高效的、更完善的科学决策系统。
新型的基于因特网的工业控制网络技术将成为网络体系结构的发展趋势和泵站综合自动化系统控制网络的发展方向。网络化智能现场仪表通过系统集成，使得在因特网上通过浏览网页就可以实现设备的加载、组态、监控等。
5.总结和展望
随着网络结构、微机系统、多媒体等许多新技术的发展，泵站微机监控系统功能将更加丰富完善，泵站综合自动化水平将更进一步提高，泵站运行将实现真正意义的无人值班。
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论文作者:肖庆丰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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