智能水電廠解決方案new

1、智能泵站解決方案隨著科技發(fā)展，現(xiàn)有泵站自動化系統(tǒng)逐漸顯露出一體化及智能化程度低、標(biāo)準(zhǔn)差異大、綜合協(xié)調(diào)能力差、水電安全防護較弱等問題，智能決策困難，難以實現(xiàn)泵站效率和效益的最大化。天津水利電力機電研究所和煙臺磐能電氣控制系統(tǒng)有限公司在長期從事泵站自動化技術(shù)研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了集監(jiān)測、控制、通信、管理、預(yù)警決策為一體的“智能泵站預(yù)警決策管理系統(tǒng)”的新概念，從泵站管理模式、統(tǒng)一現(xiàn)地測控技術(shù)、高級智能化決策輔助、泵站運行特性等展開研究，更加全面地使用計算機進行泵站智能化控制，形成了一個創(chuàng)新的整體解決方案，代表了泵站智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢。智能化泵站主要服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活供水，以泵站協(xié)調(diào)發(fā)展的無人

2、值班（少人值守）模式為基礎(chǔ)，以通訊平臺為支撐，以信息化、自動化、互動化、可視化為特征，實現(xiàn)“用水流”、 “電力流”、“信息流”、“業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合。基本特征：信息標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)整體化、決策智能化。智能泵站以堅強、統(tǒng)一、智能為指導(dǎo)思想，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模、統(tǒng)一平臺為設(shè)計原則，實現(xiàn)灌區(qū)與泵站機組的安全經(jīng)濟運行、機組狀態(tài)檢修輔助決策和多系統(tǒng)聯(lián)動等功能，提高機電排灌協(xié)調(diào)能力，解決了泵站效率和效益最大化問題。設(shè)計特點具有設(shè)計靈活、可擴展、符合國際標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一現(xiàn)地數(shù)據(jù)采集總線。具有以數(shù)據(jù)中心為核心，構(gòu)建插件式、開發(fā)、可擴展動態(tài)應(yīng)用管理平臺。具有融合多類專家知識庫與分析模型，輔助泵站運行調(diào)度，實現(xiàn)自診

3、斷、自適應(yīng)、自愈的智能化功能。具有標(biāo)準(zhǔn)的第三方服務(wù)交互接口規(guī)范。具有強化以防護為基礎(chǔ)的應(yīng)用安全體系。具有可預(yù)警的決策管理智能化系統(tǒng)具有可視化的統(tǒng)一信息展示發(fā)布平臺。以灌區(qū)調(diào)度為目標(biāo)，實現(xiàn)梯度經(jīng)濟運行與一體化管理。n 總體結(jié)構(gòu)智能泵站總體上采用縱向分層、橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)，通過分布式面向服務(wù)的組件形式提供服務(wù)支持。電站現(xiàn)場布置現(xiàn)地級自動化監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地級系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)字化信息采集通過實時數(shù)據(jù)通用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)總線共享采用國際電力標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳輸對于重要數(shù)據(jù)監(jiān)控點設(shè)置冗余設(shè)備，保證運行過程的可靠性n 一體化管控平臺智能泵站一體化管控平臺是整個智能泵站的核心，其具備數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲、訪問接口，提供一體化

4、的應(yīng)用現(xiàn)地各系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的接口接入電廠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過路由器與隔離裝置實現(xiàn)生產(chǎn)管理大區(qū)的資源隔離，保證各區(qū)的應(yīng)用安全。實現(xiàn)基于一體化管控平臺的泵站生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)建模規(guī)范與存儲標(biāo)準(zhǔn)。實現(xiàn)基于一體化管控平臺的面向服務(wù)組件模型容器管理，支持多業(yè)務(wù)模式的定制與發(fā)布，以及集成第三方標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的智能聯(lián)動。構(gòu)建基于一體化管控平臺的智能決策支持系統(tǒng)服務(wù)、組件發(fā)布、信息對外交互等基礎(chǔ)功能，具有標(biāo)準(zhǔn)、開放、可靠、安全的技術(shù)特征，達到先進性高和適應(yīng)性強的技術(shù)要求。n 業(yè)務(wù)應(yīng)用在一體化管控平臺之上，實現(xiàn)系統(tǒng)的各種應(yīng)用功能，覆蓋泵站日常運行調(diào)度等各領(lǐng)域: 運行監(jiān)控應(yīng)用經(jīng)濟運行應(yīng)用生產(chǎn)管理應(yīng)用大壩安全信息管理應(yīng)用培訓(xùn)仿真應(yīng)

5、用狀態(tài)診斷與檢修應(yīng)用OA、檔案管理應(yīng)用預(yù)警決策應(yīng)用基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口的第三方智能聯(lián)動應(yīng)用，如工業(yè)電視、五防、門禁、消防等系統(tǒng)的聯(lián)動排灌區(qū)（泵站群）集控解決方案梯級（泵站群）集控系統(tǒng)解決方案是針對國內(nèi)梯級流域或不同流域內(nèi)的泵站組群的控制需求，需要根據(jù)實時的水能資源情況，結(jié)合排灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水需求及經(jīng)濟利益優(yōu)化等因素，通過設(shè)立集控中心完成對各泵站主輔設(shè)備進行安全可靠、方便快捷的遠程監(jiān)視和控制操作，實現(xiàn)梯級泵站（泵站群）的自動控制和經(jīng)濟運行，提高其綜合管理水平，發(fā)揮聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度控制的優(yōu)勢。天津水利電力機電研究所和煙臺磐能電氣控制系統(tǒng)有限公司在長期從事泵站自動化技術(shù)研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過對泵站調(diào)度自動化

6、技術(shù)進行深入研究，開發(fā)出梯級泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的整套解決方案，具有同一排灌區(qū)或不同排灌區(qū)內(nèi)泵群站的水情水調(diào)測報、多壩或壩群安全管理、電力安全調(diào)度、視頻監(jiān)控及應(yīng)急會商調(diào)度指揮系統(tǒng)、遠程集控生產(chǎn)運行管理、遠程通訊及信息安全傳輸?shù)认到y(tǒng)功能。n 業(yè)務(wù)應(yīng)用遠方控制調(diào)節(jié)策略及實現(xiàn)在梯級（泵站群）集控系統(tǒng)中采用智能控制權(quán)、控制方式切換策略，控制權(quán)能在排灌區(qū)調(diào)度、集控中心、各泵站間按預(yù)先設(shè)定的策略進行智能切換，并能根據(jù)排灌區(qū)運行狀況選擇合適的控制方式，控制權(quán)、控制方式切換時能確保系統(tǒng)無擾動。面對對象（同一流域梯級電站和不同流域電站群）的集控方式對流域內(nèi)的梯級電站進行集中控制和經(jīng)濟運行，可避免機組頻繁啟停和負荷

7、大規(guī)模轉(zhuǎn)移，優(yōu)化分配梯級各電站機組出力，統(tǒng)一調(diào)節(jié)梯級各電站水頭和水量，降低水耗、維持水量和電量相對動態(tài)平衡，實現(xiàn)發(fā)電效益最大化，發(fā)揮了泵站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的優(yōu)勢;對不同流域內(nèi)電站群進行集中控制，可以取消或簡化電站內(nèi)的中控室及其他辦公設(shè)施，通過集控中心完成對電站群的生產(chǎn)運行管理控制，由此減少運行值班人員，提高工作效率，改善工作環(huán)境，實現(xiàn)了“減員增效”的目的。梯級聯(lián)合事故應(yīng)急處理及在線決策梯級泵站機組事故停機，會造成梯級泵站流量失去平衡，同時也會造成排灌系統(tǒng)的用水失去平衡。為確保排灌系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和梯級泵站流量平衡，梯級電站經(jīng)濟運行軟件將迅速做出控制策略，啟動相鄰機組或相鄰梯級泵站機組，盡可能地恢復(fù)

8、原有的負荷平衡，并根據(jù)各梯級電站新的機組啟停狀況和負荷分配情況，重新計算梯級泵站流量平衡。水情、水調(diào)檢測和水庫調(diào)度在排灌區(qū)梯級的泵站集控中，由于涉及多個泵站的庫區(qū)水位、實時雨水情數(shù)據(jù)等多方面的參數(shù)，從而建立完善的水調(diào)、水庫監(jiān)測系統(tǒng)，實施實時監(jiān)視、處理、預(yù)測、過程控制和決策系統(tǒng)。集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)各泵站、水情上傳的相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)排灌調(diào)度的日常操作（對各泵站下達排灌調(diào)度指令）和監(jiān)視。梯級泵站的排灌調(diào)節(jié)由水情監(jiān)測、水庫調(diào)度和集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)共同實現(xiàn)。安全監(jiān)測在集控中心對各泵站、大壩等建筑物的運行狀況進行適時在線監(jiān)測。通過各種自動化監(jiān)測技術(shù)及分析技術(shù)來監(jiān)視及預(yù)警水工建筑物及其它建筑物的運

9、行狀況，保障泵站的安全運行。遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)實現(xiàn)梯級集控中心、各電站管理部門、各電站現(xiàn)地控制單元的互連互通，保證語音、數(shù)據(jù)、視頻等各類信息及時、有效、安全、準(zhǔn)確的傳輸。利用提供先進的網(wǎng)絡(luò)管理，滿足綜合自動化系統(tǒng)對通信傳輸高速、高質(zhì)量、高安全可靠的要求。除主流光纖通信技術(shù)、微波通信技術(shù)外，還支持的其它通信技術(shù)有GSM、GPRS、CDMA等公用無線集群網(wǎng)絡(luò)，并將衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用其中。數(shù)據(jù)安全高效傳輸技術(shù) 根據(jù)電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)二次系統(tǒng)總體防護的原則“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證”，將集控中心，各泵站內(nèi)部的計算機系統(tǒng)，分為“生產(chǎn)控制區(qū)”和“管理信息區(qū)”兩大區(qū)域，兩個大區(qū)之間的信息傳輸，對進出

10、數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一集中管理，進一步保障系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的安全性。另外系統(tǒng)可實現(xiàn)不同通道狀態(tài)實時在線監(jiān)測及不同通道的自動冗余切換，采用WAN或VLAN技術(shù)、硬件及軟件加密技術(shù)確保網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)安全、可靠、上送數(shù)據(jù)采用壓縮算法實現(xiàn)快速和高效傳輸，采用斷線續(xù)傳技術(shù)保證集控數(shù)據(jù)的連續(xù)性。視頻監(jiān)控及會商 集最先進的VoIP技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、視頻壓縮技術(shù)、流媒體技術(shù)和自動化技術(shù)為一身為調(diào)度系統(tǒng)、水電成各系統(tǒng)提高安全技術(shù)防范措施，增強對突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力提供了有利的技術(shù)保障，從而使得監(jiān)控的管理與維護變的更加容易。 遠程集控生產(chǎn)運行管理 充分利用梯級集控系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)的資源，將兩者有機的聯(lián)系起來。提高梯級群的生

11、產(chǎn)運行管理水平。集控中心管理人員和各電站運行管理人員通過WEB系統(tǒng)調(diào)閱各種專業(yè)和綜合的信息畫面，瀏覽各類數(shù)據(jù)報表，了解梯級流域各電站的運行情況。系統(tǒng)可以在中心綜合數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上進行各種高級分析和輔助決策，為運行管理部門進行分析、統(tǒng)計并為集控中心生產(chǎn)調(diào)度部門提供必要的運行數(shù)據(jù)和圖表。 遠程WEB瀏覽系統(tǒng) 采用MVC的設(shè)計理念和Jsp+Servlet+Applet+JavaBean的實現(xiàn)技術(shù)，應(yīng)用tomcat為web服務(wù)程序的發(fā)布工具；web瀏覽系統(tǒng)作為B/S構(gòu)架的監(jiān)控信息發(fā)布平臺，采用XML技術(shù)對信息結(jié)構(gòu)進行分類分層管理。實現(xiàn)在任何一臺終端上，通過上網(wǎng)方式訪問服務(wù)區(qū)站點，查詢報表、曲線、一覽表、

12、追憶表等歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的遠程查詢、實時各類畫面遠程瀏覽功能。小水電綜合自動化解決方案 小水電綜合自動化解決方案主要應(yīng)用于最大單機容量在25MW及以下的小型泵站，以智能化的軟件和集測控、自動準(zhǔn)同期、交流量采集與測速、公用與輔助設(shè)備控制、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、保護等功能為一體的小水電綜合自動化裝置為核心產(chǎn)品。結(jié)合現(xiàn)場的實際需求，可集成泵站自動化所必需的自動化所必需的自動化原件、直流系統(tǒng)等自動化子系統(tǒng)(產(chǎn)品)，并可根據(jù)項目建設(shè)的特點提供項目總包、現(xiàn)場施工及施工管理、設(shè)備安裝調(diào)試、技術(shù)咨詢等服務(wù)，是實現(xiàn)小泵站（含電廠群）綜合自動化的最佳選擇。 按照應(yīng)用場合的不同，全系統(tǒng)的產(chǎn)品可分為站級上位機子系

13、統(tǒng)、現(xiàn)就地子系統(tǒng)和集控子系統(tǒng)（可選）構(gòu)成，對應(yīng)于廠站層、現(xiàn)地層和集控層。三者之間的應(yīng)用關(guān)系如下圖：站級上位機子系統(tǒng)主要由站級監(jiān)控系統(tǒng)軟件和支撐硬件構(gòu)成。站級上位機監(jiān)控軟件主要采用自主研發(fā)的基于Windows平臺的EC2000系統(tǒng)軟件、基于JAVA技術(shù)研制的跨平臺的NC2000系統(tǒng)軟件等，也可根據(jù)用戶的特殊需求采用其他成熟的監(jiān)控系統(tǒng)軟件。支撐硬件包括計算機、語音裝置（音響）、逆變電源/不間斷電源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、對時系統(tǒng)、通訊設(shè)備、打印機以及控制桌椅等構(gòu)成。 站級上位機子系統(tǒng)安裝與電站中控室。目前采用自主研發(fā)的監(jiān)控軟件構(gòu)建的上位機子系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于數(shù)百個電廠，其中小泵站的應(yīng)用已覆蓋全國26個省市自治

14、區(qū)，并已經(jīng)出口到越南、印度、斐濟、肯尼亞等國家。圖片圖片圖片圖片圖片圖片主要功能 站級上位機子系統(tǒng)主要完成整個電站的監(jiān)測和控制功能。主要監(jiān)控對象包括水輪發(fā)電機組、主變壓器、廠用變、線路、公用及輔助設(shè)備等，主要監(jiān)測、監(jiān)視對象包括水輪發(fā)電機組效率上下游水位、流量、雨情以及監(jiān)控系統(tǒng)運行 狀態(tài)等。主要功能如下 數(shù)據(jù)自動采集和處理 設(shè)備的安全監(jiān)視及時間報警 監(jiān)控系統(tǒng)自診斷、自恢復(fù) 監(jiān)控對象的控制與調(diào)節(jié)功能 簡單易用的人機接口 具有豐富的通信接口和軟件模塊 具備遠程診斷功能 實時性好，支持模擬光字牌 功能完善，便于電站運行維護管理 完整的水情測報計算功能現(xiàn)地子系統(tǒng) 現(xiàn)地子系統(tǒng)中，大部分安裝于現(xiàn)地機旁，少部

15、分集中布置于中控室?，F(xiàn)地子系統(tǒng)主要以自主研發(fā)的SJ-100型小水電綜合自動化系統(tǒng)為主體，配置以采用MB40 iPLC全系列智能模件為主。特殊要求時，也可根據(jù)項目的要求，采用其他品牌的設(shè)備。 現(xiàn)地子系統(tǒng)中，各個功能也不盡相同。按照功能單元的區(qū)分，主要功能介紹如下：現(xiàn)地監(jiān)控單元 現(xiàn)地監(jiān)控單元主要由MB40 iPLC實現(xiàn)泵站個設(shè)備的控制，主要配置電源模件、模件、開入模件、開出模件、模入模件、溫度量模件、交采測速模件、同期模件以及自動準(zhǔn)同期模件等構(gòu)成。水輪機調(diào)速單元水輪機調(diào)速單元主要由MB40 iPLC的系列調(diào)速功能模件來實現(xiàn)，主要配置電源模件、模件、開入模件、開出模件、模入模件以及測頻模件等構(gòu)成。發(fā)

16、電機勵磁單元發(fā)電機勵磁單元主要由MB40 iPLC的系列勵磁功能模件實現(xiàn)主要配置電源模件、模件、脈沖模件。勵磁單元的功能和性能完全滿足國家和行業(yè)內(nèi)的技術(shù)要求。保護單元針對現(xiàn)場的不同要求，可提供系列保護裝置和基于MB40 iPLC的系列保護模件兩種類型的保護，全部保護性能指標(biāo)優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中MB40 系列保護模件主要由電源模件和主控模件構(gòu)成。公用及輔機控制單元公用及輔機控制單元，可根據(jù)用戶和現(xiàn)場的要求，對大功率的公用或輔助設(shè)備配置采用進口或國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的交流接觸器及軟啟動器，對于小功率的設(shè)備則無需配置軟啟裝置。輔機控制箱的結(jié)構(gòu)及安裝方式可用戶定制。集控子系統(tǒng)n 系統(tǒng)概述集控子系統(tǒng)采用跨平臺的面向?qū)?/p>

17、象的TPN8000計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件。TPN8000監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用分布式對象計算技術(shù)，從規(guī)劃、設(shè)計到軟件實現(xiàn)都使用了面向?qū)ο蠛涂缙脚_技術(shù)。遵循多種國際標(biāo)準(zhǔn)，具有充分的開放性、可擴展性和異構(gòu)平臺適應(yīng)性。TPN8000計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件提供完整的組態(tài)工具，采用符合國際及國家標(biāo)準(zhǔn)的接口，充分考慮電力二次系統(tǒng)安全防護問題，并提供多種高級應(yīng)用軟件。主要功能集控系統(tǒng)對于接入的電站的主要功能有： 數(shù)據(jù)采集和處理運行監(jiān)視和事件報警人機接口聯(lián)系及操作控制與調(diào)節(jié)完備的數(shù)據(jù)通信功能系統(tǒng)時鐘同步系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)運行維護和管理ONCALL及報警功能WEB瀏覽功能AGC、AVC、EDC等高級應(yīng)用功能典型應(yīng)用內(nèi)蒙古阿拉

18、善盟巴彥浩特新井水源地供水工程本套控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足對整個水廠所屬的一至三級供水加壓泵站、14眼水源井、配水廠區(qū)、三個水庫、10個觀測井、50個城區(qū)壓力監(jiān)測、新舊計算機系統(tǒng)連接等各子系統(tǒng)的運行過程進行統(tǒng)一監(jiān)視控制的目的,使之能夠安全、可靠、經(jīng)濟的運行。 泵站電氣設(shè)備改造涉及現(xiàn)場施工、微機監(jiān)控系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、自動化元件、微機勵磁系統(tǒng)、高低壓開關(guān)柜、動力電纜、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、以及泵站內(nèi)一些輔助設(shè)備等。 通過智能泵站改造，可以及時、準(zhǔn)確的調(diào)度閘門和水泵機組的就地和遠程自動控制，大大提升泵站生產(chǎn)管理水平和層次，合理調(diào)配流域水資源實現(xiàn)排灌、水庫與泵組的安全經(jīng)濟運行；可以提高大型泵站群組的快速響應(yīng)能力，為灌區(qū)防洪減災(zāi)起到了重要的保障作用，一是通過對自動水雨情信息監(jiān)測點的建設(shè)，極大地提高了水情、雨情的測報能力和優(yōu)化調(diào)度水平，提高了灌排工程的安全可靠性。二是通過監(jiān)控灌區(qū)水情和水量信息的能力，使灌溉逐步向科學(xué)、合理配置用水的方向轉(zhuǎn)變，提高了灌溉效率，為灌區(qū)科學(xué)合理用水提供了保障。三是通過預(yù)警決策管理信息化建設(shè)，通過對水雨情等信息自動監(jiān)測，閘門自動測控，泵站自動監(jiān)視監(jiān)控工作，并通過用水管理系統(tǒng)、工情GIS地理信息系統(tǒng)、水費管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)以“計算