東深供水改造工程計算機監(jiān)控子系統(tǒng)

1、東 深 供供 水 改改 造 工工 程 計計 算 機機 監(jiān) 控控 子 系系 統(tǒng) (深圳市市東深電子子技術(shù)有限限公司, 07555-2666114888 ) 概述工程概況東深供水改改造工程是是由東江取取水,經(jīng)四四級泵站提提升加壓,采用專用用輸水管道道向香港、深圳以及及工程沿線線東莞城鎮(zhèn)鎮(zhèn)提供飲用用原水及農(nóng)農(nóng)田灌溉用用水的跨流流域大型調(diào)調(diào)水工程。供水管路路總長600多公里，沿沿線設太園園泵站（66臺異步22800KKW全調(diào)節(jié)節(jié)泵組，其其中1臺備備機）、蓮蓮湖泵站（88臺30000KW全全調(diào)節(jié)泵組組，4臺同同步、4臺臺異步其中中2臺備機機）、旗嶺嶺泵站和金金湖泵站（每每站為8臺臺50000KW全調(diào)調(diào)節(jié)

2、泵組，44臺同步、4臺異步步，其中22臺備機），另另外有366個分水點點及兩個1110KVV供電電源源點。1.2 全全線計算機機監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)結(jié)構(gòu)及特點點1.2.11 網(wǎng)絡結(jié)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)全線監(jiān)控系系統(tǒng)按“無人值班班、少人值值守”的設計原原則進行。采用開放放、分層分分布式計算算機系統(tǒng)。整個系統(tǒng)統(tǒng)由調(diào)度中中心層-粵港供供水調(diào)度中中心、泵站站控制層（太太園、蓮湖湖、旗嶺及及金湖泵站站）、現(xiàn)地地控制層（泵泵組LCUU1-88、變電站站設備及共共用輔助設設備的LCCU9-10單元元，36個個分水點和和兩個1110KV電電源點設備備的RTUU單元）構(gòu)構(gòu)成。全系系統(tǒng)的網(wǎng)絡絡結(jié)構(gòu)及設設備配置見見圖1所示示。整

3、個計算機機監(jiān)控子系系統(tǒng)的專用用廣域以太太網(wǎng)絡由三三個層次實實現(xiàn):在調(diào)度層，采采用兩個冗冗余的核心心路由交換換機Cissco 44503，通通過光纖與與太園、蓮蓮湖、旗嶺嶺、金湖泵泵站組成骨骨干網(wǎng)，實實現(xiàn)4個泵泵站VLAAN之間的的數(shù)據(jù)交換換。在泵站層，太太園、蓮湖湖、旗嶺和和金湖泵站站采用兩臺臺Ciscco 29950交換換機，并利利用虛擬網(wǎng)網(wǎng)絡技術(shù)（VVLAN） 組成自身身冗余的、獨立的110/1000M子網(wǎng)網(wǎng)絡。在現(xiàn)地層采采用10 M子網(wǎng)絡絡與泵站層層的監(jiān)控系系統(tǒng)相連，同同時，采用用Modbbus和PProfiibus與與各種傳感感器、智能能設備、自自動化元件件相連。通過上述三三個層次的的

4、連接，就就形成了以以調(diào)度中心心為核心的的星型結(jié)構(gòu)構(gòu)的廣域以以太網(wǎng)。在SCADDA廣域以以太網(wǎng)拓撲撲結(jié)構(gòu)中存存在著核心心交換機的的概念，網(wǎng)網(wǎng)絡中所有有泵站相互互通信必須須通過核心心交換機，如如果兩臺核核心交換機機同時出現(xiàn)現(xiàn)故障，甚甚至由于不不可抗拒的的因素，整整個調(diào)度中中心癱瘓，那那么，整個個網(wǎng)絡通信信都會中斷斷，因此從從計算機監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡可靠性性考慮，利利用本項目目提供的綜綜合通信網(wǎng)網(wǎng)（OTNN）系統(tǒng), 在金湖湖泵站增加加一個路由由器Cissco 22601，建建立一個以以金湖泵站站為核心的的另一個星星型網(wǎng)，并并實現(xiàn)與其其他站子網(wǎng)網(wǎng)的路由, 這樣既既提供了SSCADAA網(wǎng)絡的另另一備用通通

5、道，同時時又建立了了金湖泵站站應急調(diào)度度中心。通過在太園園、蓮湖、旗嶺和金金湖泵站的的公用LCCU10上上的串行通通信口,實實現(xiàn)專用點點對點的數(shù)數(shù)據(jù)光纖總總線連接，用用于交換上上下游泵站站之間安全全閉鎖所需需要的信息息。當站間所有有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡通信都都失敗時,可以利用用每個站的的公用LCCU10之之間串行通通信總線,交換站間間安全閉鎖鎖信息，確確保各泵站站泵組的安安全閉鎖控控制。1.2.22 SCAADA網(wǎng)絡絡的主要特特點1.2.22.1多層層冗余網(wǎng)絡絡整個監(jiān)控系系統(tǒng)的網(wǎng)絡絡以光纜為為主要介質(zhì)質(zhì),由兩個個獨立傳輸輸系統(tǒng)組成成：一個以以調(diào)度層為為中心的星星型SCAADA廣域域網(wǎng)絡，另另一個是采采

6、用綜合通通信網(wǎng),以以金湖泵站站為備用調(diào)調(diào)度中心的的備用SCCADA網(wǎng)網(wǎng)絡。兩個個網(wǎng)絡均采采用雙網(wǎng)容容余配置，這這樣構(gòu)成的的4個熱備備用通道來來實現(xiàn)網(wǎng)絡絡的高可靠靠性。在太太園、蓮湖湖、旗嶺及及金湖4個個泵站層間間敷設光纖纖，進行點點對點的專專通道通訊訊，采用CCMM協(xié)議議，交換少少量安全閉閉鎖信息，形形成泵站間間安全控制制的另一通通道。1.2.22.2網(wǎng)絡絡資源配置置優(yōu)化考慮監(jiān)控系系統(tǒng)各控制制層的信息息量實際，本本網(wǎng)絡系統(tǒng)統(tǒng)在現(xiàn)地控控制層采用用10M網(wǎng)網(wǎng)絡，在泵泵站層采用用100MM網(wǎng)絡，而而在調(diào)度控控制層的各各個交換機機、服務器器之間則是是10000M網(wǎng)絡。這樣就形形成了高效效、合理、結(jié)構(gòu)清

7、晰晰的網(wǎng)絡，不不僅資源配配置優(yōu)化，而而且合理地地分配了網(wǎng)網(wǎng)絡負載。網(wǎng)絡系統(tǒng)統(tǒng)能夠根據(jù)據(jù)網(wǎng)絡流量量實現(xiàn)自動動分配管理理，通過適適當?shù)呐渲弥?，可以實實現(xiàn)對端對對端設備、VLANN、通信流流和策略的的管理，擴擴展控制平平面數(shù)據(jù)包包轉(zhuǎn)發(fā)性能能以及安全全、高可用用性和 QQoS 方方面的智能能服務。全線監(jiān)控系系統(tǒng)功能2.1 主主要功能模模塊SCADAA系統(tǒng)的功功能從控制制權(quán)限來分分有三層：調(diào)度控制制層、泵站站控制層及及現(xiàn)地控制制層，另在在中心調(diào)度度控制層癱癱瘓情況下下，金湖泵泵站可同時時作為緊急急調(diào)度中心心使用。系系統(tǒng)既具備備通用的數(shù)數(shù)據(jù)采集與與處理、運運行監(jiān)視、集中控制制與調(diào)節(jié)及及報表系統(tǒng)統(tǒng)制作等基基

8、本的監(jiān)控控系統(tǒng)功能能,也具有有為滿足工工程特點所所要求的安安全閉鎖、流量平衡衡控制及優(yōu)優(yōu)化方面的的功能。系系統(tǒng)功能模模塊見圖22所示。數(shù)據(jù)庫管理及報表生成模塊全線優(yōu)化調(diào)度模塊培訓仿真模塊變電站監(jiān)視、控制模塊 全廠共用設備監(jiān)視、控制模塊安全分析與控制模塊流量平衡控制模塊泵 站 層 監(jiān) 視、控 制 模 塊調(diào) 度 層 監(jiān) 視、控 制 模 塊泵組 監(jiān)視、控制模塊 圖圖2：系統(tǒng)統(tǒng)功能模塊塊結(jié)構(gòu)圖2.2 系系統(tǒng)功能模模塊應用2.2.11 系統(tǒng)基基本功能模模塊本系統(tǒng)的基基本功能模模塊包括: 調(diào)度層層監(jiān)控模塊塊、泵站層層監(jiān)控模塊塊、變電站站監(jiān)控模塊塊、全廠共共用設備監(jiān)監(jiān)控模塊、泵組監(jiān)控控模塊及數(shù)數(shù)據(jù)庫管理理及

9、報表生生成模塊。調(diào)度層監(jiān)控控模塊是基基于德國CCEGELLEC公司司提供的VVIEWSSTAR22000軟軟件平臺開開發(fā)而成的的。運行環(huán)環(huán)境為兩臺臺冗余應用用服務器(DELLL POWWEREDDGE 22600)及兩臺冗冗余操作員員工作站(DELLL P5330),操操作系統(tǒng)采采用Winndowss 20000 Addvancce Seerverr/Proofesssionaal。兩臺臺冗余應用用服務器通通過專用的的光纖傳輸輸網(wǎng)絡完成成各泵站層層數(shù)據(jù)庫服服務器的數(shù)數(shù)據(jù)采集的的上傳以及及調(diào)度中心心控制指令令的下達。調(diào)度中心心冗余操作作員工作站站的數(shù)據(jù)顯顯示及控制制指令的下下達通過兩兩臺冗余應應

10、用服務器器來完成。調(diào)度層監(jiān)監(jiān)控模塊能能實現(xiàn)遠程程的數(shù)據(jù)采采集、遠程程的集中控控制與調(diào)節(jié)節(jié)、提供系系統(tǒng)運行管管理的友好好界面（如如：報警、操作）。泵站層監(jiān)控控模塊也是是基于德國國CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000平臺軟件件開發(fā)而成成的。運行行環(huán)境為兩兩臺冗余數(shù)數(shù)據(jù)庫服務務器(DEELL PP530)及兩臺冗冗余操作員員工作站(DELLL P5330),操操作系統(tǒng)采采用Winndowss 20000 Addvancce Seerverr/Proofesssionaal。泵站站層數(shù)據(jù)庫庫服務器通通過專用的的光纖傳輸輸網(wǎng)絡完成成同調(diào)度控控制層兩臺臺冗余應用用服務器的的數(shù)據(jù)交換

11、換（采集數(shù)數(shù)據(jù)的上傳傳以及調(diào)度度中心控制制指令的下下達），同同時通過泵泵站內(nèi)100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡完成同同現(xiàn)地控制制層LCUU1-LCU110間的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸。泵站監(jiān)控控模塊能實實現(xiàn)本站的的數(shù)據(jù)采集集、泵站內(nèi)內(nèi)中央控制制與調(diào)節(jié)、提供系統(tǒng)統(tǒng)運行管理理的友好界界面（如：報警、操操作）。數(shù)據(jù)庫管理理及報表生生成模塊其其功能分布布于調(diào)度控控制層的數(shù)數(shù)據(jù)庫服務務器及泵站站控制層的的數(shù)據(jù)庫/應用服務務器。調(diào)度度控制層的的數(shù)據(jù)庫服服務器配置置有MS SQL Servver 22000數(shù)數(shù)據(jù)庫軟件件，通過歷歷史數(shù)據(jù)的的統(tǒng)計、分分析可編制制用戶所需需的各種報報表；泵站站控制層的的數(shù)據(jù)庫管管理及報表表生成模塊塊則是通過

12、過CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000內(nèi)置式數(shù)數(shù)據(jù)庫管理理軟件，可可完成泵站站內(nèi)運行管管理所需的的報表。變電站監(jiān)控控模塊、全全廠共用設設備監(jiān)控模模塊及泵組組監(jiān)控模塊塊均屬于現(xiàn)現(xiàn)地控制層層（LCUU或RTUU）功能模模塊。其主主要由美國國GE公司司提供的CCIMPLLICITTY組態(tài)軟軟件及VEERSEPPRO可編編程邏輯編編程軟件開開發(fā)而成。運行環(huán)境境為GE公公司的900系列化產(chǎn)產(chǎn)品和GEE的工業(yè)控控制機。具具有對各LLCU/RRTU所監(jiān)監(jiān)控設備的的現(xiàn)地監(jiān)視視、控制及及報警功能能。2.2.22 流量平平衡控制模模塊本工程為封封閉管道供供水工程,全長600多公里，供供水線

13、路由由管道、箱箱涵、渡槽槽、隧道及及河道構(gòu)成成，全線的的水量自調(diào)調(diào)節(jié)及蓄水水功能較差差，流量的的站間及全全線的平衡衡全由流量量平衡控制制模塊。所謂流量平平衡其包括括泵站的流流量平衡、起始流量量控制的全全線流量平平衡和終端端流量控制制的全線優(yōu)優(yōu)化調(diào)度流流量平衡?？刂频幕颈竟δ芤蚕嘞鄳炙膫€個層次：安安全的分析析和控制、流量平衡衡和泵組自自動控制、全線調(diào)度度及全系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)調(diào)度。控制制功能的優(yōu)優(yōu)先級由高高到低依次次為安全分分析及其控控制、流量量平衡和泵泵組自動控控制、調(diào)度度層的全線線流量調(diào)度度、調(diào)度層層的優(yōu)化調(diào)調(diào)度。流量量控制安全全保護和優(yōu)優(yōu)先級別的的閉鎖功能能主要由上上下游泵站站間的站間間聯(lián)

14、鎖功能能來實現(xiàn)。從流量平衡衡控制由低低到高的權(quán)權(quán)限來看，將將流量平衡衡控制模塊塊分設備控控制層、泵泵組控制層層、泵站控控制層及調(diào)調(diào)度控制層層。通過每每一層的現(xiàn)現(xiàn)地/遠程程開關(guān)切換換至上一級級控制層，每每一層的設設定數(shù)據(jù)和和控制命令令均受到現(xiàn)現(xiàn)地/遠程程開關(guān)的限限制，但是是緊急停機機或事故停停機不受現(xiàn)現(xiàn)地/遠程程開關(guān)的限限制。設備控制層層主要指泵泵組的控制制單元,其其可根據(jù)流流量的設定定值計算，完完成水泵葉葉片角度的的閉環(huán)控制制和流量的的閉環(huán)控制制。本系統(tǒng)統(tǒng)采用單泵泵組差壓測測流裝置，但但在實際調(diào)調(diào)試時，由由于壓力波波動較大，流流量值偏差差較大，目目前仍采用用廠家提供供的葉片角角度、揚程程、流量

15、曲曲線進行插插值計算。泵組現(xiàn)地控控制單元（泵泵組LCUU1-LCCU8）完完成單臺泵泵組的正常常啟動、正正常停泵和和事故停泵泵等過程。機組LCCU對水泵泵的控制方方式分為角角度控制方方式、流量量控制方式式和自動控控制方式。自動控制制方式是由由泵站控制制層內(nèi)專用用于流量控控制和安全全閉鎖的公公用LCUU10來進進行流量的的分配與控控制。泵站控制層層主要由專專用于流量量控制和安安全閉鎖的的控制單元元公用LCCU10來來完成流量量控制的。公用LCCU10的的流量控制制有泵站流流量控制模模式和全線線流量控制制模式。泵泵站流量控控制模式是是操作員根根據(jù)進水池池水位的變變化情況設設定泵站流流量設定值值，泵

16、站流流量設定值值按一定原原則自動分分配流量到到各個泵組組。全線流流量控制模模式是基于于泵站流量量控制模式式上的，進進水池水位位的變化由由PI控制制器計算泵泵站流量的的設定值，泵泵站流量設設定值再分分配到各個個泵組。調(diào)度控制層層的全線調(diào)調(diào)度控制功功能是指當當4個泵站站都運行在在全線流量量控制下的的一種控制制方式。全全線流量平平衡的自動動控制要求求是在調(diào)度度中心輸入入全線起點點流量設定定值（太園園泵站流量量設定值）或或全線終點點水量設定定值（深圳圳水庫水量量設定值），全全線的泵組組將根據(jù)當當前流量值值、機組運運行狀態(tài)及及效率自動動啟動或停停止各泵站站的機組，使使全線的實實際流量將將達到設定定流量的

17、要要求。全線優(yōu)化調(diào)調(diào)度模塊優(yōu)化調(diào)度的的主要目標標是在流量量平衡的情情況下，盡盡可能減少少機組的啟啟停次數(shù)；在供給管管線末端深圳水庫庫所需的水水量下，盡盡可能減少少運行成本本。當系統(tǒng)統(tǒng)將調(diào)度中中心設置在在全線調(diào)度度控制功能能（深圳水水庫入水量量設定值）、4個泵站站設置在全全線流量控控制模式下下時，根據(jù)據(jù)優(yōu)化目標標模型（考考慮機組效效率、上下下游水位、同步或異異步機組），使使系統(tǒng)運行行成本最小??；當任何何一個泵站站未設置在在全線流量量控制模式式時，系統(tǒng)統(tǒng)將會自動動退出此工工作模式，并并產(chǎn)生報警警信信。培訓仿真模模塊4.1培訓訓仿真系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)共共設水利模模型服務器器、應用服服務器、教教練員工作作站、操作作員工作站站和4套GGE90-30系列列的仿真PPLC組成成，見仿真真結(jié)構(gòu)圖33 4.2 培訓仿真真模塊功能能4.2.11 培訓運運行操作人人員主要是對泵泵站操作人人員進行計計算機監(jiān)控控系統(tǒng)操作作的培訓,通過仿真真培訓系統(tǒng)統(tǒng)，用戶可可以：熟悉供水系系統(tǒng)流程和和操作規(guī)程程；可以進進行各種運運行操作的的演練；可可以設置各各種故障狀狀態(tài),讓運運行人員分分析。4.2.22 供水系系統(tǒng)控制系系統(tǒng)的研究究和水力過過渡過程的的研究仿真系統(tǒng)可可以模擬泵泵站各種可可能出現(xiàn)的的運行方式式，包括對對供水系統(tǒng)統(tǒng)水力過渡渡過程進行行模擬分析析，確