東深供水改造工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)

1、東 深 供供 水 改改 造 工工 程 計(jì)計(jì) 算 機(jī)機(jī) 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(jí)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(zhǎng)600多公里，沿沿線設(shè)太園園泵站（66臺(tái)異步22800KKW全調(diào)節(jié)節(jié)泵組，其其中1臺(tái)備備機(jī)）、蓮蓮湖泵站（88臺(tái)30000KW全全調(diào)節(jié)泵組組，4臺(tái)同同步、4臺(tái)臺(tái)異步其中中2臺(tái)備機(jī)機(jī)）、旗嶺嶺泵站和金金湖泵站（每每站為8臺(tái)臺(tái)50000KW全調(diào)調(diào)節(jié)

2、泵組，44臺(tái)同步、4臺(tái)異步步，其中22臺(tái)備機(jī)），另另外有366個(gè)分水點(diǎn)點(diǎn)及兩個(gè)1110KVV供電電源源點(diǎn)。1.2 全全線計(jì)算機(jī)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)點(diǎn)1.2.11 網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)全線監(jiān)控系系統(tǒng)按“無(wú)人值班班、少人值值守”的設(shè)計(jì)原原則進(jìn)行。采用開放放、分層分分布式計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)。整個(gè)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(shè)備及共共用輔助設(shè)設(shè)備的LCCU9-10單元元，36個(gè)個(gè)分水點(diǎn)和和兩個(gè)1110KV電電源點(diǎn)設(shè)備備的RTUU單元）構(gòu)構(gòu)成。全系系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)及設(shè)設(shè)備配置見(jiàn)見(jiàn)圖1所示示。整

3、個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)監(jiān)控子系系統(tǒng)的專用用廣域以太太網(wǎng)絡(luò)由三三個(gè)層次實(shí)實(shí)現(xiàn):在調(diào)度層，采采用兩個(gè)冗冗余的核心心路由交換換機(jī)Cissco 44503，通通過(guò)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(shí)實(shí)現(xiàn)4個(gè)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(tái)臺(tái)Ciscco 29950交換換機(jī)，并利利用虛擬網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（VVLAN） 組成自身身冗余的、獨(dú)立的110/1000M子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)地層采采用10 M子網(wǎng)絡(luò)絡(luò)與泵站層層的監(jiān)控系系統(tǒng)相連，同同時(shí)，采用用Modbbus和PProfiibus與與各種傳感感器、智能能設(shè)備、自自動(dòng)化元件件相連。通過(guò)上述三三個(gè)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?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)中存存在著核心心交換機(jī)的的概念，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有有泵站相互互通信必須須通過(guò)核心心交換機(jī)，如如果兩臺(tái)核核心交換機(jī)機(jī)同時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)故障，甚甚至由于不不可抗拒的的因素，整整個(gè)調(diào)度中中心癱瘓，那那么，整個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信信都會(huì)中斷斷，因此從從計(jì)算機(jī)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可靠性性考慮，利利用本項(xiàng)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(gè)路由由器Cissco 22601，建建立一個(gè)以以金湖泵站站為核心的的另一個(gè)星星型網(wǎng)，并并實(shí)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(luò)的另另一備用通通

5、道，同時(shí)時(shí)又建立了了金湖泵站站應(yīng)急調(diào)度度中心。通過(guò)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(shí)實(shí)現(xiàn)專用點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(dāng)站間所有有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信都都失敗時(shí),可以利用用每個(gè)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(luò)絡(luò)的主要特特點(diǎn)1.2.22.1多層層冗余網(wǎng)絡(luò)絡(luò)整個(gè)監(jiān)控系系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)以光纜為為主要介質(zhì)質(zhì),由兩個(gè)個(gè)獨(dú)立傳輸輸系統(tǒng)組成成：一個(gè)以以調(diào)度層為為中心的星星型SCAADA廣域域網(wǎng)絡(luò)，另另一個(gè)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(luò)。兩個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)均采采用雙網(wǎng)容容余配置，這這樣構(gòu)成的的4個(gè)熱備備用通道來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的高可靠靠性。在太太園、蓮湖湖、旗嶺及及金湖4個(gè)個(gè)泵站層間間敷設(shè)光纖纖，進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(luò)絡(luò)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(shí)際，本本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)在現(xiàn)地控控制層采用用10M網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，在泵泵站層采用用100MM網(wǎng)絡(luò)，而而在調(diào)度控控制層的各各個(gè)交換機(jī)機(jī)、服務(wù)器器之間則是是10000M網(wǎng)絡(luò)。這樣就形形成了高效效、合理、結(jié)構(gòu)清

7、晰晰的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)能夠根據(jù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)分配管理理，通過(guò)適適當(dāng)?shù)呐渲弥茫梢詫?shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)端對(duì)對(duì)端設(shè)備、VLANN、通信流流和策略的的管理，擴(kuò)擴(kuò)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(wù)。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(lái)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(shí)時(shí)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(yùn)運(yùn)行監(jiān)視、集中控制制與調(diào)節(jié)及及報(bào)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(diǎn)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(jiàn)圖22所示。數(shù)據(jù)庫(kù)管理及報(bào)表生成模塊全線優(yōu)化調(diào)度模塊培訓(xùn)仿真模塊變電站監(jiān)視、控制模塊 全廠共用設(shè)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(yīng)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(shè)備監(jiān)監(jiān)控模塊、泵組監(jiān)控控模塊及數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理理及

9、報(bào)表生生成模塊。調(diào)度層監(jiān)控控模塊是基基于德國(guó)CCEGELLEC公司司提供的VVIEWSSTAR22000軟軟件平臺(tái)開開發(fā)而成的的。運(yùn)行環(huán)環(huán)境為兩臺(tái)臺(tái)冗余應(yīng)用用服務(wù)器(DELLL POWWEREDDGE 22600)及兩臺(tái)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(tái)臺(tái)冗余應(yīng)用用服務(wù)器通通過(guò)專用的的光纖傳輸輸網(wǎng)絡(luò)完成成各泵站層層數(shù)據(jù)庫(kù)服服務(wù)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(dá)。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(dá)通過(guò)兩兩臺(tái)冗余應(yīng)應(yīng)

10、用服務(wù)器器來(lái)完成。調(diào)度層監(jiān)監(jiān)控模塊能能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程的數(shù)據(jù)采采集、遠(yuǎn)程程的集中控控制與調(diào)節(jié)節(jié)、提供系系統(tǒng)運(yùn)行管管理的友好好界面（如如：報(bào)警、操作）。泵站層監(jiān)控控模塊也是是基于德國(guó)國(guó)CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000平臺(tái)軟件件開發(fā)而成成的。運(yùn)行行環(huán)境為兩兩臺(tái)冗余數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)務(wù)器(DEELL PP530)及兩臺(tái)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(kù)庫(kù)服務(wù)器通通過(guò)專用的的光纖傳輸輸網(wǎng)絡(luò)完成成同調(diào)度控控制層兩臺(tái)臺(tái)冗余應(yīng)用用服務(wù)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(dá)），同同時(shí)通過(guò)泵泵站內(nèi)100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(shí)實(shí)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(yùn)行管理理的友好界界面（如：報(bào)警、操操作）。數(shù)據(jù)庫(kù)管理理及報(bào)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(kù)服務(wù)務(wù)器及泵站站控制層的的數(shù)據(jù)庫(kù)/應(yīng)用服務(wù)務(wù)器。調(diào)度度控制層的的數(shù)據(jù)庫(kù)服服務(wù)器配置置有MS SQL Servver 22000數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件件，通過(guò)歷歷史數(shù)據(jù)的的統(tǒng)計(jì)、分分析可編制制用戶所需需的各種報(bào)報(bào)表；泵站站控制層的的數(shù)據(jù)庫(kù)管管理及報(bào)表表生成模塊塊則是通過(guò)

12、過(guò)CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000內(nèi)置式數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理理軟件，可可完成泵站站內(nèi)運(yùn)行管管理所需的的報(bào)表。變電站監(jiān)控控模塊、全全廠共用設(shè)設(shè)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(guó)國(guó)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(yùn)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(jī)。具具有對(duì)各LLCU/RRTU所監(jiān)監(jiān)控設(shè)備的的現(xiàn)地監(jiān)視視、控制及及報(bào)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(zhǎng)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?yīng)分四個(gè)個(gè)層次：安安全的分析析和控制、流量平衡衡和泵組自自動(dòng)控制、全線調(diào)度度及全系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)調(diào)度?？刂浦乒δ艿膬?yōu)優(yōu)先級(jí)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(dòng)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(hù)和優(yōu)優(yōu)先級(jí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。從流量平衡衡控制由低低到高的權(quán)權(quán)限來(lái)看，將將流量平衡衡控制模塊塊分設(shè)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(guò)每每一層的現(xiàn)現(xiàn)地/遠(yuǎn)程程開關(guān)切換換至上一級(jí)級(jí)控制層，每每一層的設(shè)設(shè)定數(shù)據(jù)和和控制命令令均受到現(xiàn)現(xiàn)地/遠(yuǎn)程程開關(guān)的限限制，但是是緊急停機(jī)機(jī)或事故停停機(jī)不受現(xiàn)現(xiàn)地/遠(yuǎn)程程開關(guān)的限限制。設(shè)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(shè)定定值計(jì)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(cè)測(cè)流裝置，但但在實(shí)際調(diào)調(diào)試時(shí)，由由于壓力波波動(dòng)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(yáng)程程、流量

15、曲曲線進(jìn)行插插值計(jì)算。泵組現(xiàn)地控控制單元（泵泵組LCUU1-LCCU8）完完成單臺(tái)泵泵組的正常常啟動(dòng)、正正常停泵和和事故停泵泵等過(guò)程。機(jī)組LCCU對(duì)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(dòng)控控制方式。自動(dòng)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(lái)進(jìn)進(jìn)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(lái)來(lái)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(jìn)水池池水位的變變化情況設(shè)設(shè)定泵站流流量設(shè)定值值，泵

16、站流流量設(shè)定值值按一定原原則自動(dòng)分分配流量到到各個(gè)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(jìn)進(jìn)水池水位位的變化由由PI控制制器計(jì)算泵泵站流量的的設(shè)定值，泵泵站流量設(shè)設(shè)定值再分分配到各個(gè)個(gè)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(dāng)當(dāng)4個(gè)泵站站都運(yùn)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(dòng)動(dòng)控制要求求是在調(diào)度度中心輸入入全線起點(diǎn)點(diǎn)流量設(shè)定定值（太園園泵站流量量設(shè)定值）或或全線終點(diǎn)點(diǎn)水量設(shè)定定值（深圳圳水庫(kù)水量量設(shè)定值），全全線的泵組組將根據(jù)當(dāng)當(dāng)前流量值值、機(jī)組運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)及及效率自動(dòng)動(dòng)啟動(dòng)或停停止各泵站站的機(jī)組，使使全線的實(shí)實(shí)際流量將將達(dá)到設(shè)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(biāo)標(biāo)是在流量量平衡的情情況下，盡盡可能減少少機(jī)組的啟啟停次數(shù)；在供給管管線末端深圳水庫(kù)庫(kù)所需的水水量下，盡盡可能減少少運(yùn)行成本本。當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)將調(diào)度中中心設(shè)置在在全線調(diào)度度控制功能能（深圳水水庫(kù)入水量量設(shè)定值）、4個(gè)泵站站設(shè)置在全全線流量控控制模式下下時(shí)，根據(jù)據(jù)優(yōu)化目標(biāo)標(biāo)模型（考考慮機(jī)組效效率、上下下游水位、同步或異異步機(jī)組），使使系統(tǒng)運(yùn)行行成本最小??；當(dāng)任何何一個(gè)泵站站未設(shè)置在在全線流量量控制模式式時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)動(dòng)退出此工工作模式，并并產(chǎn)生報(bào)警警信信。培訓(xùn)仿真模模塊4.1培訓(xùn)訓(xùn)仿真系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)共共設(shè)水利模模型服務(wù)器器、應(yīng)用服服務(wù)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(jiàn)仿真真結(jié)構(gòu)圖33 4.2 培訓(xùn)仿真真模塊功能能4.2.11 培訓(xùn)運(yùn)運(yùn)行操作人人員主要是對(duì)泵泵站操作人人員進(jìn)行計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控控系統(tǒng)操作作的培訓(xùn),通過(guò)仿真真培訓(xùn)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(jìn)進(jìn)行各種運(yùn)運(yùn)行操作的的演練；可可以設(shè)置各各種故障狀狀態(tài),讓運(yùn)運(yùn)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(guò)過(guò)渡過(guò)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(yùn)行方式式，包括對(duì)對(duì)供水系統(tǒng)統(tǒng)水力過(guò)渡渡過(guò)程進(jìn)行行模擬分析析，確