客观分析同江临江灌区工程的电力安全设备监控

    1 基本情况
    1.1 灌区概况。临江灌区位于黑龙江中游右岸，黑龙江省三江平原东北部同江市境内，为三江平原的一个重要组成部分。灌区北起同抚大堤，南至鸭绿河堤防，西与勤得利农场接壤，东至三江自然保护区，总面积43.35 万亩。
    本灌区地形平坦，地面起伏不大，地势自西南向东北倾斜，地面平均坡降万分之一左右，海拔高程由43~48m。灌区流域内主要河流有北部的黑龙江、西部的卧牛河及南部的鸭绿河。本灌区耕地面积35.29 万亩（其中勤得利农场29 队1.12 万亩），其中水田面积0.6 万亩。本区对外交通较为便利。
    1.2 电力系统情况。临江灌区渠首灌溉站位于富华路口以东570m 处的同抚大堤临水侧。灌溉站的总装机容量为5000KW，共装设单机容量1000KW的电动机6 台（其中5 台为工作泵，1台备用泵）。
    根据佳木斯市电力设计院接入电力系统设计，灌溉站电源自前锋一次变66KV 构架出线至拟建66KV 灌溉站变电所。单回供电，导线为LGJ-95 钢芯铝绞线，线路全长71km。供电方式采用电网供电。跟据灌溉站接入系统方式和灌溉站装机容量、台数及运行方式，电器主接线采用两台主变单母线分段接线。
    灌溉站安装6 台功率1000KW 的水泵机组（其中工作泵5 台，备用泵1 台），电动机电压选用10KV。设计1 座变电所，为了运行安全可靠和灵活安装两台主变压器，单台容量4000KVA。10KV母线采用单母线分段，一般情况下分段运行。在10KV 母线上安装进线柜2 面，消弧消谐柜2 面，电动机控制柜6 面，电容馈电柜2 面，电容柜4面，母联柜1 面。
    电动机全部运行情况下需无功率4800KVAR，分四组安装，每组1200KVAR。为了防止产生合闸涌流和限制谐波在电容器组安装串联电抗器，并安装1 只放电互感器，电力电容器、电抗器安装在电容柜内。
    灌溉站的厂用电负荷包括起重机、电动葫芦、供排水泵、电动蝶阀、照明等。根据用电设备的容量及数量，在变电所66KV 母线上设1 台S11-100/63 型变压器。

    2 监控系统组成

    2.1 系统主要监控对象。（1）水泵机组及辅助设备。（2）变电站。（3）电容装置。
    2.2 监控系统结构。监控系统采用分层分布结构。计算机监控系统从功能上分为:泵站控制层和现地控制层。系统网络采用100M 以太网，TCP/IP 协议。系统配置语音报警装置及与模拟屏通讯接口。
    2.3 系统设备配置。（1）泵站控制层。泵站控制层设备布置在中控室，配置2 台操作员工作站，2台打印机，1台网络交换机，1台UPS 电源设备，以及操作台、椅等。（2）现地控制层。现地控制单元采用西门子S7-300 型可编程控制器（PLC），配置以太网接口及ProfiBus 网络接口。现地控制单元与泵站控制层计算机之间通过以太网连接。系统配置7 套PLC 控制装置，每台泵组用一套PLC，公用设备及变电站设备配置1 套PLC。每2 台泵组PLC 布置在一块控制屏内（含测量表计），公用设备及变电站设备PLC 布置在变压器保护屏内。泵组及公用单元的电气量测量采用交流采样方式，数据通过ProfiBus 网络接口送至监控计算机。（3）软件配置。泵站控制层操作员工作站计算机选用MS Windows XP 操作系统。监控软件选用2 套美国Wanderware 公司的InTouch 8.0 组态软件。PLC 控制程序采用梯形图编程方式。

    3 监控系统功能

    3.1 数据采集及处理。数据采集由现地控制单元（LCU）的PLC 自动周期性完成，泵站计算机通过网络从现地控制单元（LCU）获得各阀门、泵组、公用设备等生产过程的运行参数和状态，进行必要的比较、统计、处理，更新实时数据库和历史数据库。（1）模拟量采集和处理。（2）开关量采集和处理。（3）开关量输出。
    3.2 统计及计算。实时功率计算：根据测得的实时数据，计算各台电动机实时功率、功率因数等并显示在画面上。
    电量分类累加：单台电动机、单回送电线路的日、月、年用电及送电电量累加。全厂日、月、年总用电量，厂变总用电量及线路总送电量累加。上述各类累加量可以通过人机联系设备及程序设置初值。
    3.3 安全运行监视及事件报警。安全运行监视是计算机监控系统的重要功能之一，泵站巡视人员以及值班人员通过计算机监控系统的人机接口设备，监视泵站生产过程和运行情况，监视设备状态和各种运行参数及其变化趋势，当设备出现故障时能及时报警，避免事故扩大。
    3.4 全厂运行实时监视。计算机监控系统运行值守人员，可通过CRT 对全厂各主要设备及辅机设备的运行状态进行实时监视。同时也可根据需要随时对监视内容的设定值进行更改。所有要进行监视的内容包括当前各主要设备的运行及停运情况，并对各运行参数进行实时显示，监视的设备包括全厂电气系统、泵组、公用系统及闸阀控制系统和厂用交流、直流系统。
    3.5 参数越限报警与记录。运行设备参数超越其设定限值时，立即进行报警，越限值恢复正常时，进行复限提示，参数越复限时，记录越复限发生的时间、参数名称、限值、越限值等内容。时间以时、分、秒记录，显示、打印越复限报警信息，并存入数据库形成全天参数越复限记录。
    3.6 温度趋势分析判断。根据对温度变化率的分析判断，做出温度趋势分析棒图。
    3.7 泵组启、停过程监视。当开、停泵指令下达后，计算机监控系统能自动显示相应的泵组开、停泵监视画面。监视画面能以流程图等多种实时显示全部开、停泵过程中每一步骤及执行情况，提示在开、停泵过程中受阻部位及原因，进行开环运行指导和闭环自动控制操作。
    3.8 故障报警显示记录。计算机系统实时监测泵站的故障信号，当发生故障时，立即响应，并记录故障发生的时间，动作设备名称、内容等，时间以时、分、秒记录，同时显示、打印故障报警内容，发出故障语音报警信号，并存入数据库形成故障记录文件。
    3.9 实时控制与调节。根据运行方式的选择，可以由运行人员通过泵站级计算机，向现地控制单元发出控制操作命令，必要时操作人员也可通过现地控制单元下达操作指令，并监视操作的全部流程。
    3.10 设备运行统计记录及生产管理。计算机监控系统将能对各设备的运行情况进行统计记录，某些信息还将自动提示操作人员。统计的类型包括设备正常及非正常投切次数、设备运行时间等。对主设备及主要辅助设备的状态还将进行变位及变位时间的统计，必要时还可产生报警。另外，计算机监控系统还可对参数越复限及定值变更等情况作统计记录，并可自动生成各类报表、日志等。
    3.11 监控画面显示。监控画面显示是计算机监控系统的主要功能之一。画面调用可通过自动及召唤方式实现。自动方式是指当有事故发生时或进行某些操作时自动推出相关画面，召唤方式是指直接操作某些功能键或以菜单方式通过鼠标和键盘调用所需画面。画面种类包括单线图、曲线、棒状图、报警画面、运行指导、表格等。
    3.12 语音报警。当需要对重要操作进行提示，以及泵站发生事故和故障时，计算机监控系统可以用准确、清晰的汉语向运行人员发出语音报警。
    3.13 人机联系。操作人员通过显示器、键盘、打印机等设备实现人机联系，对泵站生产过程进行安全监控、在线诊断、调试、参数修改、技术开发及技术培训。
    3.14 自诊断。计算机监控系统软件具有对系统内各监控设备及计算机设备硬软件故障诊断的能力，当其检测到故障时自动以声音、颜色等方式向值班人员报警。