东深供水改造工程计算机监控子系统

1、东 深 供供 水 改改 造 工工 程 计计 算 机机 监 控控 子 系系 统 (深圳市市东深电子子技术有限限公司, 07555-2666114888 ) 概述工程概况东深供水改改造工程是是由东江取取水,经四四级泵站提提升加压,采用专用用输水管道道向香港、深圳以及及工程沿线线东莞城镇镇提供饮用用原水及农农田灌溉用用水的跨流流域大型调调水工程。供水管路路总长600多公里，沿沿线设太园园泵站（66台异步22800KKW全调节节泵组，其其中1台备备机）、莲莲湖泵站（88台30000KW全全调节泵组组，4台同同步、4台台异步其中中2台备机机）、旗岭岭泵站和金金湖泵站（每每站为8台台50000KW全调调节

2、泵组，44台同步、4台异步步，其中22台备机），另另外有366个分水点点及两个1110KVV供电电源源点。1.2 全全线计算机机监控系统统的网络结结构及特点点1.2.11 网络结结构实现全线监控系系统按“无人值班班、少人值值守”的设计原原则进行。采用开放放、分层分分布式计算算机系统。整个系统统由调度中中心层-粤港供供水调度中中心、泵站站控制层（太太园、莲湖湖、旗岭及及金湖泵站站）、现地地控制层（泵泵组LCUU1-88、变电站站设备及共共用辅助设设备的LCCU9-10单元元，36个个分水点和和两个1110KV电电源点设备备的RTUU单元）构构成。全系系统的网络络结构及设设备配置见见图1所示示。整

3、个计算机机监控子系系统的专用用广域以太太网络由三三个层次实实现:在调度层，采采用两个冗冗余的核心心路由交换换机Cissco 44503，通通过光纤与与太园、莲莲湖、旗岭岭、金湖泵泵站组成骨骨干网，实实现4个泵泵站VLAAN之间的的数据交换换。在泵站层，太太园、莲湖湖、旗岭和和金湖泵站站采用两台台Ciscco 29950交换换机，并利利用虚拟网网络技术（VVLAN） 组成自身身冗余的、独立的110/1000M子网网络。在现地层采采用10 M子网络络与泵站层层的监控系系统相连，同同时，采用用Modbbus和PProfiibus与与各种传感感器、智能能设备、自自动化元件件相连。通过上述三三个层次的的

4、连接，就就形成了以以调度中心心为核心的的星型结构构的广域以以太网。在SCADDA广域以以太网拓扑扑结构中存存在着核心心交换机的的概念，网网络中所有有泵站相互互通信必须须通过核心心交换机，如如果两台核核心交换机机同时出现现故障，甚甚至由于不不可抗拒的的因素，整整个调度中中心瘫痪，那那么，整个个网络通信信都会中断断，因此从从计算机监监控系统网网络可靠性性考虑，利利用本项目目提供的综综合通信网网（OTNN）系统, 在金湖湖泵站增加加一个路由由器Cissco 22601，建建立一个以以金湖泵站站为核心的的另一个星星型网，并并实现与其其他站子网网的路由, 这样既既提供了SSCADAA网络的另另一备用通通

5、道，同时时又建立了了金湖泵站站应急调度度中心。通过在太园园、莲湖、旗岭和金金湖泵站的的公用LCCU10上上的串行通通信口,实实现专用点点对点的数数据光纤总总线连接，用用于交换上上下游泵站站之间安全全闭锁所需需要的信息息。当站间所有有的以太网网络通信都都失败时,可以利用用每个站的的公用LCCU10之之间串行通通信总线,交换站间间安全闭锁锁信息，确确保各泵站站泵组的安安全闭锁控控制。1.2.22 SCAADA网络络的主要特特点1.2.22.1多层层冗余网络络整个监控系系统的网络络以光缆为为主要介质质,由两个个独立传输输系统组成成：一个以以调度层为为中心的星星型SCAADA广域域网络，另另一个是采采

6、用综合通通信网,以以金湖泵站站为备用调调度中心的的备用SCCADA网网络。两个个网络均采采用双网容容余配置，这这样构成的的4个热备备用通道来来实现网络络的高可靠靠性。在太太园、莲湖湖、旗岭及及金湖4个个泵站层间间敷设光纤纤，进行点点对点的专专通道通讯讯，采用CCMM协议议，交换少少量安全闭闭锁信息，形形成泵站间间安全控制制的另一通通道。1.2.22.2网络络资源配置置优化考虑监控系系统各控制制层的信息息量实际，本本网络系统统在现地控控制层采用用10M网网络，在泵泵站层采用用100MM网络，而而在调度控控制层的各各个交换机机、服务器器之间则是是10000M网络。这样就形形成了高效效、合理、结构清

7、晰晰的网络，不不仅资源配配置优化，而而且合理地地分配了网网络负载。网络系统统能够根据据网络流量量实现自动动分配管理理，通过适适当的配置置，可以实实现对端对对端设备、VLANN、通信流流和策略的的管理，扩扩展控制平平面数据包包转发性能能以及安全全、高可用用性和 QQoS 方方面的智能能服务。全线监控系系统功能2.1 主主要功能模模块SCADAA系统的功功能从控制制权限来分分有三层：调度控制制层、泵站站控制层及及现地控制制层，另在在中心调度度控制层瘫瘫痪情况下下，金湖泵泵站可同时时作为紧急急调度中心心使用。系系统既具备备通用的数数据采集与与处理、运运行监视、集中控制制与调节及及报表系统统制作等基基

8、本的监控控系统功能能,也具有有为满足工工程特点所所要求的安安全闭锁、流量平衡衡控制及优优化方面的的功能。系系统功能模模块见图22所示。数据库管理及报表生成模块全线优化调度模块培训仿真模块变电站监视、控制模块 全厂共用设备监视、控制模块安全分析与控制模块流量平衡控制模块泵 站 层 监 视、控 制 模 块调 度 层 监 视、控 制 模 块泵组 监视、控制模块 图图2：系统统功能模块块结构图2.2 系系统功能模模块应用2.2.11 系统基基本功能模模块本系统的基基本功能模模块包括: 调度层层监控模块块、泵站层层监控模块块、变电站站监控模块块、全厂共共用设备监监控模块、泵组监控控模块及数数据库管理理及

9、报表生生成模块。调度层监控控模块是基基于德国CCEGELLEC公司司提供的VVIEWSSTAR22000软软件平台开开发而成的的。运行环环境为两台台冗余应用用服务器(DELLL POWWEREDDGE 22600)及两台冗冗余操作员员工作站(DELLL P5330),操操作系统采采用Winndowss 20000 Addvancce Seerverr/Proofesssionaal。两台台冗余应用用服务器通通过专用的的光纤传输输网络完成成各泵站层层数据库服服务器的数数据采集的的上传以及及调度中心心控制指令令的下达。调度中心心冗余操作作员工作站站的数据显显示及控制制指令的下下达通过两两台冗余应应

10、用服务器器来完成。调度层监监控模块能能实现远程程的数据采采集、远程程的集中控控制与调节节、提供系系统运行管管理的友好好界面（如如：报警、操作）。泵站层监控控模块也是是基于德国国CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000平台软件件开发而成成的。运行行环境为两两台冗余数数据库服务务器(DEELL PP530)及两台冗冗余操作员员工作站(DELLL P5330),操操作系统采采用Winndowss 20000 Addvancce Seerverr/Proofesssionaal。泵站站层数据库库服务器通通过专用的的光纤传输输网络完成成同调度控控制层两台台冗余应用用服务器的的数据交换

11、换（采集数数据的上传传以及调度度中心控制制指令的下下达），同同时通过泵泵站内100M以太网网络完成同同现地控制制层LCUU1-LCU110间的数数据传输。泵站监控控模块能实实现本站的的数据采集集、泵站内内中央控制制与调节、提供系统统运行管理理的友好界界面（如：报警、操操作）。数据库管理理及报表生生成模块其其功能分布布于调度控控制层的数数据库服务务器及泵站站控制层的的数据库/应用服务务器。调度度控制层的的数据库服服务器配置置有MS SQL Servver 22000数数据库软件件，通过历历史数据的的统计、分分析可编制制用户所需需的各种报报表；泵站站控制层的的数据库管管理及报表表生成模块块则是通过

12、过CEGEELEC公公司提供的的VIEWWSTARR20000内置式数数据库管理理软件，可可完成泵站站内运行管管理所需的的报表。变电站监控控模块、全全厂共用设设备监控模模块及泵组组监控模块块均属于现现地控制层层（LCUU或RTUU）功能模模块。其主主要由美国国GE公司司提供的CCIMPLLICITTY组态软软件及VEERSEPPRO可编编程逻辑编编程软件开开发而成。运行环境境为GE公公司的900系列化产产品和GEE的工业控控制机。具具有对各LLCU/RRTU所监监控设备的的现地监视视、控制及及报警功能能。2.2.22 流量平平衡控制模模块本工程为封封闭管道供供水工程,全长600多公里，供供水线

13、路由由管道、箱箱涵、渡槽槽、隧道及及河道构成成，全线的的水量自调调节及蓄水水功能较差差，流量的的站间及全全线的平衡衡全由流量量平衡控制制模块。所谓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线流量平平衡和终端端流量控制制的全线优优化调度流流量平衡。控制的基本本功能也相相应分四个个层次：安安全的分析析和控制、流量平衡衡和泵组自自动控制、全线调度度及全系统统的优化调调度。控制制功能的优优先级由高高到低依次次为安全分分析及其控控制、流量量平衡和泵泵组自动控控制、调度度层的全线线流量调度度、调度层层的优化调调度。流量量控制安全全保护和优优先级别的的闭锁功能能主要由上上下游泵站站间的站间间联

14、锁功能能来实现。从流量平衡衡控制由低低到高的权权限来看，将将流量平衡衡控制模块块分设备控控制层、泵泵组控制层层、泵站控控制层及调调度控制层层。通过每每一层的现现地/远程程开关切换换至上一级级控制层，每每一层的设设定数据和和控制命令令均受到现现地/远程程开关的限限制，但是是紧急停机机或事故停停机不受现现地/远程程开关的限限制。设备控制层层主要指泵泵组的控制制单元,其其可根据流流量的设定定值计算，完完成水泵叶叶片角度的的闭环控制制和流量的的闭环控制制。本系统统采用单泵泵组差压测测流装置，但但在实际调调试时，由由于压力波波动较大，流流量值偏差差较大，目目前仍采用用厂家提供供的叶片角角度、扬程程、流量

15、曲曲线进行插插值计算。泵组现地控控制单元（泵泵组LCUU1-LCCU8）完完成单台泵泵组的正常常启动、正正常停泵和和事故停泵泵等过程。机组LCCU对水泵泵的控制方方式分为角角度控制方方式、流量量控制方式式和自动控控制方式。自动控制制方式是由由泵站控制制层内专用用于流量控控制和安全全闭锁的公公用LCUU10来进进行流量的的分配与控控制。泵站控制层层主要由专专用于流量量控制和安安全闭锁的的控制单元元公用LCCU10来来完成流量量控制的。公用LCCU10的的流量控制制有泵站流流量控制模模式和全线线流量控制制模式。泵泵站流量控控制模式是是操作员根根据进水池池水位的变变化情况设设定泵站流流量设定值值，泵

16、站流流量设定值值按一定原原则自动分分配流量到到各个泵组组。全线流流量控制模模式是基于于泵站流量量控制模式式上的，进进水池水位位的变化由由PI控制制器计算泵泵站流量的的设定值，泵泵站流量设设定值再分分配到各个个泵组。调度控制层层的全线调调度控制功功能是指当当4个泵站站都运行在在全线流量量控制下的的一种控制制方式。全全线流量平平衡的自动动控制要求求是在调度度中心输入入全线起点点流量设定定值（太园园泵站流量量设定值）或或全线终点点水量设定定值（深圳圳水库水量量设定值），全全线的泵组组将根据当当前流量值值、机组运运行状态及及效率自动动启动或停停止各泵站站的机组，使使全线的实实际流量将将达到设定定流量的

17、要要求。全线优化调调度模块优化调度的的主要目标标是在流量量平衡的情情况下，尽尽可能减少少机组的启启停次数；在供给管管线末端深圳水库库所需的水水量下，尽尽可能减少少运行成本本。当系统统将调度中中心设置在在全线调度度控制功能能（深圳水水库入水量量设定值）、4个泵站站设置在全全线流量控控制模式下下时，根据据优化目标标模型（考考虑机组效效率、上下下游水位、同步或异异步机组），使使系统运行行成本最小小；当任何何一个泵站站未设置在在全线流量量控制模式式时，系统统将会自动动退出此工工作模式，并并产生报警警信信。培训仿真模模块4.1培训训仿真系统统的结构仿真系统共共设水利模模型服务器器、应用服服务器、教教练员工作作站、操作作员工作站站和4套GGE90-30系列列的仿真PPLC组成成，见仿真真结构图33 4.2 培训仿真真模块功能能4.2.11 培训运运行操作人人员主要是对泵泵站操作人人员进行计计算机监控控系统操作作的培训,通过仿真真培训系统统，用户可可以：熟悉供水系系统流程和和操作规程程；可以进进行各种运运行操作的的演练；可可以设置各各种故障状状态,让运运行人员分分析。4.2.22 供水系系统控制系系统的研究究和水力过过渡过程的的研究仿真系统可可以模拟泵泵站各种可可能出现的的运行方式式，包括对对供水系统统水力过渡渡过程进行行模拟分析析，确