马南水闸电排站微机监控系统的结构及其设备配置

摘 要：文章以马南水闸电排站为例，探讨如何选择一种适合中小型泵站的微机监控系统结构，并从其可靠性和经济性方面，分析如何对其设备进行合理配备。

关键词：中小型泵站；微机监控系统；结构；设备；合理配置

1 工程概况

马南水闸电排站是阳江市首宗采用微机监控系统的泵站，位于阳江市区马南河漠阳江出口处。工程于2009年兴建，采用闸站并列布置，总投资约六千万元。泵站采用堤身式结构，安装5台1600ZDB-125（450KW-10KV）高压潜水泵机组，排涝流量为38m3/s。闸门采用涵洞式三孔水闸，排水流量为144.84m3/s。它的投入运行保证了城区北片13.5km2免受洪涝威胁。

2 微机监控系统的结构

马南水闸电排站微机监控系统采用国内外广泛使用的分层分布式开放型网络结构。系统分站级主控层和现地控制层，现地层通过10/100M快速以太网与主控层的工作站通信交换数据。其优点是结构简单、运行可靠、造价较低、维持方便。

现地层通讯网络采用现场总线结构，串行通信，MODBUS通信协议。上位机、PLC与快速交换机之间采用双绞线联接，TCP/IP通信。整个系统均由标准化的软硬件组成，组态灵活，易实现今后计算机发展的要求，具有较好的兼容性、扩充性和互换性（其系统结构见图1）。

系统的全部功能通过综合一体化来完成，各现地层单元和主控层计算机设备间相互独立，各现地层单元完成的功能不依赖通讯手段，系统中任何单元的局部故障不会影响其它现地层单元或中控层设备的正常工作。PLC采用多CPU处理方式，监控、保护相互独立配置，保护的输入/输出、启动、逻辑处理独立完成，不依赖通讯网交换信息。当监控功能出现异常时，确保保护功能独立发挥作用。电机泵组PLC可独立于上位机运行，当上位机检修或故障时，PLC仍可对机组进行顺序控制。

3 设备的配置

3.1 主控层设备的配置

站级主控制层由设于控制室的监控计算机、打印机、快速网络交换机、逆变电源等设备组成，布置于中控室内，是全站的实时监控中心。

上位机系统设有两个操作员工作站，不设工程师站，操作员站具备同等权力，互为备用。

3.2 现地层设备的配置

现地控制单元（LCU）主要由柜体、PLC及其设备组成，可布置于主厂房、副厂房或中控室，马南水闸电排站布置于中控室。

3.2.1 PLC及LCU的配置

PLC及其功能的选择主要由系统所要完成的任务及输入输出的点数来确定。经过分析，马南水闸电排站每台机组的输入输出点数（一般的中小型泵站可参照）在考虑了其预留的扩展点后，仍不超过40点，因此，目前的PLC小型（128～256点）和微小型（32～128点）就可以满足要求。

如果采用微型PLC，则每台机组需要配1套LCU，但如果采用小型PLC，则可以考虑每3台机组配1套LCU。因此，经过经济及安全的综合分析，马南水闸电排站采用小型PLC，按1至3号机组配1套LCU进行配置，4-5号机组配1套LCU进行配置。变压器等其他设备配套1套LCU进行配置，并留有今后将水闸等辅助设备以及纳入自动管理的空间。另配1套公用LCU，这样既可以保证了其安全运行，也可以减少设备的投资和副厂房的土建投资。借助于移动通信GPRS网络，今后阳江城区泵站实行联网管理成为可能。

3.2.2 保护装置的配置

微机保护装置一般采用一机一保，可以集中布景也可以分散布置。由于目前国内外微机保护装置的设计与生产技术都比较成熟，其保护功能及抗干扰能力都很强，因此，配1套LCU进行配置采用了中小型保护装置，并分别布置于相应的高压开关柜上，这样可以减少另外组屏的麻烦，接线和维护也方便。

4 结束语

采用现场总线结构，串行通信，MODBUS通信协议的分层分布式开放型的网络结构，具有结构简单、易于扩展、且使用和维护方便等特点，其安全稳定性完全满足要求，对运行人员的要求也不是很高，非常适合在中小型泵站微机监控系统中广泛应用。

在选配中小型泵站微机监控系统及保护设备时，无需一味地追求高档、大型和功能过于复杂的设备，而应根据用户的实际情况与需要，尽量选择那些能满足功能和可靠性要求，没有太多多余功能，结构相对简单、操作相对方便的设备，这样既可减少投资，也便于维护与管理。选定设备后，还要根据工程设备数量、安全要求、I/O点数、维护管理及土建等情况对其进行合理的配置，以达到既经安全又经济和方便维护与管理的要求。

本站微机监控系统通过合理配置和综合一体化，完成了对变压器、机组、进线线路等的电流、电压、电量、功率因数和机组状态、开关位置、保护情况、温度、绝缘以及水位、扬程、流量等所有参数进行实时监控或计算，并可实现自动控制与保护。

泵站用微机监控系统经过十多年的发展，技术已基本成熟，随着国家对城市防洪的高度重视，今后兴建的大型排涝泵站都已采用微机监控系统。阳江市正计划兴建装机总容量达4000KW的四围电排站，微机监控系统在马南站的实施，使泵站联网管理成为可能，这将大大提高泵站管理水平，并必将带来泵站工程管理体制的改革。

参考文献

[1]王春民.泵站微机监控系统综述[J].节水灌溉，2006（04）.

[2]康明华.自动化远程监控系统在金鸡拦河闸的应用[J].广西水利水电，2011（03）.

作者简介：成占五（1967，5-），男，本科，工程师，从事水利水电工程的施工与工程管理工作。