智能水电厂解决方案new.docx

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智能水电厂解决方案new

智能泵站解决方案

随着科技发展，现有泵站自动化系统逐渐显露出一体化及智能化程度低、标准差异大、综合协调能力差、水电安全防护较弱等问题，智能决策困难，难以实现泵站效率和效益的最大化。

天津水利电力机电研究所和烟台磐能电气控制系统有限公司在长期从事泵站自动化技术研究及应用的基础上，提出了集监测、控制、通信、管理、预警决策为一体的“智能泵站预警决策管理系统”的新概念，从泵站管理模式、统一现地测控技术、高级智能化决策辅助、泵站运行特性等展开研究，更加全面地使用计算机进行泵站智能化控制，形成了一个创新的整体解决方案，代表了泵站智能化技术的发展趋势。

智能化泵站主要服务于农业生产和生活供水，以泵站协调发展的‘无人值班’（少人值守）模式为基础，以通讯平台为支撑，以信息化、自动化、互动化、可视化为特征，实现“用水流”、“电力流”、“信息流”、“业务流”的高度一体化融合。

基本特征：

信息标准化、系统整体化、决策智能化。

智能泵站以＂坚强、统一、智能＂为指导思想，以＂统一标准、统一建模、统一平台＂为设计原则，实现灌区与泵站机组的安全经济运行、机组状态检修辅助决策和多系统联动等功能，提高机电排灌协调能力，解决了泵站效率和效益最大化问题。

设计特点

具有设计灵活、可扩展、符合国际标准的统一现地数据采集总线。

具有以数据中心为核心，构建插件式、开发、可扩展动态应用管理平台。

具有融合多类专家知识库与分析模型，辅助泵站运行调度，实现自诊断、自适应、自愈的智能化功能。

具有标准的第三方服务交互接口规范。

具有强化以防护为基础的应用安全体系。

具有可预警的决策管理智能化系统

具有可视化的统一信息展示发布平台。

以灌区调度为目标，实现梯度经济运行与一体化管理。

⏹总体结构

智能泵站总体上采用纵向分层、横向分区的体系结构，通过分布式面向服务的组件形式提供服务支持。

电站现场布置现地级自动化监控系统

现地级系统实现统一数字化信息采集

通过实时数据通用网络实现数据总线共享

采用国际电力标准实现总线数据传输

对于重要数据监控点设置冗余设备，保证运行过程的可靠性

⏹一体化管控平台

智能泵站一体化管控平台是整个智能泵站的核心，其具备数据统一存储、访问接口，提供一体化的应用

现地各系统通过标准的接口接入电厂网络环境，通过路由器与隔离装置实现生产管理大区的资源隔离，保证各区的应用安全。

实现基于一体化管控平台的泵站生产运行数据建模规范与存储标准。

实现基于一体化管控平台的面向服务组件模型容器管理，支持多业务模式的定制与发布，以及集成第三方标准服务接口的智能联动。

构建基于一体化管控平台的智能决策支持系统服务、组件发布、信息对外交互等基础功能，具有标准、开放、可靠、安全的技术特征，达到先进性高和适应性强的技术要求。

⏹业务应用

在一体化管控平台之上，实现系统的各种应用功能，覆盖泵站日常运行调度等各领域:

运行监控应用

经济运行应用

生产管理应用

大坝安全信息管理应用

培训仿真应用

状态诊断与检修应用

OA、档案管理应用

预警决策应用

基于标准服务接口的第三方智能联动应用，如工业电视、五防、门禁、消防等系统的联动

排灌区（泵站群）集控解决方案

梯级（泵站群）集控系统解决方案是针对国内梯级流域或不同流域内的泵站组群的控制需求，需要根据实时的水能资源情况，结合排灌区工农业用水需求及经济利益优化等因素，通过设立集控中心完成对各泵站主辅设备进行安全可靠、方便快捷的远程监视和控制操作，实现梯级泵站（泵站群）的自动控制和经济运行，提高其综合管理水平，发挥联合优化调度控制的优势。

天津水利电力机电研究所和烟台磐能电气控制系统有限公司在长期从事泵站自动化技术研究及应用的基础上，通过对泵站调度自动化技术进行深入研究，开发出梯级泵站计算机监控系统的整套解决方案，具有同一排灌区或不同排灌区内泵群站的水情／水调测报、多坝或坝群安全管理、电力安全调度、视频监控及应急会商调度指挥系统、远程集控生产运行管理、远程通讯及信息安全传输等系统功能。

⏹业务应用

远方控制调节策略及实现

在梯级（泵站群）集控系统中采用智能控制权、控制方式切换策略，控制权能在排灌区调度、集控中心、各泵站间按预先设定的策略进行智能切换，并能根据排灌区运行状况选择合适的控制方式，控制权、控制方式切换时能确保系统无扰动。

面对对象（同一流域梯级电站和不同流域电站群）的集控方式

对流域内的梯级电站进行集中控制和经济运行，可避免机组频繁启停和负荷大规模转移，优化分配梯级各电站机组出力，统一调节梯级各电站水头和水量，降低水耗、维持水量和电量相对动态平衡，实现发电效益最大化，发挥了泵站群联合优化调度的优势;对不同流域内电站群进行集中控制，可以取消或简化电站内的中控室及其他办公设施，通过集控中心完成对电站群的生产运行管理控制，由此减少运行值班人员，提高工作效率，改善工作环境，实现了“减员增效”的目的。

梯级联合事故应急处理及在线决策

梯级泵站机组事故停机，会造成梯级泵站流量失去平衡，同时也会造成排灌系统的用水失去平衡。

为确保排灌系统的稳定运行和梯级泵站流量平衡，梯级电站经济运行软件将迅速做出控制策略，启动相邻机组或相邻梯级泵站机组，尽可能地恢复原有的负荷平衡，并根据各梯级电站新的机组启停状况和负荷分配情况，重新计算梯级泵站流量平衡。

水情、水调检测和水库调度

在排灌区梯级的泵站集控中，由于涉及多个泵站的库区水位、实时雨水情数据等多方面的参数，从而建立完善的水调、水库监测系统，实施实时监视、处理、预测、过程控制和决策系统。

集控中心计算机监控系统根据各泵站、水情上传的相关数据，实现排灌调度的日常操作（对各泵站下达排灌调度指令）和监视。

梯级泵站的排灌调节由水情监测、水库调度和集控中心计算机监控系统共同实现。

安全监测

在集控中心对各泵站、大坝等建筑物的运行状况进行适时在线监测。

通过各种自动化监测技术及分析技术来监视及预警水工建筑物及其它建筑物的运行状况，保障泵站的安全运行。

远程数据传输系统

系统实现梯级集控中心、各电站管理部门、各电站现地控制单元的互连互通，保证语音、数据、视频等各类信息及时、有效、安全、准确的传输。

利用提供先进的网络管理，满足综合自动化系统对通信传输高速、高质量、高安全可靠的要求。

除主流光纤通信技术、微波通信技术外，还支持的其它通信技术有GSM、GPRS、CDMA等公用无线集群网络，并将卫星通信系统应用其中。

数据安全高效传输技术

根据电力调度网络二次系统总体防护的原则“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”，将集控中心，各泵站内部的计算机系统，分为“生产控制区”和“管理信息区”两大区域，两个大区之间的信息传输，对进出数据进行统一集中管理，进一步保障系统间数据交换的安全性。

另外系统可实现不同通道状态实时在线监测及不同通道的自动冗余切换，采用WAN或VLAN技术、硬件及软件加密技术确保网络传输系统安全、可靠、上送数据采用压缩算法实现快速和高效传输，采用断线续传技术保证集控数据的连续性。

视频监控及会商

集最先进的VoIP技术、网络通信技术、视频压缩技术、流媒体技术和自动化技术为一身为调度系统、水电成各系统提高安全技术防范措施，增强对突发事件的快速反应能力提供了有利的技术保障，从而使得监控的管理与维护变的更加容易。

远程集控生产运行管理

充分利用梯级集控系统和MIS系统的资源，将两者有机的联系起来。

提高梯级群的生产运行管理水平。

集控中心管理人员和各电站运行管理人员通过WEB系统调阅各种专业和综合的信息画面，浏览各类数据报表，了解梯级流域各电站的运行情况。

系统可以在中心综合数据库的基础上进行各种高级分析和辅助决策，为运行管理部门进行分析、统计并为集控中心生产调度部门提供必要的运行数据和图表。

远程WEB浏览系统

采用MVC的设计理念和Jsp+Servlet+Applet+JavaBean的实现技术，应用tomcat为web服务程序的发布工具；web浏览系统作为B/S构架的监控信息发布平台，采用XML技术对信息结构进行分类分层管理。

实现在任何一台终端上，通过上网方式访问服务区站点，查询报表、曲线、一览表、追忆表等历史数据，实现历史数据的远程查询、实时各类画面远程浏览功能。

小水电综合自动化解决方案

小水电综合自动化解决方案主要应用于最大单机容量在25MW及以下的小型泵站，以智能化的软件和集测控、自动准同期、交流量采集与测速、公用与辅助设备控制、励磁系统、调速系统、保护等功能为一体的小水电综合自动化装置为核心产品。

结合现场的实际需求，可集成泵站自动化所必需的自动化所必需的自动化原件、直流系统等自动化子系统（产品），并可根据项目建设的特点提供项目总包、现场施工及施工管理、设备安装调试、技术咨询等服务，是实现小泵站（含电厂群）综合自动化的最佳选择。

按照应用场合的不同，全系统的产品可分为站级上位机子系统、现就地子系统和集控子系统（可选）构成，对应于厂站层、现地层和集控层。

三者之间的应用关系如下图：

站级上位机子系统主要由站级监控系统软件和支撑硬件构成。

站级上位机监控软件主要采用自主研发的基于Windows平台的EC2000系统软件、基于JAVA技术研制的跨平台的NC2000系统软件等，也可根据用户的特殊需求采用其他成熟的监控系统软件。

支撑硬件包括计算机、语音装置（音响）、逆变电源/不间断电源、网络设备、对时系统、通讯设备、打印机以及控制桌椅等构成。

站级上位机子系统安装与电站中控室。

目前采用自主研发的监控软件构建的上位机子系统已经成功应用于数百个电厂，其中小泵站的应用已覆盖全国26个省市自治区，并已经出口到越南、印度、斐济、肯尼亚等国家。

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主要功能

站级上位机子系统主要完成整个电站的监测和控制功能。

主要监控对象包括水轮发电机组、主变压器、厂用变、线路、公用及辅助设备等，主要监测、监视对象包括水轮发电机组效率上下游水位、流量、雨情以及监控系统运行状态等。

主要功能如下

数据自动采集和处理

设备的安全监视及时间报警

监控系统自诊断、自恢复

监控对象的控制与调节功能

简单易用的人机接口

具有丰富的通信接口和软件模块

具备远程诊断功能

实时性好，支持模拟光字牌

功能完善，便于电站运行维护管理

完整的水情测报计算功能

现地子系统

现地子系统中，大部分安装于现地机旁，少部分集中布置于中控室。

现地子系统主要以自主研发的SJ-100型小水电综合自动化系统为主体，配置以采用MB40iPLC全系列智能模件为主。

特殊要求时，也可根据项目的要求，采用其他品牌的设备。

现地子系统中，各个功能也不尽相同。

按照功能单元的区分，主要功能介绍如下：

现地监控单元

　现地监控单元主要由MB40iPLC实现泵站个设备的控制，主要配置电源模件、ＣＰＵ模件、开入／ＳＯＥ模件、开出模件、模入模件、温度量模件、交采测速模件、同期模件以及自动准同期模件等构成。

水轮机调速单元

　　水轮机调速单元主要由MB40iPLC的ＧＯＶ７００系列调速功能模件来实现，主要配置电源模件、ＣＰＵ模件、开入模件、开出模件、模入模件以及测频模件等构成。

发电机励磁单元

　　发电机励磁单元主要由MB40iPLC的ＭＥＲ８００系列励磁功能模件实现主要配置电源模件、ＣＰＵ模件、脉冲模件。

励磁单元的功能和性能完全满足国家和行业内的技术要求。

保护单元

　　针对现场的不同要求，可提供ＭＢ１００系列保护装置和基于MB40iPLC的ＲＬＹ１００系列保护模件两种类型的保护，全部保护性能指标优于行业标准。

其中MB40ＲＬＹ系列保护模件主要由电源模件和主控模件构成。

公用及辅机控制单元

公用及辅机控制单元，可根据用户和现场的要求，对大功率的公用或辅助设备配置采用进口或国内优质的交流接触器及软启动器，对于小功率的设备则无需配置软启装置。

辅机控制箱的结构及安装方式可用户定制。

集控子系统

⏹系统概述

集控子系统采用跨平台的面向对象的TPN8000计算机监控系统软件。

TPN8000监控系统软件采用分布式对象计算技术，从规划、设计到软件实现都使用了面向对象和跨平台技术。

遵循多种国际标准，具有充分的开放性、可扩展性和异构平台适应性。

TPN8000计算机监控系统软件提供完整的组态工具，采用符合国际及国家标准的接口，充分考虑电力二次系统安全防护问题，并提供多种高级应用软件。

主要功能

集控系统对于接入的电站的主要功能有：

数据采集和处理

运行监视和事件报警

人机接口联系及操作

控制与调节

完备的数据通信功能

系统时钟同步

系统自诊断和自恢复

运行维护和管理

ONCALL及报警功能

WEB浏览功能

AGC、AVC、EDC等高级应用功能

典型应用

内蒙古阿拉善盟巴彦浩特新井水源地供水工程

本套控制系统应能满足对整个水厂所属的一至三级供水加压泵站、14眼水源井、配水厂区、三个水库、10个观测井、50个城区压力监测、新旧计算机系统连接等各子系统的运行过程进行统一监视控制的目的,使之能够安全、可靠、经济的运行。

泵站电气设备改造涉及现场施工、微机监控系统、保护系统、自动化元件、微机励磁系统、高低压开关柜、动力电缆、视频监控系统等、以及泵站内一些辅助设备等。

通过智能泵站改造，可以及时、准确的调度闸门和水泵机组的就地和远程自动控制，大大提升泵站生产管理水平和层次，合理调配流域水资源实现排灌、水库与泵组的安全经济运行；可以提高大型泵站群组的快速响应能力，为灌区防洪减灾起到了重要的保障作用，

一是通过对自动水雨情信息监测点的建设，极大地提高了水情、雨情的测报能力和优化调度水平，提高了灌排工程的安全可靠性。

二是通过监控灌区水情和水量信息的能力，使灌溉逐步向科学、合理配置用水的方向转变，提高了灌溉效率，为灌区科学合理用水提供了保障。

三是通过预警决策管理信息化建设，通过对水雨情等信息自动监测，闸门自动测控，泵站自动监视监控工作，并通过用水管理系统、工情GIS地理信息系统、水费管理系统等业务软件的应用，实现以“计算机管理为主，人工为辅助”的新型管理模式，为灌区精确调度、快速反应、科学决策提供了现代化手段，特别是在突发事件发生时充分展示了预警信息系统的作用，提高了灌区的管理水平。

四是通过预警决策管理信息化建设，在灌区建立了水费管理系统，实行计划用水，实时供水，按方计费的工作体系，减少了收费环节，降低了供水成本，同时增加了水费计收的透明度，用水户满意，提高了水费收取率。

五是提高了灌区技术管理人员业务素质，工作环境得到改善。

智能化泵站系统平台的开发采用层次化得模式，利用发错的方式系统可方便的基础各种泵站业务逻辑，支持规模化的系统开发以扩展，系统主要分为现地自动化层、数据支持层、应用服务层、信息发布层。