一、概述



　　張家口發(fā)電廠為北京最主力供電廠，全廠8臺(tái)300MW機(jī)組。其水源地一、二期工程共26口井，分別于1989年、2000年投入運(yùn)行，提供8臺(tái)機(jī)組發(fā)電用水及消防、生產(chǎn)和全廠職工生活等用水。水源地供水系統(tǒng)設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)是直接關(guān)系到全廠安全發(fā)供電以及全廠職工生活保障的大問題。能夠進(jìn)行可靠的啟停控制及各種參數(shù)的及時(shí)準(zhǔn)確反饋是確保供水設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。水源地井位啟停控制及電流反饋設(shè)備均是80年代初技術(shù)及產(chǎn)品，部分為電纜控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很多環(huán)節(jié)都存在著很多問題。再加上設(shè)備本身質(zhì)量差、絕緣強(qiáng)度低，所以導(dǎo)致多次發(fā)生電氣事故，存在的主要問題如下：



　　(一) 水源地各井位具有地理上分散、空間遠(yuǎn)距離，現(xiàn)有20口井位控制系統(tǒng)采用長距離架空電纜遠(yuǎn)方控制，最長的控制電纜約5.05公里，由于電纜距離長加上風(fēng)吹日曬，控制電纜的老化狀況極為嚴(yán)重。由于電纜絕緣老化，以至于啟一臺(tái)泵，多臺(tái)水泵聯(lián)啟，停一臺(tái)泵多臺(tái)水泵聯(lián)掉。由于二次電纜線路沿途經(jīng)過的地面情況復(fù)雜，經(jīng)常遭受雷擊損壞，導(dǎo)致深井泵控制失靈。



　　(二) 目前由于控制電纜絕緣損壞嚴(yán)重，已經(jīng)沒有備用通道，重新敷設(shè)控制電纜費(fèi)用較高。而且現(xiàn)還有6口井不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制，需運(yùn)行人員到就地進(jìn)行啟停操作，故障時(shí)經(jīng)常造成越級(jí)跳閘，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。



　　(三) 掉泵及泵電機(jī)運(yùn)行出故障不知道，改造后提高了對(duì)此的響應(yīng)速度。



　　(四) 現(xiàn)對(duì)井位的各種運(yùn)行參數(shù)除電流外其他都無法監(jiān)視，設(shè)備改造后，將對(duì)井位電機(jī)電流、電壓、溫度、壓力以及流量等運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。



　　(五) 中心泵房處機(jī)電設(shè)備（10KV段，380V段，各升壓泵出口電動(dòng)閥）尚無監(jiān)控，改造后此部分一起并入總的監(jiān)控系統(tǒng)。



　　(六) 廠區(qū)對(duì)水源地處設(shè)備運(yùn)行狀況了解方式傳統(tǒng)落后（通過電話詢問方式），改造后廠區(qū)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)均可查詢水源地處設(shè)備運(yùn)行狀況。



　　二、改造方案



　　(一) 簡介



　　水源地井群監(jiān)控系統(tǒng)采用北京大唐興業(yè)國際控制技術(shù)有限公司的DT-MCS遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)為集傳感技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的高科技遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠成功的解決人工遠(yuǎn)程啟動(dòng)停止水源井水泵的不便與危險(xiǎn)，同時(shí)大大地提高了測量精度，使運(yùn)行人員在中心泵房通過計(jì)算機(jī)可隨時(shí)直觀地監(jiān)視和控制水源地各井位泵運(yùn)行狀況。從根本上解決了運(yùn)行人員工作多年的問題——掉泵不知道，變壓器被盜無報(bào)警；另外，通過水源地到生產(chǎn)廠區(qū)的光纖電纜的鋪設(shè)，可將水源地各井位運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)綇S區(qū)網(wǎng)控中心，網(wǎng)控人員視情況，通過權(quán)限的設(shè)置，可對(duì)水源地各井位進(jìn)行控制，提高水源井整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行管理水平。



　　(二) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及實(shí)現(xiàn)功能



　　1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)



　　水源地中心泵房為本系統(tǒng)的控制中心，由工控機(jī)、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備共同構(gòu)成中心主站，水源地各井位泵房為分站，中心泵房統(tǒng)領(lǐng)各分站，通過中國移動(dòng)的無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的通訊，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各井位泵的遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和控制。



　　結(jié)構(gòu)示意圖：



　　

2. 系統(tǒng)工作原理



　　在水源地各個(gè)井位安裝一臺(tái)遠(yuǎn)方遙控箱，控制箱內(nèi)核心設(shè)備為RTU(Remote Terminal Unit)、DTU(Data Transmit Unit),RTU采集現(xiàn)場設(shè)備信息， DTU將此信息從控制箱經(jīng)移動(dòng)公網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，最終傳至泵房監(jiān)控服務(wù)器，服務(wù)器將獲得的信息進(jìn)行存儲(chǔ)，分析，轉(zhuǎn)發(fā)，輸出等動(dòng)作。正常的系統(tǒng)操作在泵房的客戶端和網(wǎng)控的客戶端。



　　3.系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入方式



　　數(shù)據(jù)中心部分的網(wǎng)絡(luò)接入方式的選取在整個(gè)無線超遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的實(shí)施過程中占尤為重要的一環(huán)，選好則將事半功倍。



　　1） 一期的網(wǎng)絡(luò)接入方式（一期僅上了3個(gè)泵站）



　　針對(duì)一期無光纜接入計(jì)劃，而泵房又無直撥外線（接入直撥外線要由網(wǎng)通拉幾公里的電話線），經(jīng)協(xié)商我們采用了中國移動(dòng) GPRS APN 業(yè)務(wù)。如下圖



　　

實(shí)際的物理鏈路簡化為下圖



　　



　　APN(Access Point Name)，即“接入點(diǎn)名稱”，是用來標(biāo)識(shí)GPRS的業(yè)務(wù)種類。本系統(tǒng)中每個(gè)無線設(shè)備均內(nèi)插一張APN無線上網(wǎng)卡，這樣每套含卡的設(shè)備在移動(dòng)公網(wǎng)內(nèi)均有一固定IP地址。因具有相同接入點(diǎn)名稱的卡其IP在同一網(wǎng)段下，由此，數(shù)據(jù)中心對(duì)各下位站點(diǎn)便可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的串口透明訪問了。



　　采用此方式后系統(tǒng)解決了數(shù)據(jù)中心有線網(wǎng)絡(luò)接不入的問題，使水源地系統(tǒng)在中國移動(dòng)公網(wǎng)內(nèi)自成一個(gè)小型局域網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)自身出不去，外網(wǎng)進(jìn)不來，保證了系統(tǒng)的內(nèi)外隔絕，保證了數(shù)據(jù)的安全與系統(tǒng)的穩(wěn)定。



　　2） 二期網(wǎng)絡(luò)接入方式



　　我廠水源地二期改造網(wǎng)絡(luò)接入方式為光纜接入。



　　

2） 二期網(wǎng)絡(luò)接入方式



　　我廠水源地二期改造網(wǎng)絡(luò)接入方式為光纜接入。



　　

光纜加固定IP保證了數(shù)據(jù)中心的帶寬，因加了硬件防火墻且屏蔽了無用端口，同樣保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定。



　　4.現(xiàn)場硬件部分



　　本系統(tǒng)現(xiàn)場分為兩類：遠(yuǎn)方各井位和中心泵房處



　　1) 遠(yuǎn)方各井位



　　遠(yuǎn)方每口井位都放一遠(yuǎn)程控制箱,結(jié)合系統(tǒng)功能，其內(nèi)核心設(shè)備為RTU和DTU.



　　現(xiàn)場控制器RTU



　　現(xiàn)場控制器RTU是系統(tǒng)最核心的硬件，它的優(yōu)劣直接決定著系統(tǒng)品質(zhì)的高低。本系統(tǒng)所采用的RTU北京騰控科技的MDS104，它是一微機(jī)監(jiān)控、保護(hù)單元，是針對(duì)高低壓電力監(jiān)控保護(hù)、配網(wǎng)監(jiān)控保護(hù)、用電監(jiān)控保護(hù)；化工、油田集轉(zhuǎn)油站、水源井、揚(yáng)水泵站遠(yuǎn)程控制等存在眾多三相用電的場合而專門開發(fā)的一種專門適用于三相交流電監(jiān)控、保護(hù)的測控、保護(hù)單元。



　　MDS-104功能特點(diǎn)



　　 三表法測量準(zhǔn)確測量三相交流電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)、零序電流、零序電壓等電參量，快速數(shù)據(jù)刷新速度100次/S。測量數(shù)據(jù)刷新25次/S,也可以接成兩表法使用，兩表法下無法進(jìn)行負(fù)序保護(hù) 。



　　 具有4路獨(dú)立的開關(guān)量輸出，可以作為遙控、跳閘或者告警。



　　 6路開關(guān)量輸入，也可以作為脈沖量輸入。



　　 4路隔離直流采樣,可以接各種變送器；



　　 2路RS232/RS485通信接口，支持MODBUS規(guī)約。



　　 FFT算法，可計(jì)算1－7次諧波。



　　 三相異步電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)、不平衡（負(fù)序過流）保護(hù)、接地（零序過流）保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、反時(shí)限過負(fù)荷（熱過載）保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、故障范圍判別等。



　　 線路三段過流速斷保護(hù)，反時(shí)限速斷保護(hù)，自動(dòng)重合閘可以通過正序和負(fù)序電流的計(jì)算，了解當(dāng)前電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，防止電網(wǎng)事故導(dǎo)致相序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)燒毀。



　　2) 數(shù)據(jù)通信設(shè)備GPRS DTU



　　系統(tǒng)DTU選擇為北京計(jì)算中心的MD600G,它是一款超高性能、超穩(wěn)定、適用于在氣候條件惡劣的地區(qū)使用、配備完善本地和遠(yuǎn)程調(diào)試功能的GPRS DTU產(chǎn)品。提供單獨(dú)的RS232配置/本地調(diào)試串口及標(biāo)準(zhǔn)RS232/485數(shù)據(jù)接口，與用戶設(shè)備即插即用；硬件設(shè)計(jì)符合電工電子產(chǎn)品低溫GB/T2423.1、高溫GB/T2423.2的要求，MD600G可以快速連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)串口到Internet遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)透明傳輸。



　　DTU具體的配置工作如下：



　　a.配置接入點(diǎn)名稱(APN方式)



　　b.配置數(shù)據(jù)中心



　　c.配置數(shù)據(jù)中心端口



　　d.配置傳輸協(xié)議



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