6.3 控制保护及通信

6.3.1 自动控制与监视

新涌水闸—泵站位于钟村镇广州新客站地区，泵站为排涝泵站，设置3台130kW排涝水泵。水闸工作门为1孔平面滑动钢闸门，由1套固定式电动葫芦启闭。

为使水闸—泵站安全、可靠的运行，满足闸门及时启闭和根据水位自动运行的要求、满足泵站机组迅速开停的要求，同时实现对水闸—泵站发生的各种事故或故障能自动作出迅速而准确的反应（事故跳闸、紧急停机、备自投等）、及时发出相应的信号等功能，根据具体情况和目前国内泵站自动控制系统普遍采用的模式，并考虑具有一定的先进性，选用计算机监控系统作为本水闸—泵站的自动控制系统方案。

泵站设集中控制室，各主要设备均可在集中控制室监控。为方便在集中控制室了解水闸泵站的现场环境和设备情况，设置视频监视系统，摄像机分别安装在水泵室、厂区、水闸前后等位置。

新涌水闸—泵站监控、监视系统的总体设计原则遵循：经济实用、安全可靠、技术先进、易于维护、节能环保。

设计遵循国家最新版本的相关规程规范。

地处雷电活动频繁地区，现地监控系统和视频设备设置防雷保护，在施工时应按照相关规程规范做好防雷接地。

6.3.2 计算机监控系统的结构

计算机监控系统分为三层：水闸泵站主控层、泵站LCU监控层和现地控制层。主控层采用1台站级计算机兼操作员工作站和附属设备作为水闸泵站的控制中枢。泵站监控层设1套公用LCU，由1套可编程控制器（PLC）构成，并配置触摸显示屏（LCD）作为人机界面，分别对泵站3台机组及附属设备和公用设备进行监控。现地控制层为水泵电动机控制柜、水泵进口工作闸门控制箱、检修水泵控制箱、水闸现地控制柜等。计算机监控系统网络拓扑结构采用工业以太网。

控制的优先权为：现地控制层最高，泵站LCU监控层次之，泵站主控层最低。

泵站公用LCU由PLC组成，其CPU为双机热备型式。水闸控制配置常规PLC。PLC具备以太网接口，可直接接入监控系统的工业以太网。

6.3.3 计算机监控系统的功能

6.3.3.1 主控层

主控层设在泵站中控室内，包括1套主机/操作员站（微机工作站），并兼作数据库服务器和操作员终端，1台以太网交换机，1台A3网络激光打印机，1套UPS电源装置，1套GPS时钟系统用于监控系统设备和保护系统设备的时钟同步。

主控层通过网络与泵站LCU监控层和水闸现地控制层进行数据交换，对水泵和水闸进行集中控制，监视各设备的运行工况，并具有事故报警、自动生成管理报表、系统自检等功能。

UPS电源负荷统计见表6.3-1。

6.3.3.2 泵站监控层

泵站监控层设1套公用LCU，由PLC组成。公用LCU柜布置在泵站中控室内，通过I/O接口采集现地控制层送出的各种电量和非电量信号，通过网络上送主控层；经网络接收主控层的控制指令，通过I/O接口下发到现地控制层，对现地各类设备进行集中控制，并实现泵组与附属设备开停机的逻辑控制。在主控层故障退出的情况下，通过LCU柜上的LCD，亦可对现地设备进行监视和控制。

监控对象主要包括以下内容：①10kV配电装置；②泵组启停及运行监测；③主变压器运行监测；④0.4kV配电装置；⑤220V直流电源系统；⑥检修排水泵；⑦水位、流量等非电量监测；⑧水泵进水口闸门控制及监测。

6.3.3.3 现地控制层

（1）水泵电动机控制柜：柜内安装水泵电动机的主回路设备和控制回路设备。电动机采用软启动方式。水泵电动机采用以泵站公用LCU和主控层控制为主、现地简易常规控制为辅的控制方式。现地柜接收泵站公用LCU发来的控制命令、送出水泵电动机运行状态、工作电流、软启动器故障信号等需要监视的各电气量。当LCU或主控层退出时，可在现地通过水泵常规控制回路对水泵进行启动/停机操作。

泵组启动可在集中控制室远方顺控也可在现地控制柜手动启停，水泵电动机控制柜布置在主厂房水泵电动机机旁。

（2）水泵进口工作门控制箱：进口工作门启闭机为电动螺杆启闭机，控制方式采用现场手动和集中控制室远方自动启/闭。现场和集中控制室均可显示闸门位置高度。现地控制箱布置在闸门的启闭机旁。

（3）检修水泵控制箱：泵站设2台检修水泵，采用常规和水位自动控制。

（4）水闸现地控制层：水闸工作门采用以主控层控制为主、现地控制为辅的控制方式。现地控制层控制核心为带以太网接口的PLC。水闸现地控制柜上分别安装PLC、启闭机电气主回路设备、控制回路设备。水闸现地PLC直接与主控层通信，通过网络接收主控层发来的控制命令以实现远方控制，送出闸门开度、启闭机运行状态、闸前和闸后水位等需要监视的各电气量和非电气量信号。现地控制柜设置简易常规控制回路，当PLC或主控层退出时，可在现地通过简易常规控制回路对水闸工作门进行开启/关闭操作。

在水闸前后各安装1套水位测量传感器，信号接入PLC，用于工作闸门自动运行控制和实现在泵站控制室远方水位监视。

6.3.4 继电保护及计量测量

为保证电气设备的安全可靠运行，根据《泵站设计规范》（GB/T 50265—2010）及《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB 14285—2006）的规定，对泵站继电保护系统进行配置，保护装置选用国内成熟的定型微机保护装置。

6.3.4.1 主变压器保护

每台变压器各装设1套微机型保护装置，此装置布置在10kV配电装置上。保护配置如下：

（1）电流速断保护：作为变压器发生相间短路故障的主保护，保护瞬时动作于跳开变压器两侧断路器，并发出事故信号。

（2）过电流保护：作为变压器发生相间短路故障的后备保护及低压侧单相短路故障保护，保护延时动作于跳开变压器两侧断路器，并发出事故信号。

（3）过负荷保护：用于防止变压器过载而引起的过电流，保护延时动作于发出故障信号。

（4）温度过高保护：用于防止变压器因温度过高而引起的过负荷，保护延时动作于跳开变压器两侧断路器，并发出故障信号。

6.3.4.2 水泵电动机保护

新涌泵站的水泵电动机属于低压电机，不装设专门的微机型保护装置，电动机主回路断路器采用电子式脱扣器，实现电流速断、过流、过负荷及接地等保护。电动机软启动器带有堵转保护、欠载保护、相不平衡保护及大电流保护等。

6.3.4.3 10kV站用变压器保护

采用跌落式熔断器作为短路和过负荷保护。

6.3.4.4 备用电源

2台主变互为备用，0.4kV侧为单母线分段，采用微机备自投装置。当任一路10kV进线失去电压或任1台主变故障时，装置动作自动投入0.4kV分段开关。备自投装置只允许投入1次。

微机备自投装置布置在0.4kV配电装置上。

6.3.4.5 计量、测量装置

新涌泵站10kV进线采用多功能电度表计量方式。站内所有主要电量的测量和计量采用综合电力仪表。非电量和各类信号如事故信号、故障信号、位置信号等均接入计算机监控系统。泵站的各种信号由设在集中控制室的公用LCU采集、显示、告警和上传。水闸的各类信号由水闸PLC采集并上传。

集中控制室操作员站可以显示主要设备的运行状态、断路器的位置信号、水闸开度、闸前后水位等各种电量和非电量。

6.3.5 直流系统

泵站设置1套220V直流电源系统，为10kV断路器的控制操作和微机保护测控装置提供电源。

直流系统采用智能高频开关直流电源成套装置，包括80Ah免维护铅酸蓄电池组、充电浮充电装置、绝缘监视、电压监视、信号、保护及馈电等组成部分。

直流系统装置及蓄电池组屏安装，该屏布置在集中控制室。

6.3.6 视频监视系统

为能在集中控制室了解水闸和泵站的现场环境和设备情况，设置视频监视系统。前端设备包括：在水闸前和闸室、高低压开关柜室、主厂房和水泵进水闸以及厂区主要位置安装的摄像机（包括云台、编解码器、专用照明装置等）。后台设备为在集中控制室配置1台8路硬盘录像机（视频监控主机）和1套视频监视器（21″液晶显示器）。

各摄像机采集的视频信号经过处理通过缆线接入视频监控主机，完成前端设备和图像切换的控制、云台和镜头的控制、系统分区控制和分组同步控制以及图像检索与处理等诸多功能，通过视频监视器可监视前端监控点的任意图像及监控系统运行控制参数。

视频监视兼有厂区保安功能。监视图像的显示方式可任意设定为人工调度显示或自动循环显示。

6.3.7 通信

新涌泵工程为改建泵站和水闸，考虑到当地公用通信网络比较发达暂不考虑设置专用通信系统，就近接入市话通信网，并配置移动电话，接入本地公用移动通信网。

6.3.8 主要设备选择

电气二次主要设备见表6.3-3。