7 闸门监控系统
7.1 闸门监控系统设计原则
（1） 监控系统本着安全、可靠、经济、实用的原则，按无人值班、少人值守进行总体设计，按全计算机监控系统投入后能实现闸门的“无人值班”（少人值守）进行设计、配置。
（2） 用先进的技术和设备，以成功的经验，满足无人值班（少人值守）的要求。并考虑在闸门监控系统和水情、综合监控系统之间进行通讯，以实现工程信息化系统遥信、遥测、遥控、遥调和遥视的功能。
（3） 系统应高度可靠，不但其本身的局部故障不会影响现场设备的正常运行，而且系统的MTBF 、MTTR 及各项可用性指标均达到部颁《水电站计算机监控系统设备技术要求》的规定。
（4） 系统主要硬件设备采用进口原装设备。
（5）三个泉和小洼漕倒虹吸必须考虑进、出口闸门的联合调度，确保安全运行。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。
7.2 系统规模
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。系统分为三层，第一层是信息中心（调度中心），第二层是信息分中心（调度分中心），第三层是各监控站。其中：
信息中心站：1个。 新疆额河建设管理局。
信息分中心站：5个。500水库管理分中心、沙漠管理处分中心、三个泉管理处分中心、顶山管理处分中心、635管理处分中心。
闸门监控站布置及数量如下表：
共建34个闸门监控站110孔闸门，其中2个闸门监控站、7孔闸门已建。对已建闸门监控站要考虑接入。闸门监控系统只做节、退、分水闸，检修闸不做。
闸门监控站现地监控单元LCU 与通信工作站之间通信采用以太网通信方式，以太网接口由光缆通信设备ADM 提供（光缆通信已建完），通信速率2M. 。
635水库导流洞和发电洞、总干3km 分水闸、总干渠0+227节制闸、苏鲁沟节制分水闸、500水库进水闸现有通信条件为电话线，为了充分实现闸门远方监控功能，建议提供以太网接口。
7.3 系统结构
7.3.1总体结构
新疆引额供水工程闸门计算机监控系统采用基于Windows NT/Windows2000操作系统的全分布开放系统结构。
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。闸门监控系统分为三层，第一层是建管局调度中心，第二层是管理处调度分中心，第三层是各监控站。按照不同的控制优先级别来划分，第三层的控制优先级别最高，第二层其次，第一层的控制优先级别最低。
信息化系统建设有：建管局调度中心，500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。
通信通道采用光纤网络结构，以网络的方式通讯，其特点为速率较高，抗干扰性能好，可靠性较高。
7.3.2 系统组成
建管局调度中心
建管局调度中心设备包括：主机/操作员工作站、工程师工作站兼培训工作站、通信/ON-CALL系统工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
设备功能描述如下表：
管理处调度分中心
调度分中心包括：500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。各分中心设备包括：主机/操作员工作站、通信工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
设备功能描述如下表：
● 监控站
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU ），每套现地控制单元（LCU ）由1个至3个机柜构成，控制核心的设备为PLC 。LCU 主要完成对各生产对象的数据采集处理及显示与安全监视、控制、数据通信、系统自诊断等，其设计能保证当它与主控级（所属调度分中心与/或建管局调度中心）系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。当其与主控级恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理。
LCU 都实现现地的自动控制，并实现当地人机接口功能；自动控制的过程由PLC 来完成；此外LCU 配有必须的把手按钮和指示灯，以备在自动控制方式不能实现时的手动控制。
每套闸控站闸门LCU 盘柜包括控制柜和启动柜两个部分。设备配置原则如下： ⏹ 每套LCU 配置一套PLC 采集控制单元，用于闸门及启闭机的状态数据采集
与控制，并负责闸门LCU 与主控级的通讯。
⏹ 每套LCU 配置1块触摸屏、电压表、电流表、和1套手动操作按钮、把手、
指示灯等人机接口设备。
⏹ 每套闸门配置一套开度仪，用于将闸门开度信号通过4～20mA 接入PLC 采
集单元中。同时LCU 启动柜配闸位现地显示仪，开度仪配收绳器直接测量闸门位置。
⏹ 每套闸门配置一个单相电压以及电流变送器，将电压电流信号采集到PLC 中。 ⏹ 以实现对闸门电压电流的监视，当出现电机电压、电流异常情况时实现对闸
门的保护。
⏹ 每套闸门配置一个CT ，用于将闸门的电机电流进行变比，从而接入电流变送
器中。
⏹ 每套闸门配置1套电机启动设备，包括空气开关和接触器等。 闸门LCU 结构布置示意如下：
控制柜柜内主要设备：
1.开关电源 2.ＰＬＣ
3.触摸屏 4.继电器
启动柜柜内设备：1.电压、电流表2.开度显示仪表
3.指示灯、按钮、把手4.空气开关、接触器等5.启动设备
闸门LCU 盘面布置示意图
对于635枢纽、总干渠已建的闸门自动化远控系统，保留原来的系统不变，通过其上位机与将新建的闸控系统的通信工作站通讯，实现监控信息的上传并接受建管局调度中心和所属调度分中心操作员站的操作命令。 7.3.3 节制闸、退水闸、分水闸监控站硬件配置
节制闸、退水闸、分水闸闸门监控站均设现地控制单元（LCU ），其控制核心为可编程序控制器（PLC ），还包括隔变、开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、CT 及电量变送器、闸门开度仪等。PLC 带有以太网接口，直接接入各监控站的交换机。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远（超过100米）的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。主要设备配置如下：
7.3.4 小洼槽、三个泉倒虹吸的闸门控制系统
7.3.4.1 关于倒虹吸的安全运行
引额供水工程南干渠小洼槽、三个泉倒虹吸的安全运行，对倒虹吸的各种数据量、状态量的监测和闸控策略的要求相当严格，闸门监控系统将对入口的水位、出口的流量、闸位等进行在线监测，同时还根据预定的设计参数、工程监测系统提供的数据信息以及运行策略，合理调节入口闸门、出口闸门的启闭和开度，使与倒虹吸运行安全相关的参数控制在允许范围内，特别是出口闸的控制要求反应速度快、开度控制精度高。
根据设计的倒虹吸安全运行策略：在供水过程中，当管道流量发生变化时，要立即启动出口液压启闭机，并且严格控制闸控速度调节流量；在停水过程中，对出口流量进行监测，直至流量为零时，才能关闭出口闸门。由此可见，流量监控在倒虹吸闸控中起着非常重要的作用，在倒虹吸出口闸前，安装4声路超声波流量计，能够保证较高的流量测量精度，采用一拖二配置，一台主机同时测量两条管道流量。
考虑到入口、出口水位的实时信息对倒虹吸安全运行的重要性：在供水过程中，
当入口水位过高或过低时，通过及时调控入口启闭机调节流量，避免出现管压过高或入口的不满流工况，在倒虹吸二个入口各配置一台超声波水位计和一台水位，互为备用确保安全；在停水的闸门联动过程中，出口池溢流信息必须实时采集，监控可采用来自水情系统的实时信息。
7.3.4.2 倒虹吸闸门监控系统
三个泉倒虹吸、小洼槽倒虹吸入口、出口闸的联动通讯采用专用光纤以太网为主，同时主干光纤网备用，通过冗余切换，形成互备，可靠性较高；倒虹吸闸控系统结构见下图。
倒虹吸闸控系统图
7.3.4.3 倒虹吸进、 出口闸门监控站的系统配置
小洼槽倒虹吸进、 出口和三个泉倒虹吸进、出口闸门站所属于三个泉管理处管辖，其中小洼槽进、出口具备网电接入，三个泉倒虹吸进、出口，不具备网电的各闸门点闸门启闭均使用发电机供电。
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU ），其控制核心为可编程序控制器（PLC ），包括开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、电压及电流变送器、CT 、闸门开度仪、入口水位计、出口流量计等。PLC 带有双以太网接口，一个接口直接接入各监控站的交换机；另一接口连接
专用光纤通讯网络实现倒虹吸进、 出口闸门监控站LCU 之间的信息交换。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远（超过100米）的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。主要设备配置如下：
7.4 监控方式
(1) 建管局信息中心远方监控：
能在建管局信息中心内通过主机/操作员工作站或GIS 综合监控系统对接入本系统的闸门进行远方监控；
(2) 管理处信息分中心远方监控
能在工程管理处通过主机/操作员工作站或水情及综合监控系统对整个辖区的闸门进行远方监控，使得运行人员在管理处就可实现对整个辖区闸门的控制和监视。
(3) 现地监控
在设备投运期间，闸门检修期及远方监控方式发生故障等情况下，能通过各闸门的现地控制单元直接对闸门进行监控。
现地控制与远方控制相互闭锁，以保证系统运行的可靠性和安全性。
7.5 监控对象
(1) 监控范围
引额供水工程各工作（事故）闸门。倒虹吸进水闸、出口闸、冲砂退水工作闸
(2) 控制量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的控制。
(3) 监测量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的监测，电源电压、电流上下限信号、告警信号、闸门开度、水位、流量等。
7.6 系统性能
7.6.1 实时性
闸门监控的实时性包括两个主要部分：一部分是闸门运行的各种监测信号必须能及时的由闸门现场控制部分传到工程管理处的主机/操作员工作站中。另一部分是由
主机/操作员工作站发出的控制命令必须能及时的发到闸门现场控制部分，控制闸门运行。
7.6.2 可靠性
设备能适应本工程的工作环境，具有足够高的抗干扰性能，能长期可靠地稳定运行。
7.6.3 安全性
系统的安全性主要由系统结构保证。要保证各节点独立，每节点的退出不影响系统的其它部分，或者说对系统的影响最小。
计算机监控系统有判断不合适或者不希望的动作和状态的能力，其结果将产生报警或拒绝执行或两者兼有。安全性包括以下两个方面：
1、操作安全性
a. 为系统每一功能和操作都提供检查和校核；
b. 当操作有误时能自动地闭锁并产生报警；
c. 任何自动及手动操作都可以记录、存贮并做出提示；
d. 当系统出现异常情况时，如闸门越限、闸门卡滞等，系统能提供相应的解决措施。
2、信息安全性监控
系统的设计可以保证信息中的一个错误不会导致系统关键性的故障。
7.6.4 可利用率
计算机监控系统系统可利用率（Ap ） ＞99.95%
7.6.5 可维护性
所提供计算机系统的硬件和软件便于维护，测试和检修。
（1） 设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常。
（2） 有便于试验和隔离故障的断开点。
（3） 配备合适的专用安装拆卸工具。
（4） 预防性维护应使磨损性故障尽量减小。
（5） 可通过主控级计算机或便携式编程台修改和增加软件。
（6） 平均故障修复时间（MTTR ）一般应在0.5小时以下，最大不得超过1小时。
（7） 互换件或不可互换件有措施保证识别。
7.6.6 系统可扩性和可变性
1 可扩充性
（1） CPU 的平均负载率不超过40%；
（2） 磁盘使用率在任何一个3秒周期内不超过50%；
（3） 留有足够裕度的备用点容量，屏柜内留有可扩充插槽的空间。
（4） 主控级计算机存贮器容量有40%以上裕度。
（5） 通道利用率或通道数据率留有足够裕度，通道数据率小于50%。
（6） 系统具有一定的开放能力，在功能、配置、通信接口等方面均有一定的扩展能力。
（7） 主控级计算机存储器容量限制可扩展，硬盘容量可扩充。
（8） 使用的程序、地址、标志或缓冲器的极限在内存容量范围内，可灵活运用程序，地址、标志或缓冲器等。
2 可变性
（1） 系统允许用户补充、修改被测点的定义、定值、单位、标度及其它数据特征；
（2） 允许用户自行开发画面、打印格式及其它功能。
（3） 本系统采用商用关系型数据库管理系统通过ODBC 接口可使用的系统有SQL 、Server 、DB2、Orack 、Sybase 等。
（4） 硬件及软件都采用通用和开放式的，因此没有因硬件或软件兼容性的特别限制。
7.7 系统特点
（1） 采用分层分布式开放系统结构，通信管理机使用符合开放系统国际标准的操作系统，网络软件为TCP/IP、工作站图形系统符合PM 标准。通信管理机及LCU 都直接接入以太网络，可获得高速通讯和共享资源的能力。
（2） 网络上接入的每一设备都具有自己特定的功能，实现功能的分布。既保证了某一设备故障只影响局部功能，又利于今后功能的扩充和分批投运。
（3） 系统先进、可靠。冗余化的设计和开放式系统结构，使系统既可靠实用、又便于扩充，整个系统性能价格比高。
7.8 系统功能
7.8.1 概述
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。自动化系统分为三层，第一层是信息中心（调度中心），第二层是信息分中心（调度分中心），第三层是各监控站。按照不同的控制优先级别来划分，第三层的控制优先级别最高，第二层其次，第一层的控制优先级别最低。闸门控制系统由计算机监控系统的主控级（调度中心和调度分中心）、闸门现地控制单元和计算机通信网络组成。本方案保证主控级能迅速可靠、准确有效地完成对各闸门的安全监视和控制，以及对整个系统的运行管理，包括历史数据存档、检索；运行报表生成与打印；对外通信管理等。闸门现地控制级主要完成对闸门的控制、操作显示及与主控级的通信。
7.8.2 主控级功能（调度中心和调度分中心）
7.8.2.1 数据采集和处理
（1） 数据量采集
各个闸门（包括事故闸门、工作闸门）的位置
（2） 状态量采集
a. 闸门上升或下降接触器状态
b. 闸门启闭机保护装置状态
c. 动力电源、控制电源状态
d. 有关操作状态
7.8.2.2 实时控制
操作员通过运行人员操作台上的显示器，标准键盘和鼠标等，对监控对象进行下列控制：
（1） 闸门上升或下降
所有接入闸门控制系统的闸门，均采用现地操作与远方操作两种控制方式，互为闭锁，在现地切换。
（2） 远方控制
在调度中心和调度分中心对接入本系统的各个闸门进行远方监控，操作过程有事先提示。闸门位置有不间断反映，过水动画显示。运行故障能及时报警。
卷扬闸门监控系统控制操作图
液压启闭闸门监控系统控制操作示意图
7.8.2.3 安全运行监视
（1） 状变监视
电源断路器事故跳闸，运行接触器失电，保护动作等状态变化， 显示与打印。
（2） 过程监视
在操作员工作站显示器（VDU ）上，模拟显示闸门升降过程，并标定升降刻度。
（3） 监控系统异常监视
监控系统中硬件和软件发生事故时立即发出报警信号，并在VDU 及打印机上显示记录，指示报警部位。
7.8.2.4 事件顺序记录
当供电线路故障引起启闭机电源断路器跳闸时，电气过负荷，机械过负荷等故障发生时，进行事件顺序记录。显示、打印和存档。每个记录包括点的名称、状态描述和时标。
7.8.2.5 管理
（1） 打印报表但不限于此
闸门启闭情况表，闸门启闭事故记录表
（2） 显示
闸门监控系统显示与操作画面内容丰富多彩，简便友好。以数字、文字、图形、表格的形式组织画面进行动态显示。
a. 上、下游水位显示
b. 各闸门开度模拟显示，过水动画显示
c. 闸门操作流程图
d. 各种事故、故障统计表
e. 闸门操作次数统计表
f. 各种监视量上、下限值整定表
闸门监控系统控制流程监视图
（3） 报警
出现以下情况时报警：
a. 闸门启闭机电气过负荷、机械过载等故障
b. 系统故障
7.8.2.6 数据通信
计算机监控系统设备间通信即主控级与现地控制级单元之间的通信采用以太网通信方式。
7.8.2.7 系统诊断
主控级硬件故障诊断：可在线和离线自检计算机和外围设备的故障。
主控级软件故障诊断：可在线和离线自检各种应用软件和基本软件故障。
7.8.2.8 软件开发
能在在线和离线方式下，方便地进行系统应用软件的编辑，调试和修改等任务。
7.8.3 现地控制单元（LCU ）
LCU 的控制核心采用可编程序控制器（PLC ），随现地控制屏供货，LCU 能完成对闸门的控制操作。
7.8.3.1 数据采集和处理
（1） 数字量采集：闸门闸位
（2） 状态量采集
a. 闸门上升或下降接触器状态
b. 闸门行程开关状态
c. 启闭机保护装置状态
d. 动力、控制电源状态
e. 有关操作按钮或开关状态
7.8.3.2 实时控制
（1） 现场操作人员能根据LCU 的信号显示，闸门高度指示，按钮、开关或触摸屏等对所控制的闸门进行下列操作：
a. 闸门上升或下降
b. 中途停机
在设备投运初期、闸门检修期及主控级发生故障等情况下，可在现地控制单元对闸门进行控制，并将控制信号送入上位计算机系统以便监视。
（2） 远方操作
LCU 通过有线网络接收主控级的指令，自动完成闸门的开启或关闭。
现场操作与远方操作通过设于现地控制屏上的转换开关切换。控制优先级为现地操作，优先于远方操作。
7.8.3.3 信号显示
在现地控制屏上或PLC 箱体面板设置反映闸门位置（开或关）、启闭机电气过载、机械过载、故障及有关操作电源等的信号灯。
7.8.3.4 数据远传
LCU 通过接口及网络将有关信息送主控级。
7.9 软件说明
7.9.1 概述
计算机监控系统软件在开发、应用的发展上大体经历了以下三个阶段，这三个阶段也与计算机软件在其它各个领域发展上基本相同。
（1） 面向功能的软件
早期的计算机监控系统在设计目标上是针对某个用户的某些监控功能而实现的，计算机软件旨在完成实现这些功能。面向功能的软件为计算机监控系统及在应用研究上取得经验是一个必要的历史发展阶段。但由于应用范围的扩大，应用要求呼唤计算
机监控系统软件产品出现时，这种设计方法显得力不从心。修改增加功能都需要原研制厂家修改软件的这种方法显然不能满足实际应用中功能时常变化的需求，以及市场需要形成监控系统软件成熟产品的实际需要。
（2） 面向过程的软件
由于需要形成监控系统软件产品，必然要求监控系统软件设计对功能以及完成这些功能的描述在更高层次上进行抽象。当要反映不同用户及其不同的应用要求时，用这些抽象的功能描述方法描述这些应用要求即可。面向过程的监控系统软件的研制，只是完成对这些描述的解释执行，以及提供进行这些描述的软件工具。面向过程的软件能够提供开放的监控软件环境，提供了诸如数据库描述语言、顺控语言、图形工具等对监控系统应用功能描述和定义的方法，从而形成了监控系统的软件产品。但从抽象的角度和方法上基本上还是数学的和计算机的方式，并没有讲究方法的简化，直观和便于应用人员的理解。同时也正是由于这种原因，一个工程上的控制方法和经验也不易被另一个工程采用。
（3） 面向对象的软件
面向对象的监控系统软件设计是在面向过程的设计方法上自然演变和扩展而成的。既然监控的对象是设备和生产过程，既然描述功能的方法是要能提供给工程技术人员使用，那么外部描述方法特性当然是用最适合于监控对象，并最方便于技术人员使用的方法为佳。这里数学的方法，计算机概念均被封装到一个黑盒子中去了。设计控制功能时面对的是机组、闸门、变压器、线路等设备和它们的运行状况、参数、条件、要求等等，是最直观、直接的语言、方法、图形。面向对象的监控系统软件是目前国际上各大公司的开发目标，代表了最新的设计思想和技术。
如果说南瑞在80年代取得完全成功经验投运的葛洲坝二江电厂、丹江口水电厂计算机监控系统，使用的是面向功能的设计方法的话，那么90年代初南瑞又推出了其具有自主版权的，采用面向过程方法的计算机监控系统软件NARI ACCess，已经有50多个工程的应用经验并已多次替代了进口系统，是成熟可靠、值得依赖的产品。现在南瑞正在采用计算机领域较前沿的面向对象技术进行系统设计和软件实现，使用贴近于工程应用客观对象，提供给使用者集成环境下的简便快速生成工具，构造控制系统，以及完成现场调试和维护。系统具有丰富的人机界面，提供给运行人员友善的接
口，操作既方便又安全，既简单又可靠，既发挥多窗口的特点，又满足运行人员的习惯。
7.9.2 软件描述
我们为闸门控制计算机系统提供最佳的软件配置，其中包括上位机监控软件、LCU 监控软件以及为完成整个监控系统功能而必须的通信软件。
主要软件包括以下内容，但不限于此。 （1） 支持程序和实用程序
a. 具有有效的编程软件，以进行应用软件的开发，编程软件包括标准的汇编语言、高级语言编译程序、交互式图象编译程序、交互式报告编译程序和用于PLC 编程的T 形图等
b. 具有容易使用和代码汇编的连接装配程序 c. 具有计算机接口设备在线诊断软件及离线诊断软件 d. 具有通过终端设备对应用软件进行检验和修改的实用程序 e. 具有存储器转存的实用程序 （2） 数据库软件
a. 数据库的结构和组织可支持应用程序直接迅速存取数据及对数据的查询修改和扩充。
b. 保持应用程序与数据之间的高度独立性。
c. 保持数据库中数据的可靠性，提供数据保护，以防人为或程序造成的不正当修改。
d. 数据库软件能提供各点数据的瞬时状态、事件事故的报警、登录、动作次数，各测量值的越复限处理和定时定期数据的归档、检索。
e. 数据库的修改分别以静态数据和动态数据两种形式由相应的编辑程序及其它程序来实现。
（3） 人机接口软件
人机接口软件能满足系统功能要求和操作要求，包括实时画面显示与刷新、简报窗口、操作命令分析与处理、参数设定与修改、语音报警、画面拷贝等。具有有效的编程软件，以进行应用软件的开发，如各种编程、编译程序等。
（4） 通信软件
通信软件基于TCP/IP网络接口，为系统各进程间提供网络透明的通信服务，为系统的资源和数据共享提供必要的条件和有效的保护。通信软件能监视通信通道故障，并进行故障切除和报警；网络通信交换数据量及其频度满足功能要求和系统性能要求。
（5） 自诊断软件
提供用于方便地寻找故障位置、消除故障以及软硬件维护用的自诊断软件。自诊断软件能准确地将故障定位到模块，系统故障包括故障定位和描述能在工作站的显示器上显示。
（6） 应用软件
a. 我公司提供用于完成闸门监控系统功能的各种应用软件及开发、维护设备。 b. 应用软件具有高效性、高可靠性和可维护性，采用模块化设计方法，便于扩展和修改。
c. 功能软件模块或任务模块具有一定的完整性和独立性，软件环境的设计使运行人员能安全地实现应用软件的补充和修改。
（7） LCU 编程软件
编程软件采用CIMPALICITY 软件，符合IEC1131-3的标准，能同时提供梯形图、指令列表、功能块图、顺序功能图、结构化文本等编程语言；并能完成离线仿真、程序开发、调试、诊断等功能。
7.10 一般技术条件
7.10.1 一般要求
本公司提供的监控系统技术成熟、高度可靠、技术先进、便于维护、经济合理。 监控系统设备性能满足以下要求：
计算机和电子设备
所提供的各种设备满足电站监控的要求，具有可扩性； 各种设备易于操作和维护，美观大方；
安装在柜内的设备有序排列，有一定的维护空间； 所有设备均是国内市场易于购得的通用型产品。 其他设备
（1） LCU 柜上的控制开关和按钮：适合频繁操作，开断容量满足控制回路的要求。
（2） 出口继电器：LCU 屏柜上的出口继电器是为完成控制操作或负荷调节等功能而设。继电器的接点容量和数量能满足工作要求。继电器的接点不直接用于断弧，出口继电器也不应用于长期励磁状态。 7.10.2 LCU装置的电气性能
7.10.2.1 绝缘强度和绝缘阻抗：
本系统的所有设备的电源接口、数据和控制接口、通信接口、人机联系及电缆等能承受规定的试验电压。未接地的接口与地之间满足规定的绝缘阻抗值。
（1） 试验电压
60～500V 端子与外壳间能承受交流2000V 电压1min 。 60V 及以下端子与外壳间能承受交、直流500V 电压1min 。 （2） 绝缘阻抗
设备安装、连接完毕后，交流回路外部端子对地阻抗≥10M Ω，不接地直流回路对地阻抗≥1M Ω。
7.10.2.2 屏、柜
（1） 屏、柜适合水电厂使用环境。机柜的电磁屏蔽特性保证本系统能正常工作和不影响电厂其他设备的正常工作。安装于现场的机柜有屏蔽、防尘、通风设施，以便适应现场环境。
（2） 屏、柜由钢架（或铝型材架）和光滑钢板构成。结构牢固、有适当刚度、自支持。易于维修和更换内部元器件。
（3） 屏柜高2260mm （含60mm 屏楣），宽800mm ，深600mm ，操作手柄、仪表、指示器在地面以上600至1800mm ，所有屏柜的门锁是同一型号的。除非另有说明，屏柜面上的所有仪表、器具和装置采用嵌入式安装，其布置清晰合理。本工程为便于设备在现场的搬运、安装，除倒虹吸入口、出口闸控站可采用上述标准机柜外，其它闸门LCU 一般采用挂壁式小型屏柜，屏柜高1200mm ，宽600mm ，深400mm （初定）。
（4） 屏柜全封闭，其防护等级达到IP42要求。屏柜外壳的通风孔能防止灰尘进入，底部留有电缆入口，电缆安装完后可封堵。
（5） 所有屏柜均有扩展设备的余地。
（6） 屏、柜的基座设计，使屏柜易于在地板上固定安装。我公司提供所有必需的基座、基础螺栓、安装夹以及有关金属构件等。
（7） 为方便运行和维修，屏柜内提供220V 、10A 单相三极电源插座。 7.10.2.3 内部接线
（1） 设备的内部接线使用阻燃型或耐火型绝缘材料的标准导线，接线在工厂完成，发货前要进行检查。
（2） 所有的接线用防火型槽管保护，如果是外露的导线束在一起，用适当的夹具固定或支持，走向水平或垂直。导线在槽管中所占空间不得超过70％。
（3） 所有的导线中间不得有接头，导线在屏柜内的连接均经端子板或设备接线端子。一个接线端子的连接导线不超过两条。
（4） 屏内端子板为内凹式，螺丝固定型。各端子间有隔板。端子板有20％的备用端子，供买方以后使用。与外部设备连接的端子的排列由买方批准。
控制与动力回路的端子板用分隔板完全隔开或位于分开的端子盒内，端子板有标志带并根据要求或接线图进行标志。电流互感器的二次侧引线接于具有极性标志和铭牌的电流型试验端子上，导线用导线鼻子与端子板或设备连接。
7.10.2.4 接地
（1） 系统接地接至本电站公用接地网接地。
（2） 设备外壳接地、交流电源中性点接地、直流工作接地和电缆屏蔽层接地在同一机柜中采用一个公共接地端子。
（3） 机柜接地端子便于引出与电站接地网连接。
（4） 机柜接地应用截面不小于25mm2扁平铜母线，并由我公司供给。 7.10.2.5 抗干扰性能：
所有硬件设备在下列情况下不受影响：输入输出错误；标度改变；由于电磁干扰（EMI ）、无线电干扰（RFI ）及静电干扰（ESD ）引起的元器件损坏。输入输出错误包括已登录在数据库内并已显示的错误信息、继电器接点、数字及模拟输入输出、各种通信联接错误。
7.10.2.6 工厂涂敷
（1） 所有设备表面要进行防腐蚀处理，经镀锌后静电喷塑，其喷涂厚度为100um 以上，颜色由买方确定。
（2） 所有要涂敷的表面要彻底清除粉尘、油渍、锈斑等，并处理毛刺，清洁干燥后，作必要的填充以便涂敷。
7.10.2.7 标志 （1） 识别标志
每台设备都加上易于辨认的识别标志，以便与说明文件对照。分布于不同部分的同型号设备识别标志保持一致。所有控制和动力电缆都在两端头和转弯处用抗腐蚀材料制作的箍环清楚地标出电缆号。
所有控制电缆芯线都按电路图和接线图编号，编号用可更换的塑料片卡在线头的套环中。
（2） 铭牌
本系统的每个独立的设备都备有字迹清楚、不锈钢材料的铭牌，其内容包括：设备名称、型号、制造厂名、主要技术参数、出厂编号及出厂日期等。
（3） 标签框
标签框采用中文标识，其内容、尺寸和字体大小经买方核准，买方将在相应图纸上指定标签框上的镂刻内容。
（4） 警告标志
为了使用安全，需要注意和特别说明的地方，使用经买方认可的醒目警告标志或安全指示。
7.10.3 PLC的I/O接口
各PLC 的I/O单元的容量分别满足技术文件的要求， I/O插件分组造成标准单元，同类插件具有互换性。I/O接口的绝缘耐压和冲击耐压能力符合ANSIC37.90a-1987的要求。
（1） 数字量输入（DI ）
a. 数字输入信息由独立的、无源的常开或常闭接点提供 b. 数字信号输入经过光电隔离 c. 设接口滤波措施
d. 每一数字量输入宜有LED 指示状态 （2） BCD 码输入
BCD 码输入的位数满足被测对象的精度要求，并且考虑扩大10%左右的读数量限。
（3） 模拟量输入（AI ）
a. 一般电气模拟量为4～20mA ， 接口的输入阻抗小于500Ω。对于特殊被测量，容许输入0～±10mA 或0～±1mA ，其输入阻抗分别小于500Ω和5000Ω。
b. 多路转换器采用固态型
c. 现地控制单元有高精度的内部参考值，以校验A ／D 转换器在零值和满刻度的读数。可对A/D转换精度自动检验或校正。
d. 模拟输入接口参数还满足：
A/D分辩率：12位（可含符号位）；
转换精度：包括接口和A/D转换，误差小于满量程的±0.1％； 共模抑制:＞90dB ； 常模抑制：＞60dB ；
绝缘耐压：500V （RMS ），1min ； 冲击耐压：IEEE SWC试验标准； 转换时间：＜250μs ； （4） 数字量输出（DO ）
a. 用于控制的数字量输出接点的数量、容量和电压满足控制对象的要求，并留有充分的裕度。
b. 输出继电器为插入式带防尘罩。耐压水平为1500V （RMS ） 1min 。 c. 仅用于信号显示的数字量输出可直接驱动LED 指示器，用于反映位置状态或故障信号。
7.11 闸控系统与综合监控系统的接口
在调度中心，闸控系统与GIS 综合监控系统通信，并接受GIS 综合监控系统对全线各闸门的远程控制命令；在调度分中心，闸门监控系统可通过水情及综合监控系统接收水情信息和下达的闸门调度指令，并通过水情及综合监控系统将闸门实时运行数据、调度执行信息返送。
7.12 设备配置清单
闸门监控系统工程设备积极响应标书要求，本着技术先进、安全可靠、经济实用的原则，按计算机控制系统为主的指导思想进行总体设计和系统配置。
引额济乌一期一步闸门监控系统设备配置清单
引额济克闸门监控系统设备配置清单：
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7 闸门监控系统
7.1 闸门监控系统设计原则
（1） 监控系统本着安全、可靠、经济、实用的原则，按无人值班、少人值守进行总体设计，按全计算机监控系统投入后能实现闸门的“无人值班”（少人值守）进行设计、配置。
（2） 用先进的技术和设备，以成功的经验，满足无人值班（少人值守）的要求。并考虑在闸门监控系统和水情、综合监控系统之间进行通讯，以实现工程信息化系统遥信、遥测、遥控、遥调和遥视的功能。
（3） 系统应高度可靠，不但其本身的局部故障不会影响现场设备的正常运行，而且系统的MTBF 、MTTR 及各项可用性指标均达到部颁《水电站计算机监控系统设备技术要求》的规定。
（4） 系统主要硬件设备采用进口原装设备。
（5）三个泉和小洼漕倒虹吸必须考虑进、出口闸门的联合调度，确保安全运行。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。
7.2 系统规模
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。系统分为三层，第一层是信息中心（调度中心），第二层是信息分中心（调度分中心），第三层是各监控站。其中：
信息中心站：1个。 新疆额河建设管理局。
信息分中心站：5个。500水库管理分中心、沙漠管理处分中心、三个泉管理处分中心、顶山管理处分中心、635管理处分中心。
闸门监控站布置及数量如下表：
共建34个闸门监控站110孔闸门，其中2个闸门监控站、7孔闸门已建。对已建闸门监控站要考虑接入。闸门监控系统只做节、退、分水闸，检修闸不做。
闸门监控站现地监控单元LCU 与通信工作站之间通信采用以太网通信方式，以太网接口由光缆通信设备ADM 提供（光缆通信已建完），通信速率2M. 。
635水库导流洞和发电洞、总干3km 分水闸、总干渠0+227节制闸、苏鲁沟节制分水闸、500水库进水闸现有通信条件为电话线，为了充分实现闸门远方监控功能，建议提供以太网接口。
7.3 系统结构
7.3.1总体结构
新疆引额供水工程闸门计算机监控系统采用基于Windows NT/Windows2000操作系统的全分布开放系统结构。
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。闸门监控系统分为三层，第一层是建管局调度中心，第二层是管理处调度分中心，第三层是各监控站。按照不同的控制优先级别来划分，第三层的控制优先级别最高，第二层其次，第一层的控制优先级别最低。
信息化系统建设有：建管局调度中心，500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。
通信通道采用光纤网络结构，以网络的方式通讯，其特点为速率较高，抗干扰性能好，可靠性较高。
7.3.2 系统组成
建管局调度中心
建管局调度中心设备包括：主机/操作员工作站、工程师工作站兼培训工作站、通信/ON-CALL系统工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
设备功能描述如下表：
管理处调度分中心
调度分中心包括：500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。各分中心设备包括：主机/操作员工作站、通信工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
设备功能描述如下表：
● 监控站
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU ），每套现地控制单元（LCU ）由1个至3个机柜构成，控制核心的设备为PLC 。LCU 主要完成对各生产对象的数据采集处理及显示与安全监视、控制、数据通信、系统自诊断等，其设计能保证当它与主控级（所属调度分中心与/或建管局调度中心）系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。当其与主控级恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理。
LCU 都实现现地的自动控制，并实现当地人机接口功能；自动控制的过程由PLC 来完成；此外LCU 配有必须的把手按钮和指示灯，以备在自动控制方式不能实现时的手动控制。
每套闸控站闸门LCU 盘柜包括控制柜和启动柜两个部分。设备配置原则如下： ⏹ 每套LCU 配置一套PLC 采集控制单元，用于闸门及启闭机的状态数据采集
与控制，并负责闸门LCU 与主控级的通讯。
⏹ 每套LCU 配置1块触摸屏、电压表、电流表、和1套手动操作按钮、把手、
指示灯等人机接口设备。
⏹ 每套闸门配置一套开度仪，用于将闸门开度信号通过4～20mA 接入PLC 采
集单元中。同时LCU 启动柜配闸位现地显示仪，开度仪配收绳器直接测量闸门位置。
⏹ 每套闸门配置一个单相电压以及电流变送器，将电压电流信号采集到PLC 中。 ⏹ 以实现对闸门电压电流的监视，当出现电机电压、电流异常情况时实现对闸
门的保护。
⏹ 每套闸门配置一个CT ，用于将闸门的电机电流进行变比，从而接入电流变送
器中。
⏹ 每套闸门配置1套电机启动设备，包括空气开关和接触器等。 闸门LCU 结构布置示意如下：
控制柜柜内主要设备：
1.开关电源 2.ＰＬＣ
3.触摸屏 4.继电器
启动柜柜内设备：1.电压、电流表2.开度显示仪表
3.指示灯、按钮、把手4.空气开关、接触器等5.启动设备
闸门LCU 盘面布置示意图
对于635枢纽、总干渠已建的闸门自动化远控系统，保留原来的系统不变，通过其上位机与将新建的闸控系统的通信工作站通讯，实现监控信息的上传并接受建管局调度中心和所属调度分中心操作员站的操作命令。 7.3.3 节制闸、退水闸、分水闸监控站硬件配置
节制闸、退水闸、分水闸闸门监控站均设现地控制单元（LCU ），其控制核心为可编程序控制器（PLC ），还包括隔变、开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、CT 及电量变送器、闸门开度仪等。PLC 带有以太网接口，直接接入各监控站的交换机。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远（超过100米）的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。主要设备配置如下：
7.3.4 小洼槽、三个泉倒虹吸的闸门控制系统
7.3.4.1 关于倒虹吸的安全运行
引额供水工程南干渠小洼槽、三个泉倒虹吸的安全运行，对倒虹吸的各种数据量、状态量的监测和闸控策略的要求相当严格，闸门监控系统将对入口的水位、出口的流量、闸位等进行在线监测，同时还根据预定的设计参数、工程监测系统提供的数据信息以及运行策略，合理调节入口闸门、出口闸门的启闭和开度，使与倒虹吸运行安全相关的参数控制在允许范围内，特别是出口闸的控制要求反应速度快、开度控制精度高。
根据设计的倒虹吸安全运行策略：在供水过程中，当管道流量发生变化时，要立即启动出口液压启闭机，并且严格控制闸控速度调节流量；在停水过程中，对出口流量进行监测，直至流量为零时，才能关闭出口闸门。由此可见，流量监控在倒虹吸闸控中起着非常重要的作用，在倒虹吸出口闸前，安装4声路超声波流量计，能够保证较高的流量测量精度，采用一拖二配置，一台主机同时测量两条管道流量。
考虑到入口、出口水位的实时信息对倒虹吸安全运行的重要性：在供水过程中，
当入口水位过高或过低时，通过及时调控入口启闭机调节流量，避免出现管压过高或入口的不满流工况，在倒虹吸二个入口各配置一台超声波水位计和一台水位，互为备用确保安全；在停水的闸门联动过程中，出口池溢流信息必须实时采集，监控可采用来自水情系统的实时信息。
7.3.4.2 倒虹吸闸门监控系统
三个泉倒虹吸、小洼槽倒虹吸入口、出口闸的联动通讯采用专用光纤以太网为主，同时主干光纤网备用，通过冗余切换，形成互备，可靠性较高；倒虹吸闸控系统结构见下图。
倒虹吸闸控系统图
7.3.4.3 倒虹吸进、 出口闸门监控站的系统配置
小洼槽倒虹吸进、 出口和三个泉倒虹吸进、出口闸门站所属于三个泉管理处管辖，其中小洼槽进、出口具备网电接入，三个泉倒虹吸进、出口，不具备网电的各闸门点闸门启闭均使用发电机供电。
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU ），其控制核心为可编程序控制器（PLC ），包括开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、电压及电流变送器、CT 、闸门开度仪、入口水位计、出口流量计等。PLC 带有双以太网接口，一个接口直接接入各监控站的交换机；另一接口连接
专用光纤通讯网络实现倒虹吸进、 出口闸门监控站LCU 之间的信息交换。对于LCU 所在闸室与闸站、所距离较远（超过100米）的情况时，必须考虑LCU 采用光纤接入。主要设备配置如下：
7.4 监控方式
(1) 建管局信息中心远方监控：
能在建管局信息中心内通过主机/操作员工作站或GIS 综合监控系统对接入本系统的闸门进行远方监控；
(2) 管理处信息分中心远方监控
能在工程管理处通过主机/操作员工作站或水情及综合监控系统对整个辖区的闸门进行远方监控，使得运行人员在管理处就可实现对整个辖区闸门的控制和监视。
(3) 现地监控
在设备投运期间，闸门检修期及远方监控方式发生故障等情况下，能通过各闸门的现地控制单元直接对闸门进行监控。
现地控制与远方控制相互闭锁，以保证系统运行的可靠性和安全性。
7.5 监控对象
(1) 监控范围
引额供水工程各工作（事故）闸门。倒虹吸进水闸、出口闸、冲砂退水工作闸
(2) 控制量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的控制。
(3) 监测量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的监测，电源电压、电流上下限信号、告警信号、闸门开度、水位、流量等。
7.6 系统性能
7.6.1 实时性
闸门监控的实时性包括两个主要部分：一部分是闸门运行的各种监测信号必须能及时的由闸门现场控制部分传到工程管理处的主机/操作员工作站中。另一部分是由
主机/操作员工作站发出的控制命令必须能及时的发到闸门现场控制部分，控制闸门运行。
7.6.2 可靠性
设备能适应本工程的工作环境，具有足够高的抗干扰性能，能长期可靠地稳定运行。
7.6.3 安全性
系统的安全性主要由系统结构保证。要保证各节点独立，每节点的退出不影响系统的其它部分，或者说对系统的影响最小。
计算机监控系统有判断不合适或者不希望的动作和状态的能力，其结果将产生报警或拒绝执行或两者兼有。安全性包括以下两个方面：
1、操作安全性
a. 为系统每一功能和操作都提供检查和校核；
b. 当操作有误时能自动地闭锁并产生报警；
c. 任何自动及手动操作都可以记录、存贮并做出提示；
d. 当系统出现异常情况时，如闸门越限、闸门卡滞等，系统能提供相应的解决措施。
2、信息安全性监控
系统的设计可以保证信息中的一个错误不会导致系统关键性的故障。
7.6.4 可利用率
计算机监控系统系统可利用率（Ap ） ＞99.95%
7.6.5 可维护性
所提供计算机系统的硬件和软件便于维护，测试和检修。
（1） 设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常。
（2） 有便于试验和隔离故障的断开点。
（3） 配备合适的专用安装拆卸工具。
（4） 预防性维护应使磨损性故障尽量减小。
（5） 可通过主控级计算机或便携式编程台修改和增加软件。
（6） 平均故障修复时间（MTTR ）一般应在0.5小时以下，最大不得超过1小时。
（7） 互换件或不可互换件有措施保证识别。
7.6.6 系统可扩性和可变性
1 可扩充性
（1） CPU 的平均负载率不超过40%；
（2） 磁盘使用率在任何一个3秒周期内不超过50%；
（3） 留有足够裕度的备用点容量，屏柜内留有可扩充插槽的空间。
（4） 主控级计算机存贮器容量有40%以上裕度。
（5） 通道利用率或通道数据率留有足够裕度，通道数据率小于50%。
（6） 系统具有一定的开放能力，在功能、配置、通信接口等方面均有一定的扩展能力。
（7） 主控级计算机存储器容量限制可扩展，硬盘容量可扩充。
（8） 使用的程序、地址、标志或缓冲器的极限在内存容量范围内，可灵活运用程序，地址、标志或缓冲器等。
2 可变性
（1） 系统允许用户补充、修改被测点的定义、定值、单位、标度及其它数据特征；
（2） 允许用户自行开发画面、打印格式及其它功能。
（3） 本系统采用商用关系型数据库管理系统通过ODBC 接口可使用的系统有SQL 、Server 、DB2、Orack 、Sybase 等。
（4） 硬件及软件都采用通用和开放式的，因此没有因硬件或软件兼容性的特别限制。
7.7 系统特点
（1） 采用分层分布式开放系统结构，通信管理机使用符合开放系统国际标准的操作系统，网络软件为TCP/IP、工作站图形系统符合PM 标准。通信管理机及LCU 都直接接入以太网络，可获得高速通讯和共享资源的能力。
（2） 网络上接入的每一设备都具有自己特定的功能，实现功能的分布。既保证了某一设备故障只影响局部功能，又利于今后功能的扩充和分批投运。
（3） 系统先进、可靠。冗余化的设计和开放式系统结构，使系统既可靠实用、又便于扩充，整个系统性能价格比高。
7.8 系统功能
7.8.1 概述
新疆引额供水工程信息化系统是一个分层次、开放式，含有多个子系统的综合自动化系统。自动化系统分为三层，第一层是信息中心（调度中心），第二层是信息分中心（调度分中心），第三层是各监控站。按照不同的控制优先级别来划分，第三层的控制优先级别最高，第二层其次，第一层的控制优先级别最低。闸门控制系统由计算机监控系统的主控级（调度中心和调度分中心）、闸门现地控制单元和计算机通信网络组成。本方案保证主控级能迅速可靠、准确有效地完成对各闸门的安全监视和控制，以及对整个系统的运行管理，包括历史数据存档、检索；运行报表生成与打印；对外通信管理等。闸门现地控制级主要完成对闸门的控制、操作显示及与主控级的通信。
7.8.2 主控级功能（调度中心和调度分中心）
7.8.2.1 数据采集和处理
（1） 数据量采集
各个闸门（包括事故闸门、工作闸门）的位置
（2） 状态量采集
a. 闸门上升或下降接触器状态
b. 闸门启闭机保护装置状态
c. 动力电源、控制电源状态
d. 有关操作状态
7.8.2.2 实时控制
操作员通过运行人员操作台上的显示器，标准键盘和鼠标等，对监控对象进行下列控制：
（1） 闸门上升或下降
所有接入闸门控制系统的闸门，均采用现地操作与远方操作两种控制方式，互为闭锁，在现地切换。
（2） 远方控制
在调度中心和调度分中心对接入本系统的各个闸门进行远方监控，操作过程有事先提示。闸门位置有不间断反映，过水动画显示。运行故障能及时报警。
卷扬闸门监控系统控制操作图
液压启闭闸门监控系统控制操作示意图
7.8.2.3 安全运行监视
（1） 状变监视
电源断路器事故跳闸，运行接触器失电，保护动作等状态变化， 显示与打印。
（2） 过程监视
在操作员工作站显示器（VDU ）上，模拟显示闸门升降过程，并标定升降刻度。
（3） 监控系统异常监视
监控系统中硬件和软件发生事故时立即发出报警信号，并在VDU 及打印机上显示记录，指示报警部位。
7.8.2.4 事件顺序记录
当供电线路故障引起启闭机电源断路器跳闸时，电气过负荷，机械过负荷等故障发生时，进行事件顺序记录。显示、打印和存档。每个记录包括点的名称、状态描述和时标。
7.8.2.5 管理
（1） 打印报表但不限于此
闸门启闭情况表，闸门启闭事故记录表
（2） 显示
闸门监控系统显示与操作画面内容丰富多彩，简便友好。以数字、文字、图形、表格的形式组织画面进行动态显示。
a. 上、下游水位显示
b. 各闸门开度模拟显示，过水动画显示
c. 闸门操作流程图
d. 各种事故、故障统计表
e. 闸门操作次数统计表
f. 各种监视量上、下限值整定表
闸门监控系统控制流程监视图
（3） 报警
出现以下情况时报警：
a. 闸门启闭机电气过负荷、机械过载等故障
b. 系统故障
7.8.2.6 数据通信
计算机监控系统设备间通信即主控级与现地控制级单元之间的通信采用以太网通信方式。
7.8.2.7 系统诊断
主控级硬件故障诊断：可在线和离线自检计算机和外围设备的故障。
主控级软件故障诊断：可在线和离线自检各种应用软件和基本软件故障。
7.8.2.8 软件开发
能在在线和离线方式下，方便地进行系统应用软件的编辑，调试和修改等任务。
7.8.3 现地控制单元（LCU ）
LCU 的控制核心采用可编程序控制器（PLC ），随现地控制屏供货，LCU 能完成对闸门的控制操作。
7.8.3.1 数据采集和处理
（1） 数字量采集：闸门闸位
（2） 状态量采集
a. 闸门上升或下降接触器状态
b. 闸门行程开关状态
c. 启闭机保护装置状态
d. 动力、控制电源状态
e. 有关操作按钮或开关状态
7.8.3.2 实时控制
（1） 现场操作人员能根据LCU 的信号显示，闸门高度指示，按钮、开关或触摸屏等对所控制的闸门进行下列操作：
a. 闸门上升或下降
b. 中途停机
在设备投运初期、闸门检修期及主控级发生故障等情况下，可在现地控制单元对闸门进行控制，并将控制信号送入上位计算机系统以便监视。
（2） 远方操作
LCU 通过有线网络接收主控级的指令，自动完成闸门的开启或关闭。
现场操作与远方操作通过设于现地控制屏上的转换开关切换。控制优先级为现地操作，优先于远方操作。
7.8.3.3 信号显示
在现地控制屏上或PLC 箱体面板设置反映闸门位置（开或关）、启闭机电气过载、机械过载、故障及有关操作电源等的信号灯。
7.8.3.4 数据远传
LCU 通过接口及网络将有关信息送主控级。
7.9 软件说明
7.9.1 概述
计算机监控系统软件在开发、应用的发展上大体经历了以下三个阶段，这三个阶段也与计算机软件在其它各个领域发展上基本相同。
（1） 面向功能的软件
早期的计算机监控系统在设计目标上是针对某个用户的某些监控功能而实现的，计算机软件旨在完成实现这些功能。面向功能的软件为计算机监控系统及在应用研究上取得经验是一个必要的历史发展阶段。但由于应用范围的扩大，应用要求呼唤计算
机监控系统软件产品出现时，这种设计方法显得力不从心。修改增加功能都需要原研制厂家修改软件的这种方法显然不能满足实际应用中功能时常变化的需求，以及市场需要形成监控系统软件成熟产品的实际需要。
（2） 面向过程的软件
由于需要形成监控系统软件产品，必然要求监控系统软件设计对功能以及完成这些功能的描述在更高层次上进行抽象。当要反映不同用户及其不同的应用要求时，用这些抽象的功能描述方法描述这些应用要求即可。面向过程的监控系统软件的研制，只是完成对这些描述的解释执行，以及提供进行这些描述的软件工具。面向过程的软件能够提供开放的监控软件环境，提供了诸如数据库描述语言、顺控语言、图形工具等对监控系统应用功能描述和定义的方法，从而形成了监控系统的软件产品。但从抽象的角度和方法上基本上还是数学的和计算机的方式，并没有讲究方法的简化，直观和便于应用人员的理解。同时也正是由于这种原因，一个工程上的控制方法和经验也不易被另一个工程采用。
（3） 面向对象的软件
面向对象的监控系统软件设计是在面向过程的设计方法上自然演变和扩展而成的。既然监控的对象是设备和生产过程，既然描述功能的方法是要能提供给工程技术人员使用，那么外部描述方法特性当然是用最适合于监控对象，并最方便于技术人员使用的方法为佳。这里数学的方法，计算机概念均被封装到一个黑盒子中去了。设计控制功能时面对的是机组、闸门、变压器、线路等设备和它们的运行状况、参数、条件、要求等等，是最直观、直接的语言、方法、图形。面向对象的监控系统软件是目前国际上各大公司的开发目标，代表了最新的设计思想和技术。
如果说南瑞在80年代取得完全成功经验投运的葛洲坝二江电厂、丹江口水电厂计算机监控系统，使用的是面向功能的设计方法的话，那么90年代初南瑞又推出了其具有自主版权的，采用面向过程方法的计算机监控系统软件NARI ACCess，已经有50多个工程的应用经验并已多次替代了进口系统，是成熟可靠、值得依赖的产品。现在南瑞正在采用计算机领域较前沿的面向对象技术进行系统设计和软件实现，使用贴近于工程应用客观对象，提供给使用者集成环境下的简便快速生成工具，构造控制系统，以及完成现场调试和维护。系统具有丰富的人机界面，提供给运行人员友善的接
口，操作既方便又安全，既简单又可靠，既发挥多窗口的特点，又满足运行人员的习惯。
7.9.2 软件描述
我们为闸门控制计算机系统提供最佳的软件配置，其中包括上位机监控软件、LCU 监控软件以及为完成整个监控系统功能而必须的通信软件。
主要软件包括以下内容，但不限于此。 （1） 支持程序和实用程序
a. 具有有效的编程软件，以进行应用软件的开发，编程软件包括标准的汇编语言、高级语言编译程序、交互式图象编译程序、交互式报告编译程序和用于PLC 编程的T 形图等
b. 具有容易使用和代码汇编的连接装配程序 c. 具有计算机接口设备在线诊断软件及离线诊断软件 d. 具有通过终端设备对应用软件进行检验和修改的实用程序 e. 具有存储器转存的实用程序 （2） 数据库软件
a. 数据库的结构和组织可支持应用程序直接迅速存取数据及对数据的查询修改和扩充。
b. 保持应用程序与数据之间的高度独立性。
c. 保持数据库中数据的可靠性，提供数据保护，以防人为或程序造成的不正当修改。
d. 数据库软件能提供各点数据的瞬时状态、事件事故的报警、登录、动作次数，各测量值的越复限处理和定时定期数据的归档、检索。
e. 数据库的修改分别以静态数据和动态数据两种形式由相应的编辑程序及其它程序来实现。
（3） 人机接口软件
人机接口软件能满足系统功能要求和操作要求，包括实时画面显示与刷新、简报窗口、操作命令分析与处理、参数设定与修改、语音报警、画面拷贝等。具有有效的编程软件，以进行应用软件的开发，如各种编程、编译程序等。
（4） 通信软件
通信软件基于TCP/IP网络接口，为系统各进程间提供网络透明的通信服务，为系统的资源和数据共享提供必要的条件和有效的保护。通信软件能监视通信通道故障，并进行故障切除和报警；网络通信交换数据量及其频度满足功能要求和系统性能要求。
（5） 自诊断软件
提供用于方便地寻找故障位置、消除故障以及软硬件维护用的自诊断软件。自诊断软件能准确地将故障定位到模块，系统故障包括故障定位和描述能在工作站的显示器上显示。
（6） 应用软件
a. 我公司提供用于完成闸门监控系统功能的各种应用软件及开发、维护设备。 b. 应用软件具有高效性、高可靠性和可维护性，采用模块化设计方法，便于扩展和修改。
c. 功能软件模块或任务模块具有一定的完整性和独立性，软件环境的设计使运行人员能安全地实现应用软件的补充和修改。
（7） LCU 编程软件
编程软件采用CIMPALICITY 软件，符合IEC1131-3的标准，能同时提供梯形图、指令列表、功能块图、顺序功能图、结构化文本等编程语言；并能完成离线仿真、程序开发、调试、诊断等功能。
7.10 一般技术条件
7.10.1 一般要求
本公司提供的监控系统技术成熟、高度可靠、技术先进、便于维护、经济合理。 监控系统设备性能满足以下要求：
计算机和电子设备
所提供的各种设备满足电站监控的要求，具有可扩性； 各种设备易于操作和维护，美观大方；
安装在柜内的设备有序排列，有一定的维护空间； 所有设备均是国内市场易于购得的通用型产品。 其他设备
（1） LCU 柜上的控制开关和按钮：适合频繁操作，开断容量满足控制回路的要求。
（2） 出口继电器：LCU 屏柜上的出口继电器是为完成控制操作或负荷调节等功能而设。继电器的接点容量和数量能满足工作要求。继电器的接点不直接用于断弧，出口继电器也不应用于长期励磁状态。 7.10.2 LCU装置的电气性能
7.10.2.1 绝缘强度和绝缘阻抗：
本系统的所有设备的电源接口、数据和控制接口、通信接口、人机联系及电缆等能承受规定的试验电压。未接地的接口与地之间满足规定的绝缘阻抗值。
（1） 试验电压
60～500V 端子与外壳间能承受交流2000V 电压1min 。 60V 及以下端子与外壳间能承受交、直流500V 电压1min 。 （2） 绝缘阻抗
设备安装、连接完毕后，交流回路外部端子对地阻抗≥10M Ω，不接地直流回路对地阻抗≥1M Ω。
7.10.2.2 屏、柜
（1） 屏、柜适合水电厂使用环境。机柜的电磁屏蔽特性保证本系统能正常工作和不影响电厂其他设备的正常工作。安装于现场的机柜有屏蔽、防尘、通风设施，以便适应现场环境。
（2） 屏、柜由钢架（或铝型材架）和光滑钢板构成。结构牢固、有适当刚度、自支持。易于维修和更换内部元器件。
（3） 屏柜高2260mm （含60mm 屏楣），宽800mm ，深600mm ，操作手柄、仪表、指示器在地面以上600至1800mm ，所有屏柜的门锁是同一型号的。除非另有说明，屏柜面上的所有仪表、器具和装置采用嵌入式安装，其布置清晰合理。本工程为便于设备在现场的搬运、安装，除倒虹吸入口、出口闸控站可采用上述标准机柜外，其它闸门LCU 一般采用挂壁式小型屏柜，屏柜高1200mm ，宽600mm ，深400mm （初定）。
（4） 屏柜全封闭，其防护等级达到IP42要求。屏柜外壳的通风孔能防止灰尘进入，底部留有电缆入口，电缆安装完后可封堵。
（5） 所有屏柜均有扩展设备的余地。
（6） 屏、柜的基座设计，使屏柜易于在地板上固定安装。我公司提供所有必需的基座、基础螺栓、安装夹以及有关金属构件等。
（7） 为方便运行和维修，屏柜内提供220V 、10A 单相三极电源插座。 7.10.2.3 内部接线
（1） 设备的内部接线使用阻燃型或耐火型绝缘材料的标准导线，接线在工厂完成，发货前要进行检查。
（2） 所有的接线用防火型槽管保护，如果是外露的导线束在一起，用适当的夹具固定或支持，走向水平或垂直。导线在槽管中所占空间不得超过70％。
（3） 所有的导线中间不得有接头，导线在屏柜内的连接均经端子板或设备接线端子。一个接线端子的连接导线不超过两条。
（4） 屏内端子板为内凹式，螺丝固定型。各端子间有隔板。端子板有20％的备用端子，供买方以后使用。与外部设备连接的端子的排列由买方批准。
控制与动力回路的端子板用分隔板完全隔开或位于分开的端子盒内，端子板有标志带并根据要求或接线图进行标志。电流互感器的二次侧引线接于具有极性标志和铭牌的电流型试验端子上，导线用导线鼻子与端子板或设备连接。
7.10.2.4 接地
（1） 系统接地接至本电站公用接地网接地。
（2） 设备外壳接地、交流电源中性点接地、直流工作接地和电缆屏蔽层接地在同一机柜中采用一个公共接地端子。
（3） 机柜接地端子便于引出与电站接地网连接。
（4） 机柜接地应用截面不小于25mm2扁平铜母线，并由我公司供给。 7.10.2.5 抗干扰性能：
所有硬件设备在下列情况下不受影响：输入输出错误；标度改变；由于电磁干扰（EMI ）、无线电干扰（RFI ）及静电干扰（ESD ）引起的元器件损坏。输入输出错误包括已登录在数据库内并已显示的错误信息、继电器接点、数字及模拟输入输出、各种通信联接错误。
7.10.2.6 工厂涂敷
（1） 所有设备表面要进行防腐蚀处理，经镀锌后静电喷塑，其喷涂厚度为100um 以上，颜色由买方确定。
（2） 所有要涂敷的表面要彻底清除粉尘、油渍、锈斑等，并处理毛刺，清洁干燥后，作必要的填充以便涂敷。
7.10.2.7 标志 （1） 识别标志
每台设备都加上易于辨认的识别标志，以便与说明文件对照。分布于不同部分的同型号设备识别标志保持一致。所有控制和动力电缆都在两端头和转弯处用抗腐蚀材料制作的箍环清楚地标出电缆号。
所有控制电缆芯线都按电路图和接线图编号，编号用可更换的塑料片卡在线头的套环中。
（2） 铭牌
本系统的每个独立的设备都备有字迹清楚、不锈钢材料的铭牌，其内容包括：设备名称、型号、制造厂名、主要技术参数、出厂编号及出厂日期等。
（3） 标签框
标签框采用中文标识，其内容、尺寸和字体大小经买方核准，买方将在相应图纸上指定标签框上的镂刻内容。
（4） 警告标志
为了使用安全，需要注意和特别说明的地方，使用经买方认可的醒目警告标志或安全指示。
7.10.3 PLC的I/O接口
各PLC 的I/O单元的容量分别满足技术文件的要求， I/O插件分组造成标准单元，同类插件具有互换性。I/O接口的绝缘耐压和冲击耐压能力符合ANSIC37.90a-1987的要求。
（1） 数字量输入（DI ）
a. 数字输入信息由独立的、无源的常开或常闭接点提供 b. 数字信号输入经过光电隔离 c. 设接口滤波措施
d. 每一数字量输入宜有LED 指示状态 （2） BCD 码输入
BCD 码输入的位数满足被测对象的精度要求，并且考虑扩大10%左右的读数量限。
（3） 模拟量输入（AI ）
a. 一般电气模拟量为4～20mA ， 接口的输入阻抗小于500Ω。对于特殊被测量，容许输入0～±10mA 或0～±1mA ，其输入阻抗分别小于500Ω和5000Ω。
b. 多路转换器采用固态型
c. 现地控制单元有高精度的内部参考值，以校验A ／D 转换器在零值和满刻度的读数。可对A/D转换精度自动检验或校正。
d. 模拟输入接口参数还满足：
A/D分辩率：12位（可含符号位）；
转换精度：包括接口和A/D转换，误差小于满量程的±0.1％； 共模抑制:＞90dB ； 常模抑制：＞60dB ；
绝缘耐压：500V （RMS ），1min ； 冲击耐压：IEEE SWC试验标准； 转换时间：＜250μs ； （4） 数字量输出（DO ）
a. 用于控制的数字量输出接点的数量、容量和电压满足控制对象的要求，并留有充分的裕度。
b. 输出继电器为插入式带防尘罩。耐压水平为1500V （RMS ） 1min 。 c. 仅用于信号显示的数字量输出可直接驱动LED 指示器，用于反映位置状态或故障信号。
7.11 闸控系统与综合监控系统的接口
在调度中心，闸控系统与GIS 综合监控系统通信，并接受GIS 综合监控系统对全线各闸门的远程控制命令；在调度分中心，闸门监控系统可通过水情及综合监控系统接收水情信息和下达的闸门调度指令，并通过水情及综合监控系统将闸门实时运行数据、调度执行信息返送。
7.12 设备配置清单
闸门监控系统工程设备积极响应标书要求，本着技术先进、安全可靠、经济实用的原则，按计算机控制系统为主的指导思想进行总体设计和系统配置。
引额济乌一期一步闸门监控系统设备配置清单
引额济克闸门监控系统设备配置清单：
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