大坝泄洪闸门监控系统改造工程项目招标文件

招标编号:
合同编号：大坝泄洪闸门监控系统改造工程项目
招标文件
招标人：*******
招标代理机构：自行
编制单位：*******
1 闸门计算机监控系统技术条件
1.1 工程概况
改造工程项目位于澧水主干流*******县洪家关。

*******已经建成*******、鱼潭、红壁岩三个水电站。

并在张家界市建成红壁岩集控中心。

*******水电站南距*******县城7km，工程以发电为主，兼顾防洪等综合效益。

水库总库容7024万m3，为日调节水库。

电站安装3台8MW混流式水轮发电机组，总装机容量24MW，电厂1997年投产发电。

1999年闸门监控系统投运。

*******电站共建有10孔启闭机卷扬式泄洪闸门，闸门开度0到15米。

改造工程项目闸门监控系统采用分层分布式结构，即现地控制层、主控层（中控室）、集控中心远方监视层、集控中心远方操作层（预留）。

改造项目主要功能：
（1）闸门控制：10孔闸门的开度监视、控制；
（2）闸门流量的实时监测和显示；
（3）上、下游等水位的实时监测和显示；
（4）主控层与现地控制层的通信系统；
（5）外部通信功能（电厂监控系统、水情测报及水调自动化系统）
（6）数据手动输入修正功能；
1.2技术标准和规范
GB2887《计算机场地技术要求》
DL/T 5345 梯级水电厂集中监控工程设计规范
DL/T1009 水电厂计算机监控系统运行及维护规程
DL/T822 水电厂计算机监控系统试验验收规程
DL/T596 水力发电厂计算机监控系统设计规定
GB/T 15532 计算机软件测试规范
DL/T 516 电力调度自动化系统运行管理规程
DL/T 5003 电力系统调度自动化设计技术规程
YD T 1466 IP安全协议技术要求
DLT 1024 水电站仿真机技术规范
GBT 15532 计算机软件测试规范
GB/T 17625 电磁兼容
DL/T 799 电力行业劳动环境监测技术规范
GBT 21028 信息安全技术
JB/T5234 工业控制计算机系统验收大纲
JB/T5236 工业控制实时软件工程化文档规范
GB11920 电站电气部分集中控制装置通用技术条件
GB4064 电器设备安全导则
GB1479 低压电器基本标准
GB50217 电力工程电缆设计规范
DL/T5080 水利水电工程通信设计技术规程
YD5078 通信工程电源系统工程防雷技术规定
GB7450 电子设备雷击保护导则
DL/T5132 水力发电厂二次接线设计规范
JT∕T575 水运工程闸门开度计检定规程
本标准不包含所有技术标准，其他同类标准依然有效
以上标准如有修改和废除依最新标准为准。

1.3 设计原则和基本技术要求
(1) 安全可靠性
本工程承担着下游防洪的任务，其运行的安全性和可靠性直接关系到下游及人身和财产安全。

因此安全可靠性应首先保证。

主要控制部件应严格满足相关技术保护装置。

并保证已投运同类系统或以上的业绩不少于10家。

(2)控制权限分级
本工程闸门控制系统控制部分划分为二层，即现地控制层和中控室控制层。

并预留张家界市内集控中心远程控制功能；权限优先级别为现地控制层、中控室层和集控中心层；
现地控制层采用自动或手动控制两种方式。

中控室控制层负责信息的集中管理和监控，提供可视性人机界面。

（3）通信方式
现场控制层和中控室层采用以太网通信，闸门监控与集控监控系统采用串口通信，通信规约现场确定；闸门监控与水情测报（水调系统）的通信采用用监控通信通道。

（4）信息安全
闸门监控系统中控室层主机易使用非windows系统，采用专用方式，通信方式易采用单向传递数据方式。

使用防火墙隔离（招标方负责）。

(5) 系统的开放性和可扩展性
整个系统采用分层分布的网络结构，其网络通讯协议是国际公认的、开放的，可以很方便的对系统进行扩展和连接，系统的软硬件均采用模块化设计。

使监控
系统更能适应将来功能的增加和规模的扩充。

1.4专用技术规范
1.4.1闸门监控系统网络拓扑图及说明
闸门监控系统结构及配置说明：
（1）闸门监控系统使用三套LCU装置控制10扇闸门。

LCU1控制#1—-#4扇闸门；LCU2控制#5—-#7扇闸门；LCU2控制#8—-#10扇闸门；使用手动和远方自动两种控制方式。

（2）闸门上位机系统配置一台主机兼通讯工作站，两台操作员站。

主机兼通讯工作站用于存放历史数据库、报表、操作记录等数据，闸门数据与监控系统、集控系统和调度水调自动化系统，布置在计算机房。

操作员站布置在大坝值班室和中控室，用于运行人员闸门操作、监视、历史数据调用，水情数据分析统计，报表，打印等；
设置主机兼通讯工作站保证上位机系统的可靠性，同时保证历史数据库和相关数据、操作指令的查询，保证调度水情数据的可靠传输。

（3）LCU装置与工作站、通讯机使用以太网连接。

LCU装置配置以太网模件，闸门监控系统与集控计算机监控系统采用串口通信，通过串口通信将闸门信号送张家界集控中心；水调自动化需要的数据通过主机兼通讯工作站获取；
1.4.2 计算机监控系统I/O点数
闸门现地控制单元I／Ｏ使用数量表
I/O点数应预留10%裕量。

实际I/O点数及测点名称在第一次设联会时确定1.4.3 系统功能概述
闸门控制系统采用现地控制、中控室控制、预留远方集中控制三种控制层次。

现地控制系统的优先，中控室控制系统次之，且具有互锁功能。

现地控制层主要由布置在启闭机旁的LCU控制柜、安装在现场的控制箱、各种传感器组成， LCU通过光纤网线与以太网网络交换机连接，实现与中控室工作站和大坝工作站的通讯。

中控室控制层设备布置在*******电厂中控室内，预留远程集布置张家界市集控中心，主要由操作员工作站、网络设备设备组成，在中控室的以太网网络交换机连接。

*******电厂中控室的工作站（集控中心控制层）通过鼠标、键盘进行，通过设定各闸门开启的数据实现闸门远程控制。

闸门监控系统能实时显示整个闸门状态，实时监测10扇闸门的运行状况。

并根本相关的闸门开启数值显示闸门泄洪流量。

现地控制利用闸门现地LCU控制柜进行控制。

采用LCD触摸屏设定数值自动操作和直接按启停操作。

现地LCU控制柜使用切换开关闭锁远方和现地操作。

1.4.4 闸门监控系统详细技术要求
1.4.4.1 闸门监控系统主控层功能要求
1) 实时数据采集和处理
①数据采集
接收现地控制单元有关数据并存入数据库，实时显示系统状态，实现画面更新、控制调节、记录检索、操作指导及故障记录分析。

故障报警信号应优先传送，并记录故障发生的时间。

实现声光报警信息。

并记录操作员登录信息和操作信息。

主控级计算机通过以太网与PLC通信，实时采集每个闸门的位置，每台启闭机的工作状态，动力及控制电源状态，及有关操作状态数据。

主要完成下列数据量的采集：
a. 实时显示上游水位和每扇闸门流量数据；
b. 各台闸门启闭机工作状态位置；
c. 网络通信设备的状态；
d. 现地单元主要设备（PLC、闸门开度仪）的状态；
e. 闸门上升或下降状态；
f. 动力电源及控制电源的状态；
g. 操作员的操作状态；
h. 电压、电流模拟量数据；
I.手动数据输入及修正功能，能够修改应传感器产生的错误与误差；
②数据处理
数据处理的内容至少包括：
(1) 数据编码、校验传递误差、误码分析及数据传输误差控制；
(2) 生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索使用；
(3) 对数据进行越限比较，越限时发出报警信号并打印记录；
(4) 时间顺序记录，应及时处理生产过程中发生的每一个事件，记录每个事件发生的时间和事件性质，事件包括正常操作和故障；
(5)数据通信处理；
（6）实时报警功能
2) 实时控制功能
操作人员根据各自权限登录，通过选择不同的操作模式，用鼠标和标准键盘，对监控对象进行下列控制：
a. 中控室闸门的上升、下降的远方控制；
b.集控中心闸门调度的控制（预留）；
c.报警功能开启并自动切除（10分钟）；
3) 实时运行监视功能
a. 闸门运行过程监视
监控系统的模拟显示应包：
1）每扇闸门升降模拟图：模拟显示单台闸门和成组闸门的升降过程，及闸门开度数据，对闸门的升降过程进行过程监视。

2）上游实时水位、流量数据显示和计算。

b. 状态监控及报警
4) 记录、报告、统计制表
所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等都应予记录，对故障信号进行事件顺序记录，能在TFT上显示，打印机上按预订表格打印出来（采用中文格式）。

当发生电源断相等故障引起启闭机电源断路器跳闸以及电气过负荷、机
械过负荷等故障时，进行事件顺序记录的显示、打印、存档。

每个记录均包括点的名称、状态描述和时标。

打印记录分为定时打印、事故故障打印、操作及参数修改记录打印、工作日程修改打印、越限打印、维修报告记录及召唤打印记录等工作方式。

记录、报告的内容包括：
①操作事件记录
自动顺序记录所有的操作过程，包括操作对象、操作指令、操作开始时间、执行过程、执行结果及操作完成的时间、操作员的姓名等。

②报警事件记录
自动将各种报警事件按时间顺序记录其发生的时间、内容和项目，生成报警事件汇总表。

③报告
按时、日、月生成各种统计报表，也可根据操作员站的指令生成各种报表。

④历史数据记录
⑤各主设备运行档案记录打印。

⑥其它。

5）生产管理
在监控工作站的显示器上能以数字、文字、图形、表格的形式对以下信息进行动态显示，包括以下图形和表格：
闸门升降模拟显示图；
闸门操作流程图；
计算机监控系统框图；
电气配电系统接线图；
各种事故、故障显示图表；
闸门操作次数统计表；
各种监视量上、下限整定表；
历史记录查询；
主控级还可对闸门的启闭情况，闸门的启闭事故记录进行制表打印。

制表打印具有定时打印和召唤立即打印功能。

在各级控制站能无权限的调用所有历史数
据。

此外，在各级控制站专业人员能够一定的权限下对弧开度及流量进行数据输入修改，操作员可通过键盘鼠标输入各种数据，在一定的权限下更新或修改各种应用程序，接受上级调度部门的命令，并把数据传送给上级主管部门。

主控级还具有语音报警功能。

6) 数据通信
系统主控级与现地PLC之间的通信采用以太网通讯，通讯协议为TCP/IP。

与各现地控制单元通信，向各现地控制单元发送指令，并接受现地控制单元上送的各种信息。

闸门监控系统与电厂计算监控系统的通信采用串口通信，具体的通信协议在施工现场由招标方确定。

闸门监控系统与水情系统（水调自动化）在张家界集控中心实现，具体的通信协议在施工现场由招标方确定。

闸门监控系统预留与张家界集控中心远程控制功能。

7）系统自诊断
系统设备硬件故障诊断包括计算机、外围设备、通信接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点应能诊断到各模板。

对于冗余的系统设备，当诊断到主用设备故障时，应能自动发送信号并切换到备用设备。

当诊断到外围设备故障时，应能自动将其切除并发出信号。

软件故障诊断应能对计算机各软件进行在线诊断，诊断出故障软件功能块并应发出报警信息。

在系统进行在线诊断时，不影响计算机监控系统对各设备的监控功能。

8）软件开发
软件编辑人员应能方便地在线或离线进行应用软件、显示画面以及数据库等的编辑、调试、装入、卸除和修改。

在线进行上述工作时应能保证计算机监控系统正常功能的安全实施。

1.4.4.2 现地控制层功能要求
现场10扇闸门启闭方式为卷扬式启闭机启动。

10扇闸门共设置1套LCU现地控制单元，配置一套可编程控制器（PLC）实现对闸门的现地控制，兼有上下
游水位采集显示功能。

现地控制层能与主控层通信，将水闸启闭机状态、闸门开度、上下游的水位等信息上传至主控层计算机，同时主控层计算机能够对所有闸门进行远程的集中调度控制。

现地控制级主要完成对闸门的控制、操作显示以及与主控级的通信。

主要功能如下：
1) 数据处理功能
采集和处理以下数据信号并传至主控层：
①闸门开度、位置信号；
②根据闸门开度计算流量；
③现地运行方式行状态信号；
④故障信号；
⑤电源回路电压监视；
⑥上下游水位测量。

2) 操作控制功能
①闸门控制权限分为两级级（预留第三级控制），即现地监视层、中控室远方控制和集控中心现场控制（预留）；
②设有各种正常操作、应急操作和检修调试的单步手动操作按钮，用于现场控制和调试；
③可对闸门的开度进行手动预置，实现闸门的任意开度的启闭控制；
④闸门关终位手动锁定信号显示。

3) 保护及报警功能
①闸门开、关到位自动停机；
②电机过流、过负荷保护、报警；
③手动锁定保护；
④闸门运行上、下极限位保护；
⑤在控制系统发生严重故障时，具有自动紧急事故停机的功能；
⑥在LCU开出接点发警报；现场运行闸门控制报警和装置运行状态报警。

1.4.5 主要硬件配置及要求
1.4.5.1 闸门现地LCU
1.4.5.1.1一般要求
（1）现地控制单元应以标准模块构成的PLC为基础，包括有顺控、调节、过程输入／输出、数据处理、人机接口和外部通信功能、交直流双供电装置。

各现地控制单元由相同类型的硬件构成。

现地单元内部应采用RS485通信口。

（2）现地控制单元应具有自检功能，对硬件和软件进行经常监视。

任一现地控制单元故障，不应影响其他现地控制单元及整个计算机监控系统正常工作。

（3）现地控制单元在完成所要求的功能外，应有10％以上的硬件裕量，包括过程信号输入／输出容量，内存容量等。

（4）现地控制单元应配置交双供电装置，每块现地控制柜的电源采用一回低压开关柜内的交流220V电源供电，一回路采用UPS电源装置供电。

正常时由一路交流220V电源供电，当交流电源消失后，自动切换到UPS电源供电，其切换时间应能保证LCU中所有设备连续工作而不产生扰动。

（5）现地控制单元电源消失时，其收集的信息或内部运行的数据不应因此而丢失，设备应维持断电前的运行状态，并向主控层发出故障信号，当电源恢复时，系统应能自动重新起动，电源消失或重新恢复都不应引起设备的误动作。

（6）现地控制单元的设备应能工作在无空调、无净化设施和无专门屏蔽措施的室外工作。

（7）机组现地控制单元以触摸屏为人机接口。

在其上可以进行现场控制操作，还能显示相应的操作画面、操作提示、相关数据及机组事故、故障指示信号。

（8）现地控制单元应设有输出闭锁的功能。

在维修、调试时，可将输出全部闭锁，而不作用于外部设备。

当处于输出闭锁状态时，应有相应信息上送主控层，以反映现地控制单元的工作状态。

（9）现地控制单元应提供与通信网络相连接的通信接口。

（10）现地控制柜安装避雷设备，包括浪涌保护器、隔离变压器。

1.4.5.1.2 现地控制单元的PLC
PLC内置以太网接口，主要完成数据采集及闸门的控制、操作等功能。

具体要求如下：
现地控制单元的输入、输出接口设备的数量应满足水闸运行的需要，并留有10％备用裕量（应有插件并配线）。

同类I/O插件应有互换性。

现地控制单元机
架上应留有10％以上的I/O插件的备用位置，以便将来的扩展，所有I/O接口（包括备用）端都应接到端子排上，接口的绝缘耐压和冲击耐压能力应满足。

每套现地控制单元应能够给接入其中的非电量变送器提供DC 24V电源。

PLC的模板应具有带电插拔特性，便于维护和更换。

PLC的开关量输入信息由独立的、无源的常开或常闭接点提供，且开关信号输入应经过光电隔离，还应设接口滤波措施，每个开关量输入都有LED指示状态。

PLC的通讯接口能将所有I/O量通过总线传输至主控级，其至少有两个通信接口，一个用于主控级通信，一个用于连接现地编程器或其他程序支持工具。

主要模块应满足各种输入/输出点要求.
1) 模拟量输入（AI）
模拟量输入信号为4~20mA。

现地控制单元应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。

模拟输入接口参数还应满足：
A/D分辩率不低于12位；
转换精度：包括接口和A/D转换，误差小于满量程的±0.25％；
分辨率：5μA/位
隔离：现场侧至逻辑侧1500V
输入阻抗：250Ω
交叉通道抑制：>80dB
2) 数字量输出（DO）
数字量输出都通过中间继电器接点。

接点容量和电压应。

输出继电器应为插入式，带防尘罩，继电器耐压水平：1500V，1min。

每一数字输出应有LED指示器反映其状态。

数字量输出信号持续时间应为可调。

3) 数字量输入（DI）和事件顺序记录输入（SOE）
数字输入信息由独立的常开或常闭接点提供。

数字输入包括状态量输入和事件顺序（SOE）开关量输入。

应设接点抖动滤波措施，接点状态改变后，其持续时间为4～6ms以上者，视为有效信息。

信号输入都经光电隔离，光电隔离器能承受1500V（RMS），1min的绝缘水平，如有必要可考虑对从高压设备引入的信号加设中间继电器。

每个DI点都有一个LED指示器，当输入接点闭合时，即有指示。

所有的接点状态改变应有时间定标并提供给显示和打印输出。

各现地控制单元最终I/O点的数量与2.3.2中I/O点有差距引起输入、输出模块的增加或减少模块，所发生的费用，按合同中模块的单价进行增、减。

1.4.5.1.3 启闭机开度检测装置
拉绳式绝对开度传感器。

1 基本参数
a 测量范围：0-20m；
b 分辨力： 1cm；
c 测量精度：±1cm；
d 输出码：格雷码10bit；
2 通信接口 RS485/MODBUS 可选
(1) RS485接口：协议或其它。

(2) 4～20mA模拟量信号输出。

3 使用环境
a 环境温度： -25℃～85℃；
b 相对湿度： <90%(40℃)；
c 电源电压： 24VDC。

1.4.5.1.4 浪涌保护器
由于现场可能会遭到雷击，在信号线、电力线上感应电浪涌。

这些电涌直接威胁到安全及采集设备的安全。

因此从外部引入的模拟量4-20mA信号进入PLC 之前需加装信号防浪涌保护器。

1.4.5.1.5信号隔离器（备选）
系统配置11套模拟量输入信号隔离器（闸位10套，水位1套），选用美国BETIC品牌ZNA201-PA信号隔离器，给两线制变送器提供隔离的直流电源，并
检测来自变送器的4~20mA的电流信号，经过隔离、抗干扰抑制处理后，向控制系统（PLC）输出电流或电压信号。

配置16套开关量输出隔离器，选用ZND202型，将电源通过开关、晶体管或逻辑电平信号来控制现场设备，具体技术参数如下：
常用额定电压：24V DC
输入信号：变送器直流电流信号4~20mA
输入阻抗：50Ω
最大输入电流限制：24mA
输出电流：4~20mA
电流输出允许负载：≤550Ω
输出电压：1~5V
标准精度：±0.1%
温度漂移：±0.015%/℃
响应时间：＜10ms（0~90%）
隔离能力：输入~输出~电源之间2.5KV,1min，50HZ
绝缘电阻：输入~输出~电源之间≥100MΩ/500VDC
工作环境温度：-20~+60℃
储存环境温度：-40~+80℃
环境湿度范围：5~95%RH（无冷凝）
防护等级：IP20
1.4.5.1.6 现地控制单元组屏及配置
(1)闸门现地控制单元1套，布置在大坝控制室，主要负责10孔水闸的监控和管理。

LCU各由1面屏组成，外形尺寸高（H）2260mm、宽（W）800mm、深（D）600mm。

(2) 每套闸门控制单元采用进口PLC，要求如下：
1) 现地终端10.4英寸TFT彩色液晶触摸屏。

2) I/O点配置: I/O点统计数量不包括自身所使用的测点，如开关、切换压板等，配置I/O模块时应考虑不少于10%的备用裕量。

3) 交流双供电装置。

4) 继电器及按钮开关。

5）浪涌保护器
6）信号隔离器
7）机柜及其附属设备。

8) 温湿度控制器、加热装置。

9) 凤凰端子及配件
1.4.5.3 监控工作站
在*******中控室分别布置2台操作员工作站，互为冗余方式工作，负责闸门的监控和管理。

工作站应采用交货时的主流机种，并至少满足如下配置：
a) CPU主频≥2400MHz；
b) 内存：不少于2G，可扩展；
c) 硬盘：不少于250G；
d) 显示器：19′LED分辨率为1280*1024，世界知名品牌；
e) 光电鼠标、标准工业键盘；
f) 具有串行口、并行口、网口；
g) 一个16X DVD；
h) 具有与外部实时时钟同步的接口。

1.4.5.4 工业以太网交换机
主要技术指标如下：
交换方式：存储－转发
10/100M端口：24
光纤接口：100BaseFX端口
背板交换能力8.8Gbps
DRAM内存16M，8M闪存
包转发能力3.6Mpps
支持全双工
标准协议：IEEE 802.1x，IEEE 802.3x，IEEE 802.1D，IEEE 802.1p CoS，IEEE 802.1Q，IEEE 802.3ab，IEEE 802.3u，802.3
1.4.5.5 计算机通信接口
投标方应提供主控制层与现地控制单元间的全部通信设备及通信软件和主控层与管理局之间的全部通信接口设备及通信软件。

1.4.5.6 电缆、光缆及埋件
闸房现地控制柜与位于电厂中控室的主控层之间采用光缆连接，星型接线。

投标方应提供用于供货范围内设备之间以及供货范围内设备与现地控制单元之间连接用的控制电缆、光缆以及安装所需的各种埋设件和专用工具。

1.4.5.7 软件要求
1.4.5.7.1 概述
（1）中标人提供的计算机监控系统软件应是具有丰富运行经验的监控软件，并符合本招标文件中所要求的各项功能。

（2）软件应高度模块化，以便修改时尽量减少对其它部分的影响，并能使软件测试和调整的程序简化。

（3）在应用程序、操作系统、支持程序和数据库之间应建立简明的接口。

（4）程序之间的数据应做到共享。

（5）应按照开放式的接口、服务和支持格式规范，使应用软件能以最少的修改实现在不同系统间的移植。

（6）中标人为本工程计算机监控系统提供的软件至少应包括如下几项，但不限于此：
1) 操作系统；
2) 支援软件和实用软件；
3) 人机接口软件；
4) 各种数据库及接口软件；
5) 报表编辑及生成软件；
6) 监控软件；
7) 各种系统通信软件；
8) 诊断软件
（7）计算机监控系统所有软件应使用光盘或其它媒介提供可靠的备份。

（8）操作系统、支援软件、实用软件、人机接口软件随硬件一起报价，数
据库、监控软件、通信软件、诊断软件单独报价。

1.4.5.7.2 操作系统
操作系统应是实时多任务系统，优先选用非windows系统，具有中断/事件驱动、进行多用户编程和专门开发实时控制程序的能力，能为中央处理机的时间、存储和I/0设备提供有序的和有效的分配。

操作系统至少满足下列要求：操作系统在所提供的硬件构造中应有成功的运行经验。

能满足闸门计算机监控系统的要求，不需要重新开发。

应具有以优先权为基础的任务调度执行、资源管理分配以及任务间通信和控制的手段。

应具有对输入输出设备的直接控制能力。

能进行诊断检查、自动切除故障。

1.4.5.7.3 支援软件和实用软件
系统服务软件中应该配备成熟适用的支援软件和实用软件。

在操作系统的管理下，支援软件应能改善管理程序和应用程序的性能，实用软件应能改善操作维护程序的性能，并用作执行日常任务。

至少应提供的支援软件和实用软件及其基本特性要求如下：
1) 具备有效的编译软件，以进行应用软件的开发。

这些编译软件包括标准的汇编语言编译程序、高级语言编译程序、交互式数据库编译程序、交互式图像编译程序、交互式报告编译程序和可编程计算软件等；
2) 应具有容易使用和代码汇编的装配程序；
3) 应具有计算机和接口设备同步联机诊断软件以及脱机诊断软件，联机诊断和脱机诊断不应破坏实时操作；
4) 应具有对应用软件进行检验和修改的实用程序；
5) 应具有存储器转储的实用程序。

1.4.5.7.4 数据库
本监控系统的数据库应有实时数据库和历史数据库，包括数据库生成、数据库管理、数据采集等软件。

数据库生成软件至少应满足的基本要求：
1) 系统应提供数据库生成软件，方便地生成和修改数据文件，建立和修改。