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计算机监控系统

是水电站重要的控制系统之一

是水电站生产和管理的中枢

自上世纪70年代计算机开始应用于水电站

水电站计算机监控系统

经历了从低级到高级

从顺序控制到闭环调节控制

从局部控制到全厂控制

并替代常规控制装置的过程

(常规控制装置组成的监控系统图)

水电站计算机监控系统的广泛应用

正在不断提高水电站自动化水平

劳动生产效率、供电质量

安全运行水平、经济效益

水电站运行人员的工作性质

也随之发生了质的变化

从过去的频繁操作转变为巡视

完全的手工记录转变为自动记录

运行人员的劳动强度大大减轻

工作的便捷程度、安全性大大提高

人数大大减少

无人值班(少人值守)目标得以实现

如果我们从宏观的角度去看

水电站计算机监控系统

它好像并不复杂

它仅仅是完成同步发电机发电、输电到电网

整个过程的监视、控制以及数据处理

(水轮发电机组发电过程示意图)

但当我们从微观角度去看的时候

你会发现

计算机监控系统几乎要同水电站的

所有设备、所有系统产生关联

整个系统极为复杂

它直接或间接监控了

水轮机及其附属设备

(请横屏观看，水轮发电机组厂房)

调速器及其附属设备

发电机及其附属设备

励磁及其附属设备

主变压器及断路器

(请横屏观看，变压器图)

开关站及其附属设备

(请横屏观看，开关站图)

厂用电设备

全厂公用设备

全厂水力测量系统

全厂油、气、水系统

(请横屏观看，辅机电机图)

闸门及其附属设备

……

01

系统结构

水电站计算机监控系统分为

厂站控制级及现地控制级两层

厂站层系统设备包括

数据采集服务器

历史数据服务器

操作员工作站

工程师站

调度通讯服务器

相关网络设备及网络安全设备

……

(请横屏观看，计算机监控系统网络拓扑结构图)

现地控制级设备包括

机组现地控制单元

开关站现地控制单元

公用现地控制单元

……

(请横屏观看，计算机监控系统下位机LCU盘柜图)

02

上位机系统功能

数据采集与处理

对电站主要设备的运行状态

运行参数自动定时进行采集

作必要的预处理、计算，存于实时数据库

供计算机系统用于画面显示、更新

控制调节、记录检索、统计报表

操作、管理指导和事故分析

……

安全监视

计算机监控系统实时监视

电站各类设备的运行状态和参数

当它们发生异常

运行状态发生变更

或参数超越设定限值等时

计算机系统及时报告值班运行人员进行处理

同时进行实时记录，以便分析查验

人机联系

控制操作人机联系时

充分利用显示画面、鼠标、控制窗口

三者相结合的方式

完成特定操作

操作过程中有可靠性校核与闭锁功能

控制与调节

控制方式调节方式包括

四个层次

现地控制、厂站控制

梯调控制、电网控制

控制调节权限从高到低

一般控制包括

机组工况转换

有功、无功功率给定与调节

设备操作控制

参数整定等

高级控制包括

自动发电控制(AGC)

自动电压控制(AVC)

生产管理与统计

监控系统可将自动生成的

报表数据、报警数据等

自动保存

形成生产统计报表

历史数据、各种报警记录数据

存放在计算机硬盘上

形成报警记录历史数据

上位机通讯

计算机与通讯技术的结合

使计算机监控系统的通讯功能

变得非常灵活和强大

同时也异常复杂

在通讯规约的约定下

通讯通道的支持下

隔离加密装置的保护下

它可实现与水电站各类系统

的数据通讯

与电力主管部门的通讯

与梯调中心的通讯

与下位机各LCU的通讯

与机组状态监测系统的通讯

与保护系统的通讯

与消防系统的通讯

与电量计费系统的通讯

……

03

下位机LCU功能

现地控制单元

是实现水电厂计算机监控的关键设备

其结构配置可为

双重化冗余结构

局部双重化冗余结构

多处理器非冗余

与简化常规设备相结合的结构

每台LCU均是一套完整的控制系统

与系统联网时

作为监控系统的一部

实现系统指定的功能

而当LCU与系统脱离时

则能独立运行

实现LCU的现地监控功能

数据采集

数据采集包括

模拟量、脉冲量、数字量

开关量和中断量等

自动采集各类型的实时数据

包括通过现场总线通讯采集的数据

以及其他智能装置采集的数据

自动接收来自厂站控制层的命令信息和数据

数据处理

对自动采集数据进行可用性检查

对采集的数据进行数据库刷新

向上级控制层发送其所需要的信息

LCU主要完成数据的实时采集和更新

控制与调节

LCU具有以下控制和调节功能

机组开机、停机顺序控制

包括单步控制和连续控制两种

紧急停机控制

单点设备控制

断路器、隔离开关、接地刀闸等

并考虑安全闭锁措施

下位机通讯

LCU通讯实现如下功能

与厂站层计算机节点的通讯

与其它LCU的通讯

与现地智能设备的通讯

与调速器及励磁系统通讯

与机组的各保护装置通讯

与机组振动摆度装置通讯

……

04

软件

由于计算机监控系统包含上下位机诸多硬件

故需要应用的软件也很多

基本可以分为四大类

计算机系统软件

基本软件

应用软件

工具软件

系统软件是随计算机硬件配套软件

用以提供监控系统其它软件运行的环境

基本软件是实现监控系统基本功能所必须的软件

如数据采集，数据处理，数据库管理

应用软件是实现人机交互所必须的软件

如图形显示，报表生成，语音报警等软件

工具软件是用户软件的开发

如用户程序的编辑、编译、联接等

05

发展

随着工业技术与信息技术的深度融合与发展

正逐步推动着水电站迈向智能化

为了满足电站的生产管理、调度运行等需要

而逐步完善和发展起来的

水电站计算机监控系统

也在不断地技术变革之中

在线仿真、智能趋势报警、远方监控

实时数据、历史数据库、智能诊断

等高级技术研究和应用

已实现对信息的智能应用

已初步具备了“智能化”的部分特征和特点

它对推进水电站智能化

进行全方位的智能监控与智能决策

对水电站安全经济运行和效益最大化

必将起到更加重要的作用

End

【参考资料】

【1】DLT578-1995水电厂计算机监控系统基本技术条件

【2】H9000计算机监控系统功能介绍

【3】潘家才,纪浩.智能水电厂建设思路.葛洲坝水力发电厂

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