水电站计算机监控系统课件(中广核).ppt

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水电站计算机监控系统水电站计算机监控系统1前前言言我国地域广阔，中小河流众多，水能我国地域广阔，中小河流众多，水能蕴藏蕴藏量丰富，随国民经济的高速发展，用电量的不断量丰富，随国民经济的高速发展，用电量的不断增加，因此加快开发和改造中小型水电站，提高增加，因此加快开发和改造中小型水电站，提高其技术和管理水平是十分必要的，而微机综合自其技术和管理水平是十分必要的，而微机综合自动化是电站安全可靠运行的有力保证。

动化是电站安全可靠运行的有力保证。

2l计算机监控系统：

利用计算机来实现生产过程自动化控制的系统l计算机应用对水电站的意义：

满足水电站运行历史数据的存储容量要求，保证设备安全经济运，提高经济效益，改善劳动条件；l水电厂监控系统的目的：

高效的、经济的实现集中控制和远方控制3特点：

可以模拟各种复杂的控制规律，实现系统高质量的控制效果，同时可以不改变控制设备而修改控制结构和参数；具有记忆和判断的能力，能综合生产过程中的各种情况，作出最佳选择，实现最优控制；具有分时操作的能力，可满足多个回路的控制任务，用于代替多台常规控制设备的功能；能及早发现生产过程中孕育的各种故障和事故，不失时机地作出预报和处理；能实时进行生产过程计划调度、经济核算、物料平衡等。

4主要性能指标：

实时性（响应速度）可靠性（可利用率）可维修性系统安全性：

操作安全、通信安全、软、硬件安全。

可扩展性简单性和经济性使用寿命5l微机监控系统主要任务微机监控系统主要任务加强对主要设备的安全监视提高水电厂运行的可靠性提高水电厂的经济效益提高电力系统的安全经济运行水平保证供电电能质量改善运行人员的工作条件减少值班人员提高水电厂的运行管理水平6事故自动处理水电厂发生事故后需要在极短（几秒或几十秒）内对事故情况作出正确判断，及时采取有效措施，防止事故扩大，并转入安全工况运行。

在此情况下如由人工进行处理具有一定的局限性，人的反应时间不可能在如此短的时间内掌握并处理大量信息，并对事故情况作出正确的判断，特别是在发生重大事故时，运行人员处于高度紧张状态，很容易发生误操作情况，易导致事故的进一步扩大。

因此利用计算机监控系统实时收集各类设备生产信息，根据对事故的重要性和紧急程度进行瞬时的处理和排除，提高电厂安全生产。

7l微机监控系统的类型微机监控系统的类型取消常规设备的全计算机监控系统以计算机为主常规设备为辅的监控系统以计算机为辅常规设备为主的监控系统l微机监控系统的基本结构微机监控系统的基本结构开放、分布式计算机监控系统结构按水电厂控制对象或系统功能分布设置多台计算机装置，它们连接到资源共享的网络上实现分布处理。

开放、分层分布式计算机监控系统结构按水电厂控制层次和对象设置电站级（上位机）和现地控制单元（LCU）级8l计算机监控系统作用一、监视信息由下至上，利用各种传感器、变送器收集设备的运行信息，这些信息一般可以分为模拟量信息、开关量信息、温度量信息（脉冲量信息、数码信息）等，通过I/O接口，将数据送入计算机，计算机进行相应的处理，送到运行人员工作站、现地操作屏供运行人员监视。

二、控制信息由上至下，运行人员通过工作站、现地监视屏发布操作命令，命令经过计算机判别，再通过I/O接口，将控制输出传递给出口继电器，出口继电器驱动现场自动化设备如电磁、电动设备、现地自动装置等等。

9l水电厂监控系统的功能1、数据采集和处理2、设备的操作监视和控制3、设备运行安全监视4、自动发电控制AGC5、自动电压控制AVC6、运行日志及报表7、事件统计8、数据通讯9、人机界面10、自诊断和远方诊断11、多媒体功能12、仿真培训13、事故的自动处理10u数据采集和处理计算机监控系统对运行设备需要进行经常巡回检查，检查是否正常（是否越限），并对计算机监控数据库不断更新，按被测量的性质不同可分为：

模拟量、开关（数字）量、脉冲量等。

11模拟量：

电气模拟量和非电气模拟量；电气模拟量指电压、电流和功率等实测值，非电气模拟量是转速、位移、压力、流量、水位、油位、振动、摆度等，温度量也是非电气量的一种。

参数包括：

C05V、010V、DC05V、010V、20mA和020mA、420mA等。

12开关量：

现场开关的位置信号，转换后为0和1的数字信号，分为中断型和非中断型开关量。

现场开关的位置信号，经电位变换后转换为0和1的的数字信号。

按性质分开入和开出两种，开入开关量分为中断型和非中断型（扫查量）开关量两种。

l中断量：

事故信号、断路器分合以及重要继电器保护的动作信号以硬接线方式送入监控系统，计算机监控系统将以中断方式迅速响应这些信号，并自动进入中断处理程序来进行处理并报警（此类信号的动作将直接影响机组的动作流程），采用无源接点输入、中断方式接收的方法引入事故信号，一旦这些信号发生变化，计算机监控系统必须立即进行采集处理，并对断路器的位置信号、继电保护信号和安全自动装置的动作进行顺序记录，以作事故分析的重要依据。

l非中断型（扫查量）：

除中断型以外的其他开关量，包括各类故障信号、隔离开关信号、机组设备运行状态、运行方式等采用扫查的采集方式送入计算机监控系统，采集方式。

13脉冲量：

主要指有功和无功电量，以脉冲形式累加。

有功和无功电量，采用脉冲累加的方式进行测量。

分有源脉冲和无源脉冲两种，采用即时采集即时累加的方式。

14温度量：

l属非电气模拟量的一种，通过采集热电阻的变化来计算温度；这些模拟量在采集过程中经过信号抗干扰、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理判断等处理后送至计算机监控系统并存入数据库15设备的操作监视和控制对全厂主要机电设备和油、水、气、厂用电等辅助系统的各种设备进行操作监视和控制。

例如：

机组工况的转换（停机、空转、空载、发电、并网、增减负荷、分合开关等的操作和状态监视。

主要分为：

l开、停机过程监视l设备操作监视l厂用电操作监视l辅助设备控制及操作统计和监视l紧急控制和恢复控制16171819202122自动发电控制自动发电控制AGC任务：

满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制整个水电厂的有功功率来达到电力系统的需要。

u根据给定的电厂需发功率，同时考虑调频和备用容量的需要，计算当前水头下电厂的最佳运行机组台数和组合。

u根据供电可靠性、设备的实际安全和经济运行状况确定运行机组的台号。

u在应运行机组间实现负荷的经济分配。

u校核各项限制条件，如机组振动区等。

23自动电压控制自动电压控制AVC满足水电厂和机组各种安全约束条件下，比较高压母线实测值和设定值，根据不同运行工况对全厂的机组作出实时决策或改变联络变压器分接头有载调节位置，以维持高压母线稳定在设定值附近，并合理分配厂内各机组的无功功率，尽量减少功率消耗。

24运行日志操作日志其他记录设定值或参数修改记录252627事件统计事件统计n开、停机成功率统计n事故或故障统计n参数越复限统计n设备投退统计28数据通信数据通信计算机监控系统内部各设备之间都存在数据通信，其通信的方式和速率与监控系统的结构有关，通信方式和设备的选择直接影响监控系统的性能指标，甚至影响到监控系统能否正常工作。

内部通信包括：

上位机与现地控制单元、保护装置之间以及现地控制单元与调速器、励磁系统、同期装置、交流采样、油、水、气等系统的通信。

常用的通信方式：

IEC101/104、MODBUS、R485、R232等29人机界面人机界面运行人员对全厂生产过程进行安全监控，维修人员对计算机监控系统进行管理、维修、开发的必要手段，应包括以下内容：

1、系统控制权的设置和切换；2、机组及重要设备的状态设置；3、测点和设备的投运；4、参数整定值和限值的修改；5、电厂运行方式的设置和切换；6、调用各种画面；7、各种报表和打印；8、操作票显示和在线修改；9、机组的启、停和工况转换操作；10、断路器和隔离开关的开端、关合工作；11、机组有功、无功功率调整；12、AGCAVC功能设置和参数设定；13、故障和事件报警处理。

30监控系统控制任务：

正常运行控制：

紧急控制：

当系统或设备发生异常时，能正确作出判断，并采取相应的处理措施，当系统受到扰动时，能迅速采取校对政策，以保证稳定运行。

恢复控制：

发生事故后能尽快处理，恢复到正常运行状态，缩小事故范围和损失。

31计算机监控系统结构计算机监控系统结构集中式功能分散式分层分布式开放式分层分布开放式32计算机监控系统结构计算机监控系统结构分层分布式按权限划分：

梯级调度层厂站监控层（上位机）机组操作层（下位机或LCU）辅助设备控制层33分层分布式分层分布式特点1、凡是不涉及全系统性质的监控功能安排在较低层实现，以加速控制过程的实现，提高相应能力，减轻控制中心负担，减少大量的信号传输，提高系统可靠性；2、分层控制过程中，即使系统某个部分发生故障而停止工作，系统其他部分任能继续工作；3、因同步传输信息较少，电缆铺设也较少，提高了经济效益；4、可灵活适应被控制生产过程的变更和扩大，可实施分阶段投资提高系统的灵活性和经济性；5、采用多机系统，使各级计算机容量和配置与现实的功能配合更加紧密，使最底层控制更实用，整个系统工作效率更加提高。

34分层分布式分层分布式分层分布式按功能划分：

1、驱动层：

各个阀门、泵、断路器等控制2、功能组控制层：

油、水、气系统控制3、机组控制层：

运行方式控制，如开、停机4、电厂控制层：

全厂综合运行控制35开放式系统开放式系统全厂由统一的接口标准，由多个不同厂商提供的硬件和软件组成。

l体系机构模块化l模块接口标准化l功能处理分布化l应用软件的可移植性l不同系统间的相互操作性36开放式分层分布式开放式分层分布式监控系统各个节点分布着与该节点功能相关的数据库，各个节点间可进行所需信息的交换而不依耐厂级计算机系统，即在厂级计算机未投入运行或故障的情况下，工作人员也能通过现地控制单元对设备进行操作或提取采取的数据，整个系统都遵循行业统一的接口标准接入。

37l计算机监控系统分类1、按布置可划分为两大类：

、按布置可划分为两大类：

电站电站（级级）设备设备现地控制单元现地控制单元（级级）设备；设备；2、按通用组件可划分为：

、按通用组件可划分为：

计算机设备计算机设备外部设备外部设备接口设备接口设备电源设备电源设备3839计算机监控系统组成介绍计算机监控系统组成介绍-上位机上位机图：

硬件应用层操作系统控制软件Windowsunix等CPU主板等40上位机：

l操作员工作站l厂内通讯服务器l与调度通讯服务器l闸门控制工作站l多媒体工作站（ON-CALL）l工程师工作站l历史数据服务器41上位机系统电源上位机系统电源-UPSUPS是不间断电源（UninterruptiblePowerSupply）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。

从原理原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备；从功能功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电，使其能有充裕的时间应付；从用途用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。

42UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类：

后备式后备式UPS：

具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波；在线式在线式UPS：

结构较复杂，性能完善，能解决所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；由于需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中；模块化模块化UPS：

与传统UPS相比有诸多优点，代表UPS的发展方向之一，但目前还存在成本高，部分产品实际的可靠性并不如理论计算值高，但安全系数已经远远超过传统UPS；对模块化UPS的研究将有利于促进模块化的可靠性提高，从而提高模块化UPS在客户中的认可度，加快模块化UPS的发展。

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