变电站计算机监控系统的应用.docx
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变电站计算机监控系统的应用
变电站计算机监控系统的应用
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5 变电站计算机监控系统的应用
5.1系统功能的实现
５．1.1主控级监控系统的功能
①数据采集和处理
1）从 每个 LCU 收集到的电 站一级设施的最近信息，信息包 括开 机 量 、模拟量、 用电 量 、数信息量、系统量以及先关数据统计（S O E）等等。
LC U系统把收集到的实地信息开展信息资料库更新、维护。
按照所有LCU收集到的数据 ,按照时间先后顺序一一加入到报警 数据库中 。
２）综合处理
计算机监控系 统按照初始设置的频率、按时或者根据 事件发生形式对最新获得以及录入后 的信息开展综合系统的 后期处理。
其中,后期 处理主要有:
关 系处理,逻辑处理 、运算以及 相应的函 数 计算 。
3）检测点信息以及工作情况的设定
对于一些检测系统目前不能有效收集到 的信息，或者在一些时期内,因为变送器或者接入点 出现问题相应 测点必须停止工作等情况发生时 ,操作 体系要求 工作 值班人员或者体系检测人员需要对这些检测点开展人工操作， 同时在处理的时候,将它 们 和正常收集到的数据一眼个看待。
但是系统 也能够分开它 们 并做出不同的记号。
②安全监视及事件报警
1）全厂运行实时监视
工作人员能够通过操作系统的液晶触摸显示屏,对全厂所有的主要设施以及各种辅助设施、通用设施以及电器设施的工作情况与工作指数开展实时检测。
2） 参数越限报警及记录
监控体系对一些工作参和各种运算结果开展监督管理，一些指标例如气压等 还必须开展及时检测记录,也就是开展气压变化及时检测。
以上处理主要有:
测值超标预警、及时超标报警、自动检测以及统计等。
3）事故顺序记录
当电站出现突发事件的时候,检测系统会马上工作，通常按照毫秒级的分辨率反映，并且按照事故发生的时间先后顺序依次； 自 动 显示报 警 语 句 ；启动语 音报警；自 动推出 相关画面等。
统计并且记录突发事故，可以表示、打印以及录入信息资料库。
每一数据信息都有点名称、内容以及和时间。
4）故障及状态显示记录
系统可以按时周期性地检测各种问题以及信号质量，当出现突发状变时就及时收集记录，与此同时记录问题原因以及突发时间。
5）事故追忆
每当电站出现问题的时候,监测系统都会按照之前设置的事故追忆时间点, 按照扫描频率统计事件突发之前以及事件突发之后所有时间之中的各种量数据信息,从而完成事故追忆记录。
事故追忆的开始以及和结束时间、取样频率、有追忆有关的参数以及追忆发起源都可以通过电站专业人员进行修改和维护。
6） 趋势记录分析
同时，还要对发电机的温度、轮轴力矩、变压器汽油温度等开始随时趋检测工作,统计并且计算信号的变化范围以及变化规律。
当变化速率突破最大的时候就会报警,从而进一步的增强点机组工作的有效性。
７）语音报警
使用语音装备,开展语音的技术合成以及整合工作。
每当电站出现突发状况或者问题时,可以迅速开始报警工作。
一般来说，都是由中控室来进行语音报警工作。
其中，报警对象以及报警语言都是事先设置好的。
检测系统只用按照设置好的要求开启对应的报警工作就可以了。
语音报警,能够完成多种问题以及事故的语音报警工作。
③ 电厂运行指导
1）控制操作过程监视
当操作命令下发之后,检测系统就可以自动表示对应的点机组，以及用电线路等各种设施的工作检测图面。
图面通常都是使用流程顺序图的方法及时表示点机组的运作过程中各个步骤以及工作状况，或者提醒在工作运转过程中出问题的地方和问题来源。
2）电站一次设备操作指导
电站一次设备开始倒闸运作的时候,监测系统按照全厂目前的工作情况以及必和开关与闸阀的开启条件,推测目前的实施能否满足要求,同时提供与之对应的标记。
如果按照要求是不可以的,就按照提示关闭，以防外人的错误运作而导致突发状况的产生。
3）厂用电系统操作指导
按照目前厂用电的工作情况以及相关厂用电工作模式、关机运作操约束条件，监控系统可以对具体一个厂用电安全保护器或者闸阀在目前能否满足运作并给做出对应的标记工作。
假如满足运作就表示运作的前后顺序,反之，就表示运作的原因。
④ 监控系统异常监视
一般来说，监控系统都是有问题自动检查,以及错误自动处理的功能。
监控系统以及自动表示出每一时间段电脑的运作情况。
监控系统可以表示基本工作单元的运转情况,自动检测并且排查出问题部分,将问题部分设置为没有效果并且关闭其对应的各种功能。
⑤控制操作
１）控制与运行调度方式
电脑控制体系一般都能够完成一下三种工作要求:
调控中心以及远方控制模式、集中工作模式以及实地工作模式。
２）控制方式的转换
控制方式按照优先级别，通常可以划分为距离电机组近，则对应级别就越高，实地监控基本单元的优先使用权也就越高，这个可以在实地监控基本单元中开展工作模式的转换。
ＬCU上装配与“远方／实地”的切换按钮，每当LCU上的切换按钮转到“远方”的时候,中控室中的工作人员或者控制中心电脑才可以开始检测系统。
3）控制与调节
计算机监控系统能对电厂主辅设备进行控制,包括机组的开停机控制和复合调整、事故处理，断路器分、合操作；闸门的启、闭操作;辅 助 设备及公用设备 的启、 停操作 等。
机组的有功和 无功功率给定可通过运 行 值班人员 在上位机设数 。
系统检查 给定值 的 合法性， 通过 ＰID计算结果向 调 速 器、励磁系统发出 调 节命 令。
机组及其辅助设备的控制与调节包括：
机组开/停机顺序控制（单步或顺序）、紧急停机控制；
点设备控制：
对单个具备开关操作的设备,要求对其实现开关控制操作,并考虑安全闭锁（包括对出口断路器、隔离开关、接地刀闸、进水口闸门的远方落门等控制）;
给定 值控制:
机组的 转速/有 功 功率、电 压/无功 功率和 导叶开限按给定值进行闭环控制 ;
油、气、水系统的自动控制;
其它相关控制与操作。
开关站断路器、隔离开关及接地刀闸的控制与操作,主变中性点接地刀闸的分、合操作。
厂用电设备的控制与操作。
厂内公共设备的控制与操作。
泄洪闸门及其配电设备的控制与操作。
其它相关设备的控制与操作。
⑥统计记录及生产管理
系统在实时采集全厂各设备的运行参数和工况的基础上进一步完成统计制表等运行管理的工作,可以使运行人员不再人工抄表,自动进行统计等一系列技术
管理工作。
１）电厂发电运行记录
记录的内容包括电 厂的机组 发电量 、线 路 送 电量 、 厂用电量等进 行 实时记 录和 计算。
初值可由运行值班人员进行设置。
2）主要电气设备动作及运行记录
监 控 系统对电 厂 主要电气设备的动 作次数和运 行时数等进行统计和记录，便 于考核和合理安排 运行、检修计划。
３）操作记录
监控系统 能记录 各种操作，包括机组工况转换;断路器和隔离 开关 的合 、跳闸;辅机 的启动、停止 ； 闸门的启、 闭 等 。
并记录时间 、操作内容 、成功与 否、失败原因等。
４）定值变更记录
监控系统 对所有的定值（设 定 值 、限制 值 等）变 更情况 作记 录,并存入数 据库。
5）事故及故障统计记录
监控系统能统 计记录 对电 站 的各种事故、故障的内 容和次 数,并作为资料保存 。
６）参数越复限统计记录
监控系统能统计电厂的参数越复限情况并记录下来。
7）运行日志及报表
监控系统能按照要求打印电厂运行日志和报表。
打印内容以及打印格式可以事先设定,打印方式有定时自动打印、随机召唤打印。
⑦人机接口
１）操作员工作站主要功能：
调画面
测点和设备的投退
数值设定
修改限值
控制和负荷调节命令
召唤打印
操作票显示与在线修改
事件确认
报警设置
日期设置
本系统为双机冗余系统，运行中当主机故障退出运行时,从机能不中断任务、无扰动地自动切换成为主机运行。
不管是主/从机切换或是网络上的任意节点发生故障,都会显示在操作员工作站上，并记入自诊断表中。
⑩系统开发和维护
电厂开发 维护人员可通过权 限 口 令在工 程师工 作站上进行系统开 发与 维护 ，包括软件开发与维护、画面的 增删与修改、定值 更改、 数据库变 更,报表 生成、 顺控 流 程修 改等一系列工作 。
可利用系统提供 的一系列组态 工具 方 便地 完成画面、数 据 库、报表、动态 连接、顺控流程 、 报警 定义等 各项工 作。
⑪数据库功能
本 计算机 监控 系统数据 库包括实时数据库和历史数 据库 ，数据库有如下特点 ：
１） 监控系统 数据库采用 网络 型 全分布数据库,所有 数据共享都通 过透明 的网络通讯 来实现 。
数据库包括：
实时数据库、 计算数据库、图 形数据库、报 表数据 库、历史 数据 库、统计数据 库、汉 字库、图形符号库等，这些数 据库 构成监控系统数据资源中心。
数 据 库的结构定义 包括梯级调度监控和管理 所 需要的全 部 数据项。
2）支持快速存取和 实时处理;实时数据库主要 存放各梯级 电站送上来的实 时数据,它是监控系 统数据库中 最主要 的 数据 库。
3） 支持数据库建立及在线/离线修改。
⑫培训功能
计算机监控系统具 有 操作、维护、 软件开 发 和管理的 培 训 功能， 包括操作训练 ，监控系 统开发、维护 、 管 理训 练和顺控流 程 的 离线调试等。
1）正常操作训练
可在操作员工作站上执行各项操作，使技术人员熟悉和掌握监控系统的各种操作。
2） 监控系统开发、维护培训
电厂维护人员可进行数据库修改,画面生成和修改、报表生成、顺控流程修改、监控系统参数修改等一系列开发和维护的培训。
⑬电厂设备运行维护管理
积累电厂运行数据,为提高电厂运行、设备维护提供依据。
如针对机组,累计机组正常、停运时间、检修次数及时间,累计机组各工况运行时间及开停机次数等，为设备运行管理及检修提供指导。
5.１.２现地单元监控装置的功能
①数据采集与处理
对电厂 的主 辅设备 的运 行 状态 ,运 行参数及测量值进行实时采 集,存入实时数据库，作为 系统实时监视、告警、控制、制表、计算 和 处 理 的依据。
数 据采集的对象分为模拟量 、开 关 量、 脉 冲量、数码 量等 。
1）模拟量
电气模拟量信号采用交流采样,定时采集电流互感器、电压互感器的二次电流、电压信号，计算得到一次的电流、电压、功能、频率等数值，机组和开关站ＬCU采用智能交采表。
非电气模拟量采用变送器（４~２0ｍA）模拟量采集实现，如压力、高程等；温度量采用智能温度巡检装置采集，传感器采用PＴ100温度传感器。
对模拟量信 号的处理包 括回路断线 检测 、数字滤波 、误差补偿 、数据有效合理性判断、标 度 换算 、梯调 计算、越复限判 断及 越限报 警, 最后经 工 程及格式 化 处理后 存入实 时数 据库。
２） 开关量
开关量 包括事件顺 序 记录（SＯE） 开关 量 和 普通开 关 量 两 种 。
S O E开关量 指事故、断路 器分合及重 要继电 保护 的动 作 信号。
监 控 系统 采用中断方式迅 速响应这些 动作信 号 并以毫秒级的时间分辨 率进行 记 录。
普通 开关量是指除 SOＥ开 关量以外的各类故障 信 号、报 警信号、位置信号、设备状态等。
监控 系统 对普通开关 量的采集为定时扫查方式 。
对开关量信号的处 理 包括光电隔离、防抖 动滤波、 基 准时间补偿、 数据有效性合理性判断、 启动 相关量处 理功能（如启动事件 顺序 记录、事故报警、 自动推 出画面以及自动停机等） , 最后 经格式化 处理 后存入实时 数据库 。
3） 脉冲量
脉冲量主要指来自脉冲电度表的有功电能及无功电能等，即时采集。
脉冲量的处理有硬件和软件滤波、脉冲累加、数据有效性和合理性判断、标度变换、检错纠错过程，经标准化和格式化处理后存入实时数据库。
电能量可以进行峰平谷分时累计。
水电站监控系统的电度量来自有/无功综合电度表。
多功能电度表用以测量机组、线路、变压器高压侧的有功及无功电能，可以进行分时计量，通过通讯口送到相应LCU设备中。
4）数码量
数 码量 信号主要 指 水位等ＢCD码输入 量 。
采 用多点开关量并行 采集， 然后转 换 为相应模 拟量数值。
对数码量的处理包括光电隔离、数字 滤 波、码制变换 、 数据有 效 性合理 性 判断、工 程单位换 算等，经 格式化 处理 后 存入实 时数据 库。
5） 综合量
综 合量 包 括综合 开 关量 和综 合 模拟量 , 是 对上 述 采 集的量 进行 算术、 逻辑、关系运算后得到的数值量 ,例 如机组 状态等。
②全厂运行监视
1）电厂设备的实时状态和运行参数显示；
2）状变监视和事件报警;
3）事件顺序记录
4）实时数据越复限检查和越限报警；
5）控制命令执行过程中显示屏画面可显示操作步骤执行情况，并且可提示操作执行受阻部位及原因；
6）系统事故或运行设备工作异常时,可进行语音或音响报警。
③控制和调节
LCU收发实地或者主站的指示,实现下级设施的管理工作。
机组LCU：
管理各种电机组的正常巩固走、完成突发状况停机、检测机断电器以及相应的辅助设施、调整有或者无效巩工作;
公用及开关站ＬCU：
运作安全器、隔离阀门以及接地阀门的分开、联合;厂用断电器以及公共辅助实施；电厂的直流设备、中低压装备以及各种排水设施等等;
1）控制操作类型
控制类型通常可以分为中控制和实地控制两种方式
各种机组状态的转换控制
机组同期操作
事故停机及紧急停机
电机组出口安全器分/合运作
油、气和水体系的全自动操作
发电机有效运作以及周期调节
发电机无效运作以及电流调节
安全器的分/合操作
隔离开关的分/合操作
用电系统安全器的分/合运作
公用系统设备起停控制
1０kV断路器等设备的投切
40０V断路器等设备的投切
事故紧急操作
２）关于控制操作安全性的考虑
在PLＣ收到操作指示之后,先开始检测这项工作有关的关闭因素,当满足动作要求的时候,PLＣ才可以执行操作指示;
当ＬCU自动检测到有相关的模块发生问题的时候，就会自动停止各种先关的工作系统;
当ＬＣU在收到 主站操作指示之后, 通常都是使用再次校核的 方法来确保操作指示 命传输 的正确性;
检测过 程遇到问题的时候，就可以发现问题的原因 ；
ＬＣ Ｕ装备有 当地或者远 方 检测 系统 转换设备 ,从而实现当地以及远方 操作互锁 ;
突发状况停机功能、机械以及电 气维护和自 动设备操作、安全阀自动跳闸操作拥有最大的优先使用权,不会因为检测权的规定而被屏蔽;
运用重要的逻辑推理来进一步降低错误开启导致突发状况的事故概率 。
3）事故紧急停机方面的考虑
当突发事故出现时，ＰLC可以收集到对应事故关机的因素,因此PＬＣ可以直接对突发事故数据开展快速的反映以及后续事故处理工作。
机柜 上还装备有突发关 机设备，通常 使用硬质布线快速作用于突发停 机 阀以及机组出口 跳 闸点 路， 这种操作的优点在于 ：
当机械 和电气的保护装 置无法给出机组异常事故信息时,监控系统通过监 测到异常状况， 或者运行人员发 现异常 现象或异常声音后，可人 为紧急停机，这样 即 使计算机完全失去 作 用,也可以确保 工作机组的解 列停机, 这是保护 设施的 正常运行的最 后防线。
４）人机接口
实地操作基本单元以及人机接口的主要设施有:
a.12”彩色液晶触摸显示屏
b.其它指标仪表、开关、按钮等。
实地操作基本单元都装备液晶显示屏,使用串口和ＰLC完成信息传送。
实地操作基本单元的液晶屏表示的信息,主要有重要电气大小的检测值、连接模拟操作、专业供水情况数据、温度大小的检测值,当工作人员正确输入相应密码之后，就可以使用液晶屏开展停复机工作一个其他相关工作。
目前,常见的实地操作基本单元都装备有多功能连接接口，可以使用快捷式电脑连入PLC,在实地调整或者出现装备问题的时候,可以使用快捷式计算机工作站完成实地的检测工作,同时实现对LCU所管理的设施的检测以及运作，可以大大减少实地检测以及维护装备的正常运行的工作量。
④数据通信
LCU的通信包括以下内容:
1）使用光纤以太网和主站之间开展通信工作,向主站级传输信息收集以及资料数据，收发主站传送的操作指示,最后再把运行结果返回传输给主站级。
2）ＬCU的通信作为实地监控基本单元,可以完成与多种智能收集设施的数据传输工作。
机组ＬＣU设备，同微机调整速度、交流搜集样本装置、电量测量设备、高电压设备的继电安全装备辅助体系的联通接口。
公用及开关站现地控制单元能实现与交流采样装置微机保护装置的通信,与中、低压气机控制系统,厂用交流电源系统、厂用直流电源系统;与厂内漏水、检测排水操作体系等辅助设施联合构成的实地总线网通信系统。
闸门实地操作基本单元，可以完成同闸门实地操作柜联合组成的实地总线网通信的工作。
⑤自诊断
LCＵ具有硬件以及软件自主诊断和修复的能力,这种能力主要包括在联网周期性诊断修复、 申请诊断以及单机诊 断 。
诊断内容包括:
ＣPU模件故障；
电源故障;
通讯故障;
模件故障；
硬件 及其接口自 检：
主要有外围装备、连接接口、多功 能模块 等等，每当发现出操作问题的时候,就可以迅速发出报警信号；
掉电保护；ﻩ
冗余 模件检测及自动切换 。
当使用 主用或者备用的形式工作 的模件出现操作故 障必须停止 工作的时候，备用模 件 就可以 不 停止工作并且无影响地转换成主用模件 。
5．２应用界面与说明
5.2.1上位机操作界面
① 用户登录
当系统没有成功登录之前，点击“登录”键，就会弹出如下图5.1所示的登录页面,这是可以开始进行登录：
图5．1系统登录窗口
Ｆig.5．1Ｔheｓysteｍloginwｉndow
加入用户名和相关口令之后,点击“登录”键开始确认。
使用有效时间可以设置登陆完成,在使用者成功登录之后,在规定的时间之内，可以获得一定的使用权;在超过规定时间之后，就必须再次登录。
当用户已登录成功后，可取消登录。
系统工作页面如下图５.2：
图5．2系统运行画面
Fiｇ.５.2Ｒunninｇｓcreeｎofｔｈe system
②系统功能区
系统功能区处在工作页面的最底端,可以完成系统功能的开启、转换以及修复更改时间等任务，如下图5.３。
图5．３ 系统功能区所有的图标
Fig.5.２The systｅm ｆｕnctionbｕtton icon
每当使用者获得与之对应的权利时，就可以开启或者转换其各种功能。
注：
操作权限中,0-超级 用户,1- 维护人员,2-运 行人员，3-操作员 ，4 -监护 员， 5－系统最低权限。
表５.１各种功能图标使用说明
Tａbｌe5.1Ｓysｔemfunｃtｉｏnｂuttｏninstruction
功能图标
具体功能
工作权限
数据库内部以及初级测试点概况
0，1，2，3，４,5
用户图形界面
０,1，2,3，４，５
流程管理
０，1,2,3
报警一览表
0,1,２，3,4，5
光字一览表
０，1，2，3，4,５
历史数据库查询
０，１,2，３,4,5
系统配置与健康管理
0，1
系统退出
０,1
系统组态
0，1
系统帮助
０，1,２，3,４,5
紧急停机
0,1,2,3
操作票系统
０,1，2,３，4,５
报表系统
０,1,2，３，4,5
③系统组态功能界面
1）综合数据库功能页面如下图5.４所示。
图5．4数据库组态界面
Fig． 5.4 Dａtａｂasecoｎｆｉｇuｒａtioｎinterface
2）系统配置界面如图5．5。
图5.５系统配置界面
Fig．5.５SystｅｍCｏnfigurationinterface
３） 历史数据库计算页面如下图5．6所示。
图５.６历史数据库计算页面
Fig.5．6Ｈisｔｏry dａtaｂas
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