1、計算機監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第1頁水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本類型 二三計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 現(xiàn)地控制單元基本功效 四概述 一五監(jiān)控系統(tǒng)試驗、驗收項目 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第2頁1、水電站計算機監(jiān)控發(fā)展概況 水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了人工監(jiān)控，電話調(diào)度和遠動化(遙測、遙信、遙調(diào)、遙控)監(jiān)控以及以計算機為關(guān)鍵，以當(dāng)代數(shù)據(jù)通信為基礎(chǔ)計算機監(jiān)控系統(tǒng)等三個階段。一、概述計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第3頁2、水電站計算機監(jiān)控主要任務(wù)主 要 任 務(wù)發(fā)電過程自動控制安全監(jiān)視自動處理事故最優(yōu)發(fā)電控制水庫經(jīng)濟運行（1）依據(jù)電力系統(tǒng)對電站有功功率需要，調(diào)整水輪機導(dǎo)葉開度，輸入所需水量（2）確保機組最優(yōu)配

2、合（3）確保水電站電壓質(zhì)量及無功功率合理分配計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第4頁 所謂計算機監(jiān)控，就是利用傳感裝置將被監(jiān)控對象中物理參量（如溫度、壓力、液位、速度）轉(zhuǎn)換為電量（如電壓、電流），再將這些代表實際物理參量電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為計算機可識別數(shù)字量，而且在計算機顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀而快速地了解被監(jiān)控對象改變過程。 除此之外，計算機還能夠?qū)⒉杉綌?shù)據(jù)存放起來，隨時進行分析、統(tǒng)計和顯示并制作各種報表。 假如還需要對被監(jiān)控對象進行控制，則由計算機中應(yīng)用軟件依據(jù)采集到物理參量大小和改變情況以及按照工藝所要求該物理量設(shè)定值進行判斷；然后在輸出裝置中輸出對應(yīng)電信

3、號，而且推進執(zhí)行裝置（如調(diào)整閥、電動機）動作從而完成對應(yīng)控制任務(wù)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第5頁“ 監(jiān) 控 ”通 信集控中心與各個生產(chǎn)現(xiàn)場通信適配器之間信號傳輸（依據(jù)不一樣通信協(xié)議，經(jīng)過傳輸介質(zhì)（通信光纖、電纜）監(jiān) 測上位機（集控中心，經(jīng)過組態(tài)軟件）控 制下位機（生產(chǎn)現(xiàn)場LCU屏中控制機構(gòu)（PLC、單片機等）計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第6頁二、基本類型 CASC: Computer-Aided Supervisory Control 計算機輔助監(jiān)控系統(tǒng)CBSC: Computer-Based Supervisory Control 以計算機為基礎(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)CCSC:Computer-Conventional

4、Supervisory Control 計算機與常規(guī)裝置雙重監(jiān)控系統(tǒng)CBSC:全計算機監(jiān)控系統(tǒng)以計算機為主，常規(guī)設(shè)備為輔監(jiān)控系統(tǒng) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第7頁以計算機為輔、常規(guī)設(shè)備為主監(jiān)控系統(tǒng) 1二、基本類型 特 點：控制操作主要由常規(guī)設(shè)備完成； 過渡模式適用對象：早期水電廠和中小型水電廠分 步技術(shù)改造經(jīng)典應(yīng)用：富春水電廠一期工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第8頁一、基本類型 富春江電廠 浙江省桐廬縣；庫容 4.4億m3；總裝機2972萬kW；計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第9頁特 點：保留部分常規(guī)設(shè)備作為備用 適用對象：新建大、中型水電廠 老電廠技術(shù)改造經(jīng)典應(yīng)用：新安江水電廠 大廣壩水電廠 萬安水電廠以計算機為主、常

5、規(guī)設(shè)備為輔監(jiān)控系統(tǒng) 2二、基本類型 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第10頁二、基本類型 新安江水電廠 浙江省錢塘江上游新安江上，距杭州市170km,混凝土寬縫重力壩，最大壩高105m，水庫總庫容220億m3?？傃b9臺，總?cè)萘?6.25萬kW，1960年首臺投產(chǎn)，1977年全部投產(chǎn)。 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第11頁取消常規(guī)設(shè)備全計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3二、基本類型 特 點：取消全部常規(guī)設(shè)備適用對象：新建大、中型水電廠經(jīng)典應(yīng)用：隔河巖水電廠 五強溪水電廠 小浪底水電廠 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第12頁二、基本類型 最大壩高151m；壩頂長6535m；壩頂高程206m；正常蓄水位為200 m；總庫容34億m3；4臺30萬kW機

6、組；年發(fā)電30.4億 kWh。1993年6月首臺機組發(fā)電，1994年11月4臺機組全部投產(chǎn)，1998年4月整個工程除升船機外，經(jīng)過國家完工驗收。 隔河巖水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第13頁1集中式計算機監(jiān)控系統(tǒng)3分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)2分散式計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)類型 三、基本結(jié)構(gòu) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第14頁三、基本結(jié)構(gòu) 集中式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 1基本結(jié)構(gòu)基本概念 所謂集中式監(jiān)控系統(tǒng)，就是用一臺計算機對整個水電廠各種電量和非電量信息進行采集、分析、處理，并由這臺計算機發(fā)出全部控制命令?；咎攸c（1）價格廉價； （2）危險比較集中；（3）電纜敷設(shè)多、長； 適用范圍機組臺數(shù)少，容量小、主接線簡單小型水

7、電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第15頁問題：怎樣提升集中式監(jiān)控系統(tǒng)可靠性 三、基本結(jié)構(gòu) （1）以常規(guī)控制為備用集中式計算機監(jiān)控系統(tǒng) （2）采取雙機備用方式 冷備用（Cold Standby） 溫備用（Warm Standby） 熱備用（Hot Standby）備用方式 特征：備用機平時處于空閑狀態(tài)； 主機故障時人工投入。特征：正常運行時，備用機也處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)； 存放器被主控機實時刷新； 主控機故障時人工投入。特征：主控機和備用機并列運行； 備用機不輸出控制； 主控機故障時自動投入備用機。計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第16頁三、基本結(jié)構(gòu) 分散式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 2基本特征（1）按功效分散組成多個計算機子系統(tǒng)；（2）

8、子系統(tǒng)由專題功效計算機組成；特點（1）有效縮小故障影響； （2）可靠性高； （3）降低設(shè)備性能要求； （4）連接復(fù)雜； 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第17頁三、基本結(jié)構(gòu) 改進：總線型分散式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第18頁實例：葛洲壩二江電廠分散式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 三、基本結(jié)構(gòu) 位置：長江西陵峽出口；裝機：96.5萬kW； 17萬KW*2 12.5萬KW*5 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第19頁實例：葛洲壩二江電廠分散式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 三、基本結(jié)構(gòu) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第20頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 基于局域網(wǎng)技術(shù)分層分布式監(jiān)控系統(tǒng) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第21頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機

9、監(jiān)控系統(tǒng) 3基本特征 含有多個分布資源 含有統(tǒng)一操作系統(tǒng) 分布資源獨立而又相互作用 系統(tǒng)內(nèi)部不存在層次控制關(guān)系計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第22頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 水電廠控制層次劃分 （1）驅(qū)動層 機組油、水、風(fēng)、電系統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)采集及設(shè)備驅(qū)動特征： 最底層，與生產(chǎn)設(shè)備直接連接要求： 高安全性 高可靠性 任務(wù)： 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第23頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 水電廠控制層次劃分 （2）功效組控制層 任務(wù)：獨立完成某一特定功效 特征：自治性自動控制子系統(tǒng) 內(nèi)容：微機調(diào)速器 微機勵磁調(diào)整器 微機同期并列裝置 溫度巡檢裝置 事件次序統(tǒng)計裝置等 要求：穩(wěn)定、簡單、可靠

10、 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第24頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 水電廠控制層次劃分 （3）機組控制層 任務(wù)：工況轉(zhuǎn)換、有功、無功 調(diào)整、數(shù)據(jù)采集處理、運 行參數(shù) 檢測報警、與上一 層信息交換等 特征：監(jiān)控子系統(tǒng)，按設(shè)備分布 要求：穩(wěn)定可靠 可獨立工作計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第25頁三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 水電廠控制層次劃分 （4）電廠控制層 在獨立水電廠中，這一層是控制系統(tǒng)中最高層，用于控制整個水電廠運行。 （5）梯級調(diào)度層 制訂發(fā)電計劃，實現(xiàn)負荷頻率控制，協(xié)調(diào)各梯級電廠運行。計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第26頁分層：廠控層（俗稱上位機）：由多臺計算機組成 功效分散系統(tǒng)。 現(xiàn)地層（

11、LCU）：含有相對獨立對應(yīng)于被控 對象控制功效，又是控制系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動 執(zhí)行裝置間紐帶。分布：按各發(fā)電機組、開關(guān)站、閘門、公共設(shè)備為 控制對象就近分布。 三、基本結(jié)構(gòu) 分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng) 3 簡單分層分布式監(jiān)控系統(tǒng) 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第27頁現(xiàn)地控制單元（LCU）是分層結(jié)構(gòu)中現(xiàn)地級。 包含 水輪發(fā)電機組現(xiàn)地控制單元 開關(guān)站現(xiàn)地控制單元 公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元 泄洪閘門系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元 作用 下與生產(chǎn)過程聯(lián)絡(luò)、采集現(xiàn)場信息，并對 生產(chǎn)過程進行控制； 上與廠控級聯(lián)絡(luò)，向它傳送信息，接收它 下達命令。四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第28頁四、LCU基本功效（一）數(shù)據(jù)采集功效1、模擬量數(shù)據(jù)

12、采集電氣模擬量：定子電壓 定子電流 有功功率 無功功率 勵磁電壓 勵磁電流 頻率（轉(zhuǎn)速） 非電氣模擬量：各軸承油溫 各軸承油瓦溫 定子線圈溫度 定子鐵芯溫度 冷風(fēng)和熱風(fēng)溫度 機組流量 振動、擺度 主變壓器油溫度 上、下游水位 閘門開度 對非電氣模擬量數(shù)量要求： 機組容量：100MW及以下時，普通不超出50個 機組容量：100 - 200MW時，普通不超出80個 機組容量為200MW以上時，普通不超出120個 計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第29頁（一）數(shù)據(jù)采集功效2、數(shù)字輸入狀態(tài)量 數(shù)字輸入狀態(tài)量也經(jīng)常被稱為開關(guān)量，主要包含斷路器及隔離開關(guān)位置信號、機組設(shè)備運行狀態(tài)信號、繼電保護動作信號、手動自動方式選擇

13、信號、位置報警信號等。 主要內(nèi)容：（1）機組停機、發(fā)電、調(diào)相、抽水等運行工況狀態(tài)信號。 （2）6 kV及以上高壓斷路器、反應(yīng)廠用電源情況斷路器和 自動開關(guān)以及反應(yīng)系統(tǒng)運行情況隔離開關(guān)位置信號。 （3）主要設(shè)備事故和故障信號，以及主要設(shè)備總事故和 總故障信號。 （4）計算機監(jiān)控系統(tǒng)故障信號。 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第30頁（一）數(shù)據(jù)采集功效3、數(shù)字輸入事件次序量 采集目：事故原因分析 采集要求： 20ms、10ms、5ms4、數(shù)字輸入脈沖量有功電能和無功電能 脈沖式蝸輪番量計 脈沖式轉(zhuǎn)速計 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第31頁（一）數(shù)據(jù)采集功效5、數(shù)字輸入BCD碼量 數(shù)

14、字輸入BCD碼量主要指水位、超聲波流量計等智能傳 感器輸出測量值通常以BCD碼格式輸入到計算機監(jiān)控系統(tǒng) 中。對于這類格式數(shù)據(jù)類型普通取并行二進制數(shù)字量， 為取值完整準確，應(yīng)按并行方式輸入系統(tǒng)。 6、外部鏈路數(shù)據(jù)量 外部鏈路數(shù)據(jù)量是指其它微機化智能裝置或網(wǎng)絡(luò)計算機向計算機監(jiān)控系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，如微機調(diào)速器、微機勵磁調(diào)整器、時鐘同時裝置、智能溫度巡檢儀或監(jiān)控系統(tǒng)中其它計算機等需要向主機傳送數(shù)據(jù)。 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第32頁（二）數(shù)據(jù)處理功效模擬量數(shù)據(jù)處理 狀態(tài)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)計算處理 事故追憶處理 趨勢分析處理 數(shù)據(jù)處理四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第33頁（三）控制調(diào)整功效

15、正?？刂坪筒僮?緊急控制 恢復(fù)控制 正常調(diào)整操作 自動發(fā)電控制（AGC） 自動電壓控制（AVC） 控制調(diào)整四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第34頁1、正?？刂坪筒僮?主要內(nèi)容：（1）機組運行工況轉(zhuǎn)換，如開機、停機、發(fā)電、調(diào)相 等運行工況轉(zhuǎn)換。 （2）機組自動同期并列。 （3）斷路器和隔離開關(guān)分、合操作。 （4）機組輔助設(shè)備操作，主要包含壓油裝置、冷卻水 系統(tǒng)、空壓機、機組排水泵、滲漏泵等操作。 （三）控制調(diào)整功效四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第35頁2、緊急控制和恢復(fù)控制 （三）控制調(diào)整功效緊急控制： 緊急控制是當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生異常情況時，監(jiān)控計算機能夠作出判斷，采取自動跳閘和緊

16、急停機或增加機組出力、投入備用機組、改變機組運行工況等對應(yīng)處理辦法，使電力系統(tǒng)及時回到安全狀態(tài)。 恢復(fù)控制： 恢復(fù)控制是當(dāng)事故發(fā)生后能得到盡快處理，恢復(fù)到正常運行狀態(tài)，以盡可能縮小事故范圍和降低事故損失一系列控制和操作。比如調(diào)整機組出力，將解列機組重新并列等。 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第36頁3、正常調(diào)整操作 （三）控制調(diào)整功效主要內(nèi)容：（1）經(jīng)過電廠控制級計算機或現(xiàn)地控制單元向調(diào)速器 發(fā)出有功“增”或“減”調(diào)整命令和向勵磁調(diào)整器 發(fā)出無功“增”或“減”命令； （2）在調(diào)整過程中按照功率給定值經(jīng)過PID調(diào)整等算法自 動向調(diào)速器或勵磁調(diào)整器發(fā)出“增”或“減” 命令，即實現(xiàn)機組有功功

17、率和無功功率閉環(huán)調(diào)整。四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第37頁4、自動發(fā)電控制（AGC） （三）控制調(diào)整功效自動發(fā)電控制（AGC）： 自動發(fā)電控制（AGC）是指在滿足機組各項安全發(fā)電約束條件下，以快速、經(jīng)濟方式控制整個水電廠有功功率來滿足電力系統(tǒng)多方面需求。AGC主要任務(wù)： 依據(jù)水電廠需發(fā)功率、供電可靠性和設(shè)備實際情況，考慮調(diào)頻和備用容量需要，經(jīng)過實時計算，在避開機組氣蝕振動區(qū)和確保機組安全運行前提下，確定當(dāng)前水頭下最正確經(jīng)濟負荷分配方案，即確定水電廠最正確發(fā)電機組臺數(shù)和組合方式。 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第38頁5、自動電壓控制（AVC） （三）控制調(diào)整功效自動電壓控制（

18、AVC）： 自動電壓控制（AVC）是指在滿足水電廠和機組各種安全約束條件前提下，依據(jù)不一樣運行方式和運行工況，對全廠機組作出實時控制決議，以自動維持母線電壓或全廠無功功率為當(dāng)初設(shè)定值，并合理分配廠內(nèi)各機組無功功率，盡可能降低水電廠功率消耗。 AVC調(diào)整方式： 在優(yōu)化計算基礎(chǔ)上經(jīng)過改變勵磁或改變聯(lián)絡(luò)變壓器分接頭實現(xiàn)。 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第39頁1、人機聯(lián)絡(luò)設(shè)置標(biāo)準 （1）運行人員控制臺功效；（2）人機聯(lián)絡(luò)應(yīng)有漢字顯示和打印功效；（3）人機聯(lián)絡(luò)操作簡便、靈活、可靠、一致性標(biāo)準；（4）畫面、對話區(qū)、提醒三者相結(jié)合標(biāo)準； （5）校核及閉鎖標(biāo)準；（6）響應(yīng)速度要求；（7）安全等級操作

19、權(quán)限標(biāo)準。（四）人機聯(lián)絡(luò)功效四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第40頁（四）人機聯(lián)絡(luò)功效2、CRT基本功效 CRT基本功效 畫面顯示 畫面實時刷新 信息提醒 光標(biāo)與畫面控制 顯示畫面編排 畫面圖形符號及顯示顏色定義 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第41頁（四）人機聯(lián)絡(luò)功效3、鍵盤操作與控制 各種參數(shù)設(shè)置或修改 報警處理 4、制表打印與統(tǒng)計 定時打印 召喚打印 5、現(xiàn)地控制單元人機聯(lián)絡(luò) 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第42頁（五）設(shè)備運行管理統(tǒng)計功效 統(tǒng)計內(nèi)容： 開機次數(shù)停機次數(shù)檢修次數(shù)并網(wǎng)發(fā)電次數(shù)開機時間停機時間檢修時間并網(wǎng)發(fā)電時間線路 送電次數(shù)停電次數(shù)檢修次數(shù)送電時間停電時間并網(wǎng)發(fā)電時間機組和線路 主開關(guān)動作次數(shù)事故次數(shù)試驗次數(shù)峰發(fā)電量累計谷發(fā)電量累計平發(fā)電量累計四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第43頁（六）系統(tǒng)通信功效 系統(tǒng)通信組成： 1、監(jiān)控系統(tǒng)與各調(diào)度級調(diào)度自動化系統(tǒng)間通信 2、監(jiān)控系統(tǒng)與電廠其它計算機系統(tǒng)之間通信 3、監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部通信 4、時鐘同時控制 （七）多媒體功效 多媒體功效 視頻服務(wù) 語音服務(wù) 動畫服務(wù) 綜合顯示服務(wù) 語音報警 電話語音報警及信息查詢 語音朗誦 語音控制 四、 LCU基本功效計算機監(jiān)控系統(tǒng)講義第44頁（九）仿真培