水電站應(yīng)用

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摘要：基于青海黑泉水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置、功能及特點(diǎn)，淺析了微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)在中小型水電站的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)電站的遙控、遙調(diào)、遙信和遙測(cè)等遠(yuǎn)動(dòng)功能。從而達(dá)到電站的無(wú)人值班或少人值守的目的。

關(guān)鍵詞：微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置監(jiān)控功能

1前言

二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動(dòng)化程度的日益提高，微機(jī)綜合自動(dòng)化在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在我們青海，由于種種原因，經(jīng)濟(jì)還比較落后，科技不甚發(fā)達(dá)，微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)只在幾個(gè)大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)政策的實(shí)施，青海省有史以來(lái)最大的水利工程黑泉水庫(kù)開(kāi)工建設(shè)，其附屬工程――黑泉水電站（寶庫(kù)河一級(jí)站）也于2002年建成投運(yùn)并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機(jī)綜合自動(dòng)化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過(guò)三年多的運(yùn)行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實(shí)際情況，現(xiàn)就微機(jī)綜合自動(dòng)化在中小型水電站的應(yīng)用問(wèn)題作一淺析探討。

2電站概況

黑泉水庫(kù)位于青海省大通縣寶庫(kù)河上，距省會(huì)西寧市75KM，是一座大（Ⅱ）型綜合水利樞紐工程，庫(kù)容1.82億M3,,主要功能為灌溉和城市供水，兼顧防洪和發(fā)電，大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5M，其壩后引水式電站――黑泉水電站，是寶庫(kù)河梯級(jí)電站的第一級(jí)電站，設(shè)計(jì)水頭80M,最大水頭100M，裝機(jī)容量為3×4000KW＋1×2500KW,計(jì)14500KW(二級(jí)電站為3×3200KW,三級(jí)電站為3×5000KW,寶庫(kù)河梯級(jí)電站總裝機(jī)容量為39100KW)，通過(guò)兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。

3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的配置

3.1電站控制層配置

電站控制層設(shè)備設(shè)在中央控制室，由主機(jī)操作員工作站、通訊工作站、主控制臺(tái)、漢字打印機(jī)、GPS時(shí)鐘同步裝置、語(yǔ)音報(bào)警裝置、UPS電源等組成。

電站控制層負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲(chǔ)；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)本站被控對(duì)象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過(guò)人機(jī)接口對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面在線修改，進(jìn)行人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能，并可下傳至LCU。監(jiān)控命令輸出只有監(jiān)控主機(jī)取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺(tái)工作站只作監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)通信而無(wú)控制輸出，兩機(jī)可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機(jī)的運(yùn)行和通信、硬件、軟件等狀態(tài)，進(jìn)行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動(dòng)給出切換信號(hào)，由另一臺(tái)工作站代替主機(jī)的工作，同時(shí)給出主機(jī)故障提示，主機(jī)修復(fù)啟動(dòng)后，自動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)到主機(jī)并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。

3.2現(xiàn)地控制層（LCU）配置

現(xiàn)地控制層分機(jī)組LCU和公共LCU兩部分，由人機(jī)界面終端（液晶觸摸屏）、智能I/O控制器、I/O模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測(cè)量裝置、轉(zhuǎn)速信號(hào)測(cè)量裝置、數(shù)字式測(cè)量?jī)x表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。

機(jī)組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、進(jìn)水口主閥和機(jī)組附屬設(shè)備。現(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當(dāng)電站控制層因故退出運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)地控制層可以獨(dú)立運(yùn)行而不受影響。

微機(jī)保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)等設(shè)備通過(guò)現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒(méi)有通訊接口的設(shè)備則通過(guò)現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測(cè)。

3.3通訊網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)340個(gè)，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點(diǎn)故障，自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)傳輸信息。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來(lái)自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問(wèn)請(qǐng)求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開(kāi)放性。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不會(huì)因任何一個(gè)元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡(luò)成熟可靠，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

3.4系統(tǒng)軟件配置

(1)系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國(guó)微軟WindowsNT軟件，具有良好的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運(yùn)行的環(huán)境。

(2)應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開(kāi)發(fā)軟件、3D圖形軟件和PLC編程軟件，用于程序的編輯、編譯、軟件連接等。具有良好的人機(jī)界面和全開(kāi)放特性。它是可以運(yùn)行多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件，與網(wǎng)上有不同通訊協(xié)議的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)庫(kù)生成、監(jiān)控畫(huà)面、控制流程、報(bào)表等配置靈活，使用和維護(hù)方便。

3.5繼電保護(hù)系統(tǒng)的配置

采用美國(guó)ABB公司生產(chǎn)的微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)、變壓器和線路保護(hù)裝置均有8個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入和7個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，一個(gè)用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點(diǎn)輸出。輸入與輸出可以邏輯編程用于控制斷路器的分合閘或者發(fā)信號(hào)。

有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機(jī)保護(hù)選用ModbusPlus通訊協(xié)議，可以通過(guò)該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲(chǔ)保護(hù)內(nèi)測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)。

保護(hù)的配置整定：對(duì)于保護(hù)裝置的使用，首先要進(jìn)行配置整定，輸入相關(guān)參數(shù)，保護(hù)裝置通過(guò)這些參數(shù)進(jìn)行保護(hù)功能和測(cè)量功能的計(jì)算，配置整定可以通過(guò)前面板的MMI或者ECP軟件進(jìn)行操作。

微機(jī)保護(hù)裝置還有故障錄波，故障、運(yùn)行和操作記錄，測(cè)量等功能。接入保護(hù)裝置的輸入信號(hào)和保護(hù)裝置內(nèi)所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口傳送到網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備內(nèi)。

4計(jì)算機(jī)監(jiān)控的功能

4.1監(jiān)控畫(huà)面功能

（1）電氣主接線狀態(tài)畫(huà)面

畫(huà)面顯示電氣主接線所有開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)出口的電氣和勵(lì)磁參數(shù)，主變壓器高、低壓側(cè)的電氣參數(shù)，35KV線路出口的電氣參數(shù)，6KV和35KV母線的電氣參數(shù)，廠用變壓器的電氣參數(shù)，電氣主接線上所有開(kāi)關(guān)的分、合閘操作按鈕狀態(tài)。主接線的運(yùn)行狀態(tài)和操作均在該畫(huà)面上進(jìn)行。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超出正常范圍或開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，相應(yīng)的數(shù)值和開(kāi)關(guān)顏色變化，語(yǔ)音設(shè)備報(bào)警。

（2）機(jī)組工藝系統(tǒng)狀態(tài)畫(huà)面

畫(huà)面顯示機(jī)組及其氣、水、油等主要設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，主要設(shè)備的操作按鈕。當(dāng)氣、水、油等參數(shù)超出正常范圍或設(shè)備故障時(shí)，相應(yīng)的數(shù)值和設(shè)備圖形顏色變化，語(yǔ)音設(shè)備報(bào)警。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)畫(huà)面

畫(huà)面顯示監(jiān)控系統(tǒng)繼電保護(hù)、PLC和測(cè)量裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。

（4）電站所有需要監(jiān)測(cè)的各種參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史曲線圖、棒型圖畫(huà)面。

（5）各種運(yùn)行和管理報(bào)表及表格畫(huà)面。

（6）電站的平面圖、動(dòng)畫(huà)等顯示。

4.2遠(yuǎn)動(dòng)功能

由監(jiān)控系統(tǒng)的主工作站實(shí)現(xiàn)，并留有擴(kuò)展能力。需要向電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)關(guān)傳送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度機(jī)關(guān)對(duì)本電站的遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)，實(shí)時(shí)接收調(diào)度命令，向調(diào)度機(jī)關(guān)發(fā)送水電站實(shí)時(shí)運(yùn)行工況、運(yùn)行參數(shù)等信息。

4.3數(shù)據(jù)采集和處理功能

（1）電站控制層：自動(dòng)實(shí)時(shí)采集和處理來(lái)自各現(xiàn)地控制層及調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。主要包括：機(jī)組、主變、母線、35KV線路、廠用電、調(diào)壓井閘門(mén)及全廠公用系統(tǒng)的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開(kāi)關(guān)量的采集，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括越限處理、報(bào)警處理及事故追憶處理，處理后的數(shù)據(jù)以一定的格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，以備系統(tǒng)調(diào)用和隨時(shí)查詢，并對(duì)監(jiān)視的模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算（含變位、越限等）作為歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并作為報(bào)表輸出的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。當(dāng)出現(xiàn)異常事件記錄和出現(xiàn)事故時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)目前的情況自動(dòng)作出處理。

（2）機(jī)組現(xiàn)地層LCU：自動(dòng)實(shí)時(shí)采集和處理發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、勵(lì)磁及調(diào)速裝置、機(jī)組附屬設(shè)備的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開(kāi)關(guān)量，主要設(shè)備運(yùn)行工況診斷處理，并以一定的格式存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝后存放在現(xiàn)地控制單元的存儲(chǔ)單元中，并上傳電站控制層。

①直接采集的信號(hào)有：

電氣量：發(fā)電機(jī)定子電壓、電流，勵(lì)磁電流、電壓、頻率、有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)等。

非電量：機(jī)組油、氣、水系統(tǒng)的壓力、壓差、流量、液位、溫度。

開(kāi)關(guān)量：發(fā)電機(jī)斷路器位置、繼電保護(hù)電氣事故信號(hào)、故障分類(lèi)信號(hào)；勵(lì)磁系統(tǒng)工作方式設(shè)置、滅磁開(kāi)關(guān)位置、故障信號(hào)；調(diào)速器工作方式設(shè)置、故障信號(hào)；油壓裝置壓力、油位信號(hào)；油泵運(yùn)行方式、設(shè)置信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；機(jī)組各溫度信號(hào)、轉(zhuǎn)速位置信號(hào)、導(dǎo)葉開(kāi)度位置信號(hào)、接力器鎖錠投切信號(hào)、制動(dòng)閘塊位置信號(hào)、制動(dòng)氣壓位置信號(hào)、剪斷銷(xiāo)剪斷信號(hào)、油槽油位信號(hào)；進(jìn)水口閥門(mén)位置信號(hào)、機(jī)組冷卻水信號(hào)；水機(jī)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等。

脈沖量：發(fā)電機(jī)有功電能、無(wú)功電能等。

②通信采集的信號(hào)數(shù)據(jù)有：

機(jī)組各部位溫度、測(cè)溫電阻斷線及裝置故障，以及有關(guān)機(jī)組軸溫溫度信號(hào)和交換控制、狀態(tài)和報(bào)警信息。勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、同期系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及主變和線路微機(jī)保護(hù)裝置的通訊。

4.4綜合參數(shù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算與分析功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期、定時(shí)或召喚計(jì)算與分析，形成計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，幫助運(yùn)行人員對(duì)電廠設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全面監(jiān)視與綜合管理，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。對(duì)現(xiàn)成的計(jì)算數(shù)據(jù)列出作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，存入相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行越限報(bào)警、啟動(dòng)相關(guān)處理程序等操作。

（1）溫度量分析計(jì)算

LCU周期獲得溫度測(cè)量裝置采集的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理，并作計(jì)算后將數(shù)據(jù)存入LCU數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，可顯示、制表打印。

①溫度最高值、最低值：溫度畫(huà)面的實(shí)時(shí)值現(xiàn)示和歷史曲線現(xiàn)示。②溫度變化趨勢(shì)分析：實(shí)時(shí)和歷史變化曲線。③溫度越限追憶記錄：歷史變化曲線。④正常值與實(shí)測(cè)值的比較分析：溫度畫(huà)面中溫度現(xiàn)示值變色，正常溫度為白色、報(bào)警溫度為黃色、停機(jī)溫度為紅色。

（2）電量累積計(jì)算

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全廠有功電度量、無(wú)功電度量進(jìn)行周期分項(xiàng)分時(shí)累加，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供顯示并制表打印。

①單臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電有功、無(wú)功電量累加。②單回送電線路的送電有、無(wú)功電量累加。③全廠發(fā)電機(jī)總發(fā)電量累加，全廠線路總送電量累加。④全廠總廠用電量累加。

（3）設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算

對(duì)機(jī)組、斷路器、機(jī)組油壓裝置等重要?jiǎng)恿υO(shè)備，以及間歇運(yùn)行的輔助設(shè)備的運(yùn)行工況（包括啟動(dòng)次數(shù)據(jù)、運(yùn)行時(shí)間、間歇時(shí)間等）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

4.5定值管理功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所有定值作統(tǒng)計(jì)，定值修改、變更情況統(tǒng)計(jì)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以備查詢。

4.6生產(chǎn)報(bào)表功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行電氣量參數(shù)報(bào)表，非電氣化量參數(shù)報(bào)表，溫度、日發(fā)電量、廠用電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，生產(chǎn)綜合統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。

4.7安全運(yùn)行監(jiān)視及事件報(bào)警功能

（1）主要設(shè)備安全運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過(guò)主機(jī)兼操作員工作站顯示器屏幕對(duì)全廠主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，包括狀態(tài)變化監(jiān)視、越限檢查、過(guò)程監(jiān)視、歷史趨勢(shì)分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

①越限檢查：主要針對(duì)主機(jī)定子電流、油溫、冷卻水壓力、定子線圈和鐵心的溫度計(jì)及其它被監(jiān)視參數(shù)，檢查設(shè)備異常狀態(tài)并發(fā)出報(bào)警。

②過(guò)程監(jiān)視：監(jiān)視機(jī)組開(kāi)停機(jī)條件、開(kāi)停機(jī)進(jìn)程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程的順序及轉(zhuǎn)換時(shí)間等，并上送至電站控制層。監(jiān)視機(jī)組各種運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換過(guò)程所需要的操作步驟，在發(fā)生過(guò)程阻滯時(shí)，顯示阻滯原因，并由機(jī)組現(xiàn)地控制單元將機(jī)組轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)。（如開(kāi)機(jī)、停機(jī)、冷卻水狀況等）

③趨勢(shì)分析：分析機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的變化。（如機(jī)組軸承溫度趨勢(shì)監(jiān)視、發(fā)電機(jī)溫度變化趨勢(shì)監(jiān)視、機(jī)組電壓和負(fù)荷變化、勵(lì)磁電壓和電流變化等）

④監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：對(duì)機(jī)組現(xiàn)地控制單元硬件、軟件故障自動(dòng)監(jiān)視，報(bào)警并上送數(shù)據(jù)信息給電站控制層。實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)本身的工作狀況，通信狀態(tài)等。

（2）事件報(bào)警

①故障報(bào)警記錄

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)周期性掃描故障信號(hào)，故障發(fā)生時(shí)，立即響應(yīng)并處理，同時(shí)記錄故障發(fā)生時(shí)間（時(shí)、分、秒）、動(dòng)作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印故障報(bào)警語(yǔ)句，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，按故障發(fā)生的先后次序排列，形成故障記錄并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。故障記錄表格為故障匯總記錄表，可供值班人員查尋，并定時(shí)打印，也可召喚打印或顯示。

②參數(shù)越限、復(fù)限報(bào)警記錄

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)備運(yùn)行參數(shù)超越其限值時(shí)，立即報(bào)警，越限值恢復(fù)正常值時(shí)，進(jìn)行復(fù)限提示。參數(shù)越、復(fù)限時(shí)，記錄發(fā)生時(shí)間（時(shí)、分、秒）、參數(shù)名稱、參數(shù)值勤等信息，并顯示打印故障報(bào)警語(yǔ)句，發(fā)出音響報(bào)警信號(hào)，形成全廠參數(shù)越看待線記錄并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

③事件順序檢測(cè)

機(jī)組現(xiàn)地LCU自動(dòng)檢測(cè)本單元所監(jiān)視的設(shè)備、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變換時(shí)，對(duì)于事故信號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生中斷，檢測(cè)事件性質(zhì)、發(fā)生時(shí)間，并順序記錄，上送電站控制層，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)中為信號(hào)，同時(shí)記錄事故發(fā)生時(shí)標(biāo)（時(shí)、分、秒、）、動(dòng)作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印事故報(bào)警語(yǔ)句，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，按事故發(fā)生的先后次序排列，形成事件記錄并存入數(shù)據(jù)，可按設(shè)備進(jìn)行搜索記錄。

（3）事故追憶及相關(guān)量記錄

電站發(fā)生事故時(shí)，需對(duì)事故發(fā)生前后的某些重要參數(shù)進(jìn)行追憶記錄，以供運(yùn)行人員事故分析。事故發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)將按順序?qū)⑹鹿蕡?bào)警信息、事故的名稱及這些追憶數(shù)據(jù)保存于磁盤(pán)中，形成歷史數(shù)據(jù)。并自動(dòng)顯示、打印這些數(shù)據(jù)。事故追憶的重要參數(shù)有：線路三相電流和電壓（正常值和故障值）；主變的電流和溫度（正常值和故障值）；發(fā)電機(jī)定子三相電流和電壓（正常值和故障值）、機(jī)組推力軸瓦最高溫度等。

（4）機(jī)組開(kāi)、停機(jī)過(guò)程監(jiān)視

機(jī)組開(kāi)、停機(jī)時(shí)（命令發(fā)出），計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)推出相應(yīng)機(jī)組的開(kāi)、停機(jī)過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面。畫(huà)面包括：機(jī)組編號(hào)、自動(dòng)/手動(dòng)標(biāo)記、開(kāi)（停）機(jī)條件、用流程圖表示的開(kāi)（停）機(jī)步驟、每步操作的時(shí)間及總時(shí)間。實(shí)時(shí)顯示全部開(kāi)、停機(jī)過(guò)程中每一步驟及執(zhí)行情況，并按設(shè)備實(shí)際動(dòng)作狀態(tài)自動(dòng)改變步序框的顏色，以區(qū)分已操作、正在操作、待操作及操作受阻部位。并提示在開(kāi)、停機(jī)過(guò)程受阻的受阻部位的原因，進(jìn)行開(kāi)環(huán)運(yùn)行指導(dǎo)甚至閉環(huán)自動(dòng)控制操作。

4.8控制、操作與調(diào)節(jié)功能

根據(jù)電廠設(shè)備運(yùn)行的情況和有關(guān)計(jì)算結(jié)果，按預(yù)定步驟遠(yuǎn)方及現(xiàn)地的控制命令對(duì)全廠設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。運(yùn)行設(shè)備控制方式設(shè)置，自動(dòng)/手動(dòng)控制、遠(yuǎn)方/現(xiàn)地操作，均可在操作畫(huà)面中點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)，有功功率、無(wú)功功率調(diào)節(jié)以及機(jī)組開(kāi)停機(jī)的控制操作也可在操作畫(huà)面中點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)?？刂苾?yōu)先權(quán)為：現(xiàn)地控制層單元、電站控制層單元。

可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行方式設(shè)置與轉(zhuǎn)換；機(jī)組有功、無(wú)功的調(diào)節(jié)操作；斷路器、隔離開(kāi)關(guān)投、切操作；機(jī)組開(kāi)、停機(jī)操作及緊急停機(jī)操作；機(jī)組壓油裝置和公用設(shè)備電動(dòng)機(jī)啟停操作；閘門(mén)開(kāi)/閉操作；各種整定值、限制修改操作；報(bào)警信號(hào)復(fù)歸。

（1）電站主接線圖上的斷路器和開(kāi)關(guān)的控制。

主接線圖上的斷路器和開(kāi)關(guān)的控制通過(guò)微機(jī)保護(hù)的開(kāi)關(guān)量輸入和輸出實(shí)現(xiàn)。在出現(xiàn)故障時(shí)，由相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘；正常的分合閘操作，既可以在控制屏上通過(guò)控制開(kāi)關(guān)操作，也可以通過(guò)上位微機(jī)用鼠標(biāo)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）機(jī)組順序控制

機(jī)組通過(guò)各自的現(xiàn)地LCU實(shí)現(xiàn)開(kāi)停機(jī)過(guò)程順序控制及水輪機(jī)事故保護(hù)。機(jī)組開(kāi)停機(jī)指令由電站級(jí)操作員工作站自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)出，也可在現(xiàn)地觸摸屏上執(zhí)行。

運(yùn)行人員通過(guò)專(zhuān)用操作控制畫(huà)面，以人機(jī)對(duì)話方式選擇機(jī)組號(hào)，設(shè)置有功功率或無(wú)功功率給定值，當(dāng)運(yùn)行人員確認(rèn)后，上位機(jī)發(fā)出命令，機(jī)組LCU執(zhí)行?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速及有功功率調(diào)節(jié)；機(jī)組電壓及無(wú)功功率調(diào)節(jié)。

（3）機(jī)組開(kāi)停機(jī)過(guò)程的控制

機(jī)組開(kāi)機(jī)、停機(jī)和故障停機(jī)過(guò)程的自動(dòng)和手動(dòng)控制，通過(guò)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)屏內(nèi)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，在機(jī)組自動(dòng)屏上可以通過(guò)模擬屏上的操作顯示接口進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)機(jī)，也可以由上位微機(jī)進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)機(jī)，二處均在軟件上設(shè)置切換功能，不能同時(shí)操作。開(kāi)機(jī)和運(yùn)行過(guò)程的控制包括投入、關(guān)閉冷卻水，打開(kāi)、關(guān)閉制動(dòng)閘和碟閥，調(diào)節(jié)導(dǎo)水葉的開(kāi)度，控制水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，投入、斷開(kāi)勵(lì)磁和調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓和電流、發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合閘、分閘等操作。水機(jī)故障跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，通過(guò)軟件由發(fā)電機(jī)保護(hù)跳閘執(zhí)行。

（4）公共系統(tǒng)的控制

電站公共系統(tǒng)輔機(jī)由一臺(tái)PLC控制，控制對(duì)象包括：高、低壓壓縮空氣、供水泵、排水泵、潛水泵、調(diào)速油泵和碟閥的打開(kāi)、關(guān)閉。廠用電備用電源自動(dòng)投入監(jiān)視、調(diào)速器油壓力高低、冷卻水壓力等信號(hào)。

公用系統(tǒng)設(shè)備既可以在公用系統(tǒng)屏上的按鈕進(jìn)行控制，也可以由上位微機(jī)進(jìn)行控制。

（5）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制

控制每臺(tái)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量以及勵(lì)磁電壓和電流增加或減少，通過(guò)每臺(tái)機(jī)組的PLC開(kāi)關(guān)時(shí)接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，某臺(tái)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)故障跳閘后，PLC自動(dòng)跳開(kāi)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)。機(jī)組自動(dòng)起機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，執(zhí)行投勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)工作。對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)可以通過(guò)機(jī)組自動(dòng)屏上操作顯示接口和上位微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩處均在軟件上設(shè)置切換功能，與勵(lì)磁屏也有相互切換功能，兩處不能同時(shí)操作。

（6）AGC和AVC調(diào)節(jié)

①AGC調(diào)節(jié)

自動(dòng)發(fā)電控制還能完成對(duì)各機(jī)組運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換時(shí)的協(xié)調(diào)工作，以保證機(jī)組和電力系統(tǒng)所受的擾動(dòng)最小。自動(dòng)發(fā)電控制能進(jìn)行開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)視屏幕上給出提示信息，閉環(huán)控制則將操作調(diào)節(jié)信號(hào)直接作用到機(jī)組調(diào)速器和各機(jī)組輔助設(shè)備，機(jī)組是否參與自動(dòng)發(fā)電控制功能可由運(yùn)行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

②AVC調(diào)節(jié)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)要求自動(dòng)將電壓維持在給定的變化范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)各機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配。無(wú)功功率的分配躲過(guò)系統(tǒng)故障或系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)所引起的暫態(tài)過(guò)程，保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在對(duì)機(jī)組進(jìn)行無(wú)功功率調(diào)節(jié)時(shí)所引起的擾動(dòng)最小，機(jī)組是否參與自動(dòng)電壓控制功能可由運(yùn)行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

4.9人機(jī)聯(lián)系功能

（1）本系統(tǒng)提供豐富多樣的人機(jī)聯(lián)系手段，允許運(yùn)行操作人員通過(guò)各顯示器，鼠標(biāo)器、鍵盤(pán)及打印機(jī)以各種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、定值修改、畫(huà)面調(diào)用、數(shù)據(jù)打印要求，并易于對(duì)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)及修改。

（2）在操作臺(tái)上的運(yùn)行人員只允許完成對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制調(diào)節(jié)和參數(shù)設(shè)置等操作，特權(quán)操作權(quán)供調(diào)試人員調(diào)用。

①人機(jī)聯(lián)系采用漢字WINDOWSNT平臺(tái)監(jiān)控，畫(huà)面美觀，調(diào)用和操作簡(jiǎn)便、靈活、可靠，響應(yīng)速度快，對(duì)話提示說(shuō)明清楚準(zhǔn)確，在整個(gè)系統(tǒng)對(duì)話運(yùn)用中保持一致；②人機(jī)聯(lián)系為漢字顯示打印，漢字符合國(guó)家一級(jí)字庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)；③有關(guān)操作的人機(jī)聯(lián)系，充分利用具有被控對(duì)象顯示畫(huà)面、鍵盤(pán)（或鼠標(biāo)）及畫(huà)面對(duì)話區(qū)提示三結(jié)合方式，操作過(guò)程中有必要的可靠性校核及閉鎖功能。④不同職責(zé)的運(yùn)行管理人員提供不同的安全等級(jí)操作權(quán)限。

4.10人機(jī)界面功能

（1）畫(huà)面顯示、畫(huà)面實(shí)時(shí)刷新（包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行參數(shù)及時(shí)鐘）、報(bào)警與操作信息創(chuàng)新或標(biāo)志提示、人機(jī)對(duì)話提示及操作命令信息提示、光標(biāo)顯示與控制、畫(huà)面窗口變換與局部放大、畫(huà)面的平移、滾動(dòng)和漫游、多窗窗口顯示、比例縮放。

（2）人機(jī)界面顯示內(nèi)容

畫(huà)面顯示是電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能，畫(huà)面是實(shí)時(shí)狀態(tài)的并采用多窗口技術(shù)以提供更多的信息。畫(huà)面調(diào)用具有程序自動(dòng)調(diào)用和鍵盤(pán)菜單召喚調(diào)用形式。畫(huà)面的種類(lèi)包括接線圖類(lèi)、棒形圖類(lèi)、曲線類(lèi)、表格類(lèi)、信息類(lèi)、運(yùn)行指導(dǎo)類(lèi)等。

①線圖類(lèi)畫(huà)面

包括電氣主接線圖、廠用電系統(tǒng)接線圖、直流系統(tǒng)接線圖及電氣參數(shù)、水力機(jī)械系統(tǒng)圖、機(jī)組及公用油、水、氣系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)模擬圖、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖、運(yùn)行監(jiān)視圖、各類(lèi)運(yùn)行方式狀態(tài)圖。在這些畫(huà)面上能顯示出運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)（實(shí)時(shí)電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、頻率、電度量、主變溫度等）。

②形圖類(lèi)畫(huà)面

包括機(jī)組有功無(wú)功功率、運(yùn)行參數(shù)的限值和實(shí)時(shí)值對(duì)比以及部分運(yùn)行指標(biāo)的顯示等。

③曲線圖類(lèi)畫(huà)面

包括給定負(fù)荷曲線、實(shí)際負(fù)荷曲線、歷史趨勢(shì)曲線以及各類(lèi)運(yùn)行圖實(shí)時(shí)曲線等。

④表格類(lèi)畫(huà)面

包括各種運(yùn)行報(bào)表、操作記錄統(tǒng)計(jì)表、事故故障報(bào)警統(tǒng)計(jì)表、定值變更統(tǒng)計(jì)表、I/0點(diǎn)定義表、各類(lèi)記錄本、運(yùn)行報(bào)告等。

⑤信息類(lèi)畫(huà)面

包括狀態(tài)變位信息、事故、故障報(bào)警信息（光子牌）、模擬量參數(shù)越復(fù)限信息、相關(guān)量記錄以及監(jiān)控系統(tǒng)自診斷報(bào)警。

⑥文字說(shuō)明：包括使用幫助、操作說(shuō)明、公司介紹。

4.11數(shù)據(jù)通信功能

完成與本單元機(jī)組控制PLC設(shè)備、微機(jī)溫度巡檢裝置、微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)勵(lì)磁裝置及保護(hù)設(shè)備之間數(shù)據(jù)變換。完成機(jī)組現(xiàn)地控制層的數(shù)據(jù)變換，實(shí)時(shí)上送電站控制層所需的過(guò)程信息，接受電站控制層的控制和調(diào)整命令。

數(shù)據(jù)通信傳送的上行內(nèi)容：機(jī)組溫度測(cè)量裝置傳送的溫度量；發(fā)電機(jī)三相定子電流；發(fā)電機(jī)定子相電壓和線電壓；發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率；發(fā)電機(jī)有功電能及無(wú)功電能；發(fā)電機(jī)功率因數(shù)；發(fā)變組各種事故信號(hào)和故障信號(hào)；機(jī)組壓油裝置PLC、機(jī)組技術(shù)供水PLC各種事故，故障信號(hào)以及被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)等。

4.12系統(tǒng)診斷功能

機(jī)組現(xiàn)地LCU能在線或離線自檢硬件和軟件故障，并能確定故障到輸入、輸出模板，能在離線自檢各種應(yīng)用軟件。能實(shí)現(xiàn)自檢故障的本地顯示及上送故障信息給主控級(jí)，以便在主控制臺(tái)顯示和打印。

4.13時(shí)鐘同步功能

機(jī)組現(xiàn)地LCU實(shí)現(xiàn)與電站控制層時(shí)鐘同步，保證全系統(tǒng)與衛(wèi)星始終同步。數(shù)據(jù)通信傳送的上行內(nèi)容為微機(jī)電量采集的電流、電壓、頻率、有功、無(wú)功、線路的有功、無(wú)功電度、保護(hù)等各種事故和故障信號(hào)。

5本電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）本電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用典型的分層分布式結(jié)構(gòu)，即電站控制層和現(xiàn)地控制層?，F(xiàn)地控制層設(shè)備在站內(nèi)相互獨(dú)立且分布式布置，僅通過(guò)站內(nèi)以太網(wǎng)互聯(lián)。系統(tǒng)功能齊全、配置靈活、具有極高的可靠性，符合綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

（2）開(kāi)放式、易擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)。通過(guò)采用國(guó)際國(guó)內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及接口方式（如：ModbusPlus、RS232、RS485等），方便的與其它相關(guān)的智能設(shè)備相聯(lián)，并進(jìn)行信息交換；另充分考慮到水電站擴(kuò)建、改造等因素，間隔層設(shè)備基于模塊式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可根據(jù)要求隨意配置，電站控制層設(shè)備配置組態(tài)非常靈活。

（3）靈活多變的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可支持局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現(xiàn)地總線等。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用的是光纖、同軸電纜、屏蔽雙絞線等。網(wǎng)絡(luò)規(guī)約：TCP/IP、ModbusPlus、RS232、RS485、等，適用于不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)靈活多樣。

（4）遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)，系統(tǒng)可以通過(guò)通信服務(wù)器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或調(diào)度端，支持遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度通信規(guī)約。

（5）開(kāi)放的硬件環(huán)鏡，計(jì)算機(jī)可以采用各種符合開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的RISC工作站、各種工業(yè)用計(jì)算機(jī)、施耐德、西門(mén)子、OMRON等公司的可編程控制器，并保持對(duì)其它設(shè)備的接入開(kāi)放。

（6）系統(tǒng)軟件采用當(dāng)前最先進(jìn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)理念、原則和技術(shù)，這種設(shè)計(jì)將帶來(lái)使用和維護(hù)上的極大方便。運(yùn)行在WINDOWSNT環(huán)鏡下，圖形化編程、簡(jiǎn)單易學(xué)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用面向網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的SCADA功能，同時(shí)可以配置自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、防誤操作、設(shè)備維護(hù)管理、電話語(yǔ)音報(bào)警、GPS等多種高級(jí)功能。

6結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)電站的實(shí)際情況，并借鑒其它站的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，其設(shè)計(jì)理念符合微機(jī)綜合自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，采用了國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)配置合理，功能完備，所選設(shè)備先進(jìn)，不僅可以滿足電站目前運(yùn)行的控制、監(jiān)視、測(cè)量和報(bào)警等要求，也為電站今后發(fā)展留有余地，有很好的靈活性、兼容性、擴(kuò)充性和互換性，同時(shí)，無(wú)需另設(shè)其它遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，完全滿足遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)和少人值守的需要，對(duì)各種外圍設(shè)備能進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的診斷和自診斷，從而保證自動(dòng)化系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。