摘 要：基于青海黑泉水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、配置、功能及特點，淺析了微機綜合自動化技術(shù)在中小型水電站的應(yīng)用，以實現(xiàn)電站的遙控、遙調(diào)、遙信和遙測等遠(yuǎn)動功能。從而達(dá)到電站的無人值班或少人值守的目的。

　　關(guān)鍵詞：微機綜合自動化 系統(tǒng)配置 監(jiān)控功能

　　1、前言

　　二十一世紀(jì)是信息時代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動化程度的日益提高，微機綜合自動化在電力生產(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)，微機綜合自動化技術(shù)只在幾個大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國家西部大開發(fā)政策的實施，青海省有史以來最大的水利工程黑泉水庫開工建設(shè)，其附屬工程――黑泉水電站（寶庫河一級站）也于2002年建成投運并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機綜合自動化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過三年多的運行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實際情況，現(xiàn)就微機綜合自動化在中小型水電站的應(yīng)用問題作一淺析探討。

　　2、電站概況

　　黑泉水庫位于青海省大通縣寶庫河上，距省會西寧市75KM，是一座大（Ⅱ）型綜合水利樞紐工程，庫容1.82億M 3，，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，是寶庫河梯級電站的第一級電站，設(shè)計水頭80M，最大水頭100M，裝機容量為3×4000KW＋1×2500KW，計14500KW（二級電站為3×3200KW，三級電站為3×5000KW，寶庫河梯級電站總裝機容量為39100KW），通過兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。

　　3、計算機監(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，由主機操作員工作站、通訊工作站、主控制臺、漢字打印機、GPS時鐘同步裝置、語音報警裝置、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；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對本站被控對象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過人機接口對數(shù)據(jù)庫和畫面在線修改，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)控主機取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺工作站只作監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信而無控制輸出，兩機可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機的運行和通信、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)自動給出切換信號，由另一臺工作站代替主機的工作，同時給出主機故障提示，主機修復(fù)啟動后，自動監(jiān)測轉(zhuǎn)到主機并將數(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)地控制層分機組LCU和公共LCU兩部分，由人機界面終端（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、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。

　　機組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、進(jìn)水口主閥和機組附屬設(shè)備。現(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對水輪發(fā)電機組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實時監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實現(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行時，現(xiàn)地控制層可以獨立運行而不受影響。

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

　　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)點數(shù)可達(dá)340個，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點可以實時向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點故障，自動從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點傳輸信息。

　　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開放性。計算機監(jiān)控系統(tǒng)不會因任何一個元器件發(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：采用中文版的美國微軟Windows　NT 軟件，具有良好的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個計算機系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運行的環(huán)境。

　�。�2） 應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開發(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。具有良好的人機界面和全開放特性。它是可以運行多種通訊協(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)庫生成、監(jiān)控畫面、控制流程、報表等配置靈活，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ABB公司生產(chǎn)的微機綜合繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機、變壓器和線路保護(hù)裝置均有8個開關(guān)量輸入和7個開關(guān)量輸出，一個用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點輸出。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。

　　有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機保護(hù)選用Modbus Plus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲保護(hù)內(nèi)測量記錄的數(shù)據(jù)。

　　保護(hù)的配置整定：對于保護(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)裝置通過這些參數(shù)進(jìn)行保護(hù)功能和測量功能的計算，配置整定可以通過前面板的MMI或者ECP軟件進(jìn)行操作。

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

　　4、計算機監(jiān)控的功能

　　4.1 監(jiān)控畫面功能

　　（1）電氣主接線狀態(tài)畫面

　　畫面顯示電氣主接線所有開關(guān)的狀態(tài)，發(fā)電機出口的電氣和勵磁參數(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關(guān)的分、合閘操作按鈕狀態(tài)。主接線的運行狀態(tài)和操作均在該畫面上進(jìn)行。當(dāng)運行參數(shù)超出正常范圍或開關(guān)跳閘時，相應(yīng)的數(shù)值和開關(guān)顏色變化，語音設(shè)備報警。

　�。�2）機組工藝系統(tǒng)狀態(tài)畫面

　　畫面顯示機組及其氣、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，相應(yīng)的數(shù)值和設(shè)備圖形顏色變化，語音設(shè)備報警。

　�。�3）監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)畫面

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

　�。�4）電站所有需要監(jiān)測的各種參數(shù)的實時和歷史曲線圖、棒型圖畫面。

　　（5）各種運行和管理報表及表格畫面。

　�。�6）電站的平面圖、動畫等顯示。

　　4.2 遠(yuǎn)動功能

　　由監(jiān)控系統(tǒng)的主工作站實現(xiàn)，并留有擴(kuò)展能力。需要向電力系統(tǒng)調(diào)度機關(guān)傳送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)調(diào)度機關(guān)對本電站的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)，實時接收調(diào)度命令，向調(diào)度機關(guān)發(fā)送水電站實時運行工況、運行參數(shù)等信息。

　　4.3 數(shù)據(jù)采集和處理功能

　　（1）電站控制層：自動實時采集和處理來自各現(xiàn)地控制層及調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。主要包括：機組、主變、母線、35KV線路、廠用電、調(diào)壓井閘門及全廠公用系統(tǒng)的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開關(guān)量的采集，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括越限處理、報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時數(shù)據(jù)庫，形成實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，以備系統(tǒng)調(diào)用和隨時查詢，并對監(jiān)視的模擬量、開關(guān)量、脈沖量進(jìn)行統(tǒng)計分析計算（含變位、越限等）作為歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，并作為報表輸出的主要數(shù)據(jù)來源。當(dāng)出現(xiàn)異常事件記錄和出現(xiàn)事故時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)目前的情況自動作出處理。

　�。�2）機組現(xiàn)地層LCU：自動實時采集和處理發(fā)電機、水輪機、勵磁及調(diào)速裝置、機組附屬設(shè)備的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開關(guān)量，主要設(shè)備運行工況診斷處理，并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，對各類信息進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝后存放在現(xiàn)地控制單元的存儲單元中，并上傳電站控制層。

　　①直接采集的信號有：

　　電氣量：發(fā)電機定子電壓、電流，勵磁電流、電壓、頻率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等。

　　非電量：機組油、氣、水系統(tǒng)的壓力、壓差、流量、液位、溫度。

　　開關(guān)量：發(fā)電機斷路器位置、繼電保護(hù)電氣事故信號、故障分類信號；勵磁系統(tǒng)工作方式設(shè)置、滅磁開關(guān)位置、故障信號；調(diào)速器工作方式設(shè)置、故障信號；油壓裝置壓力、油位信號；油泵運行方式、設(shè)置信號、運行狀態(tài)信號；機組各溫度信號、轉(zhuǎn)速位置信號、導(dǎo)葉開度位置信號、接力器鎖錠投切信號、制動閘塊位置信號、制動氣壓位置信號、剪斷銷剪斷信號、油槽油位信號；進(jìn)水口閥門位置信號、機組冷卻水信號；水機保護(hù)動作信號等。

　　脈沖量：發(fā)電機有功電能、無功電能等。

　�、谕ㄐ挪杉�的信號數(shù)據(jù)有：

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

　　4.4 綜合參數(shù)統(tǒng)計、計算與分析功能

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)實時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期、定時或召喚計算與分析，形成計算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，幫助運行人員對電廠設(shè)備的運行進(jìn)行全面監(jiān)視與綜合管理，可及時發(fā)現(xiàn)故障征兆，提高機組運行的安全性。對現(xiàn)成的計算數(shù)據(jù)列出作為實時數(shù)據(jù)處理，存入相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行越限報警、啟動相關(guān)處理程序等操作。

　�。�1）溫度量分析計算

　　LCU周期獲得溫度測量裝置采集的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理，并作計算后將數(shù)據(jù)存入LCU數(shù)據(jù)庫，實現(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：溫度畫面的實時值現(xiàn)示和歷史曲線現(xiàn)示。②溫度變化趨勢分析：實時和歷史變化曲線。③溫度越限追憶記錄：歷史變化曲線。④正常值與實測值的比較分析：溫度畫面中溫度現(xiàn)示值變色，正常溫度為白色、報警溫度為黃色、停機溫度為紅色。

　　（2）電量累積計算

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)對全廠有功電度量、無功電度量進(jìn)行周期分項分時累加，并存入數(shù)據(jù)庫，供顯示并制表打印。

　�、賳闻_發(fā)電機的發(fā)電有功、無功電量累加。②單回送電線路的送電有、無功電量累加。③全廠發(fā)電機總發(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)備運行統(tǒng)計計算

　　對機組、斷路器、機組油壓裝置等重要動力設(shè)備，以及間歇運行的輔助設(shè)備的運行工況（包括啟動次數(shù)據(jù)、運行時間、間歇時間等）進(jìn)行統(tǒng)計，對繼電保護(hù)及自動裝置動作情況進(jìn)行統(tǒng)計。

　　4.5 定值管理功能

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)對所有定值作統(tǒng)計，定值修改、變更情況統(tǒng)計，并存入數(shù)據(jù)庫，以備查詢。

　　4.6 生產(chǎn)報表功能

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行電氣量參數(shù)報表，非電氣化量參數(shù)報表，溫度、日發(fā)電量、廠用電量統(tǒng)計報表，生產(chǎn)綜合統(tǒng)計報表等。

　　4.7 安全運行監(jiān)視及事件報警功能

　　（1）主要設(shè)備安全運行實時監(jiān)視

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使運行人員通過主機兼操作員工作站顯示器屏幕對全廠主要設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)視，包括狀態(tài)變化監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視、歷史趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

　�、僭较迿z查：主要針對主機定子電流、油溫、冷卻水壓力、定子線圈和鐵心的溫度計及其它被監(jiān)視參數(shù)，檢查設(shè)備異常狀態(tài)并發(fā)出報警。

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

　�、圳厔莘治觯悍治鰴C組運行參數(shù)的變化。（如機組軸承溫度趨勢監(jiān)視、發(fā)電機溫度變化趨勢監(jiān)視、機組電壓和負(fù)荷變化、勵磁電壓和電流變化等）

　�、鼙O(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：對機組現(xiàn)地控制單元硬件、軟件故障自動監(jiān)視，報警并上送數(shù)據(jù)信息給電站控制層。實時監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)本身的工作狀況，通信狀態(tài)等。

　�。�2）事件報警

　�、俟收蠄缶�記錄

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)周期性掃描故障信號，故障發(fā)生時，立即響應(yīng)并處理，同時記錄故障發(fā)生時間（時、分、秒）、動作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印故障報警語句，發(fā)出聲光報警信號，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。故障記錄表格為故障匯總記錄表，可供值班人員查尋，并定時打印，也可召喚打印或顯示。

　�、趨�數(shù)越限、復(fù)限報警記錄

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

　�、凼录�順序檢測

　　機組現(xiàn)地LCU自動檢測本單元所監(jiān)視的設(shè)備、繼電保護(hù)和自動裝置的動作情況，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變換時，對于事故信號自動產(chǎn)生中斷，檢測事件性質(zhì)、發(fā)生時間，并順序記錄，上送電站控制層，計算機監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)中為信號，同時記錄事故發(fā)生時標(biāo)（時、分、秒、）、動作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印事故報警語句，發(fā)出聲光報警信號，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，需對事故發(fā)生前后的某些重要參數(shù)進(jìn)行追憶記錄，以供運行人員事故分析。事故發(fā)生時，計算機將按順序?qū)⑹鹿蕡缶�信息、事故的名稱及這些追憶數(shù)據(jù)保存于磁盤中，形成歷史數(shù)據(jù)。并自動顯示、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)電機定子三相電流和電壓（正常值和故障值）、機組推力軸瓦最高溫度等。

　　（4）機組開、停機過程監(jiān)視

　　機組開、停機時（命令發(fā)出），計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動推出相應(yīng)機組的開、停機過程監(jiān)視畫面。畫面包括：機組編號、自動/手動標(biāo)記、開（停）機條件、用流程圖表示的開（停）機步驟、每步操作的時間及總時間。實時顯示全部開、停機過程中每一步驟及執(zhí)行情況，并按設(shè)備實際動作狀態(tài)自動改變步序框的顏色，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、停機過程受阻的受阻部位的原因，進(jìn)行開環(huán)運行指導(dǎo)甚至閉環(huán)自動控制操作。

　　4.8 控制、操作與調(diào)節(jié)功能

　　根據(jù)電廠設(shè)備運行的情況和有關(guān)計算結(jié)果，按預(yù)定步驟遠(yuǎn)方及現(xiàn)地的控制命令對全廠設(shè)備的運行進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。運行設(shè)備控制方式設(shè)置，自動/手動控制、遠(yuǎn)方/現(xiàn)地操作，均可在操作畫面中點擊實現(xiàn)，有功功率、無功功率調(diào)節(jié)以及機組開停機的控制操作也可在操作畫面中點擊實現(xiàn)�？刂苾�(yōu)先權(quán)為：現(xiàn)地控制層單元、電站控制層單元。

　　可實現(xiàn)設(shè)備運行方式設(shè)置與轉(zhuǎn)換；機組有功、無功的調(diào)節(jié)操作；斷路器、隔離開關(guān)投、切操作；機組開、停機操作及緊急停機操作；機組壓油裝置和公用設(shè)備電動機啟停操作；閘門開/閉操作；各種整定值、限制修改操作；報警信號復(fù)歸。

　�。�1）電站主接線圖上的斷路器和開關(guān)的控制。

　　主接線圖上的斷路器和開關(guān)的控制通過微機保護(hù)的開關(guān)量輸入和輸出實現(xiàn)。在出現(xiàn)故障時，由相應(yīng)的保護(hù)裝置動作于跳閘；正常的分合閘操作，既可以在控制屏上通過控制開關(guān)操作，也可以通過上位微機用鼠標(biāo)操作來實現(xiàn)。

　　（2）機組順序控制

　　機組通過各自的現(xiàn)地LCU實現(xiàn)開停機過程順序控制及水輪機事故保護(hù)。機組開停機指令由電站級操作員工作站自動或手動發(fā)出，也可在現(xiàn)地觸摸屏上執(zhí)行。

　　運行人員通過專用操作控制畫面，以人機對話方式選擇機組號，設(shè)置有功功率或無功功率給定值，當(dāng)運行人員確認(rèn)后，上位機發(fā)出命令，機組LCU執(zhí)行。可實現(xiàn)機組轉(zhuǎn)速及有功功率調(diào)節(jié)；機組電壓及無功功率調(diào)節(jié)。

　�。�3）機組開停機過程的控制

　　機組開機、停機和故障停機過程的自動和手動控制，通過每臺發(fā)電機組自動屏內(nèi)的PLC來實現(xiàn)，在機組自動屏上可以通過模擬屏上的操作顯示接口進(jìn)行手動和自動開機，也可以由上位微機進(jìn)行手動和自動開機，二處均在軟件上設(shè)置切換功能，不能同時操作。開機和運行過程的控制包括投入、關(guān)閉冷卻水，打開、關(guān)閉制動閘和碟閥，調(diào)節(jié)導(dǎo)水葉的開度，控制水輪機的轉(zhuǎn)速，投入、斷開勵磁和調(diào)節(jié)勵磁電壓和電流、發(fā)電機出口開關(guān)合閘、分閘等操作。水機故障跳開發(fā)電機出口開關(guān)，通過軟件由發(fā)電機保護(hù)跳閘執(zhí)行。

　�。�4）公共系統(tǒng)的控制

　　電站公共系統(tǒng)輔機由一臺PLC控制，控制對象包括：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、關(guān)閉。廠用電備用電源自動投入監(jiān)視、調(diào)速器油壓力高低、冷卻水壓力等信號。

　　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，也可以由上位微機進(jìn)行控制。

　　（5）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的控制

　　控制每臺發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的開關(guān)量以及勵磁電壓和電流增加或減少，通過每臺機組的PLC開關(guān)時接點來實現(xiàn)，某臺發(fā)電機出口開關(guān)故障跳閘后，PLC自動跳開相應(yīng)的發(fā)電機滅磁開關(guān)。機組自動起機正常運行過程中，執(zhí)行投勵磁電壓和勵磁電流的調(diào)節(jié)工作。對于勵磁系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)可以通過機組自動屏上操作顯示接口和上位微機來實現(xiàn)，兩處均在軟件上設(shè)置切換功能，與勵磁屏也有相互切換功能，兩處不能同時操作。

　�。�6）AGC和AVC調(diào)節(jié)

　�、貯GC調(diào)節(jié)

　　自動發(fā)電控制還能完成對各機組運行工況轉(zhuǎn)換時的協(xié)調(diào)工作，以保證機組和電力系統(tǒng)所受的擾動最小。自動發(fā)電控制能進(jìn)行開環(huán)和閉環(huán)控制，開環(huán)運行時計算機監(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)信號直接作用到機組調(diào)速器和各機組輔助設(shè)備，機組是否參與自動發(fā)電控制功能可由運行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

　�、贏VC調(diào)節(jié)

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)要求自動將電壓維持在給定的變化范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對各機組間無功功率的合理分配。無功功率的分配躲過系統(tǒng)故障或系統(tǒng)負(fù)荷變動所引起的暫態(tài)過程，保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)在對機組進(jìn)行無功功率調(diào)節(jié)時所引起的擾動最小，機組是否參與自動電壓控制功能可由運行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

　　4.9 人機聯(lián)系功能

　�。�1）本系統(tǒng)提供豐富多樣的人機聯(lián)系手段，允許運行操作人員通過各顯示器，鼠標(biāo)器、鍵盤及打印機以各種方式實現(xiàn)對全廠設(shè)備運行監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、定值修改、畫面調(diào)用、數(shù)據(jù)打印要求，并易于對應(yīng)用程序開發(fā)及修改。

　�。�2）在操作臺上的運行人員只允許完成對電站設(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。

　�、偃藱C聯(lián)系采用漢字WINDOWS NT平臺監(jiān)控，畫面美觀，調(diào)用和操作簡便、靈活、可靠，響應(yīng)速度快，對話提示說明清楚準(zhǔn)確，在整個系統(tǒng)對話運用中保持一致；②人機聯(lián)系為漢字顯示打印，漢字符合國家一級字庫標(biāo)準(zhǔn)；③有關(guān)操作的人機聯(lián)系，充分利用具有被控對象顯示畫面、鍵盤（或鼠標(biāo)）及畫面對話區(qū)提示三結(jié)合方式，操作過程中有必要的可靠性校核及閉鎖功能。④不同職責(zé)的運行管理人員提供不同的安全等級操作權(quán)限。

　　4.10 人機界面功能

　　（1）畫面顯示、畫面實時刷新（包括設(shè)備運行狀態(tài)，運行參數(shù)及時鐘）、報警與操作信息創(chuàng)新或標(biāo)志提示、人機對話提示及操作命令信息提示、光標(biāo)顯示與控制、畫面窗口變換與局部放大、畫面的平移、滾動和漫游、多窗窗口顯示、比例縮放。

　　（2）人機界面顯示內(nèi)容

　　畫面顯示是電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能，畫面是實時狀態(tài)的并采用多窗口技術(shù)以提供更多的信息。畫面調(diào)用具有程序自動調(diào)用和鍵盤菜單召喚調(diào)用形式。畫面的種類包括接線圖類、棒形圖類、曲線類、表格類、信息類、運行指導(dǎo)類等。

　�、倬�圖類畫面

　　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)、水力機械系統(tǒng)圖、機組及公用油、水、氣系統(tǒng)實時狀態(tài)參數(shù)模擬圖、計算機系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)圖、運行監(jiān)視圖、各類運行方式狀態(tài)圖。在這些畫面上能顯示出運行設(shè)備的實時狀態(tài)及運行參數(shù)（實時電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、頻率、電度量、主變溫度等）。

　�、谛螆D類畫面

　　包括機組有功無功功率、運行參數(shù)的限值和實時值對比以及部分運行指標(biāo)的顯示等。

　�、矍�線圖類畫面

　　包括給定負(fù)荷曲線、實際負(fù)荷曲線、歷史趨勢曲線以及各類運行圖實時曲線等。

　�、鼙砀耦惍嬅�

　　包括各種運行報表、操作記錄統(tǒng)計表、事故故障報警統(tǒng)計表、定值變更統(tǒng)計表、I/0點定義表、各類記錄本、運行報告等。

　�、菪畔㈩惍嬅�

　　包括狀態(tài)變位信息、事故、故障報警信息（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)自診斷報警。

　�、尬淖终f明：包括使用幫助、操作說明、公司介紹。

　　4.11 數(shù)據(jù)通信功能

　　完成與本單元機組控制PLC設(shè)備、微機溫度巡檢裝置、微機調(diào)速器、微機勵磁裝置及保護(hù)設(shè)備之間數(shù)據(jù)變換。完成機組現(xiàn)地控制層的數(shù)據(jù)變換，實時上送電站控制層所需的過程信息，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：機組溫度測量裝置傳送的溫度量；發(fā)電機三相定子電流；發(fā)電機定子相電壓和線電壓；發(fā)電機有功功率和無功功率；發(fā)電機有功電能及無功電能；發(fā)電機功率因數(shù)；發(fā)變組各種事故信號和故障信號；機組壓油裝置PLC、機組技術(shù)供水PLC各種事故，故障信號以及被控設(shè)備運行狀態(tài)信號等。

　　4.12 系統(tǒng)診斷功能

　　機組現(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。能實現(xiàn)自檢故障的本地顯示及上送故障信息給主控級，以便在主控制臺顯示和打印。

　　4.13 時鐘同步功能

　　機組現(xiàn)地LCU實現(xiàn)與電站控制層時鐘同步，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)容為微機電量采集的電流、電壓、頻率、有功、無功、線路的有功、無功電度、保護(hù)等各種事故和故障信號。

　　5、本電站綜合自動化系統(tǒng)的主要特點

　�。�1）本電站自動化系統(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)相互獨立且分布式布置，僅通過站內(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，符合綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　（2）開放式、易擴(kuò)展性的設(shè)計。通過采用國際國內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及接口方式（如：Modbus Plus、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，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，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、Modbus Plus 、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)程訪問服務(wù)，系統(tǒng)可以通過通信服務(wù)器將實時數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程計算機或調(diào)度端，支持遠(yuǎn)動調(diào)度通信規(guī)約。

　�。�5）開放的硬件環(huán)鏡，計算機可以采用各種符合開放標(biāo)準(zhǔn)的RISC工作站、各種工業(yè)用計算機、施耐德、西門子、OMRON等公司的可編程控制器，并保持對其它設(shè)備的接入開放。

　　（6）系統(tǒng)軟件采用當(dāng)前最先進(jìn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計理念、原則和技術(shù)，這種設(shè)計將帶來使用和維護(hù)上的極大方便。運行在WINDOWS NT環(huán)鏡下，圖形化編程、簡單易學(xué)，數(shù)據(jù)庫采用面向網(wǎng)絡(luò)的實時數(shù)據(jù)庫。

　�。�7）系統(tǒng)設(shè)計有標(biāo)準(zhǔn)的SCADA功能，同時可以配置自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、防誤操作、設(shè)備維護(hù)管理、電話語音報警、GPS等多種高級功能。

　　6、結(jié)束語

　　根據(jù)電站的實際情況，并借鑒其它站的經(jīng)驗教訓(xùn)，揚長避短，其設(shè)計理念符合微機綜合自動化發(fā)展趨勢，采用了國際通用標(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行的控制、監(jiān)視、測量和報警等要求，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，無需另設(shè)其它遠(yuǎn)動設(shè)備，完全滿足遙測、遙控、遙信、遙調(diào)和少人值守的需要，對各種外圍設(shè)備能進(jìn)行實時在線的診斷和自診斷，從而保證自動化系統(tǒng)長期穩(wěn)定的工作。