水電站自動化技術應用

1、水電站自動化技術應用水電站自動化技術概念的引入水電站的組成部分主機設備：水輪機、發(fā)電機、變壓器輔助設備、一次輸變電設備、二次測量、監(jiān)視、控制、保護設備、消防監(jiān)控系統(tǒng)、水文自動測報系統(tǒng)一、水電站自動化概述1.水電站自動化的作用      水電站自動化就是要使水電站生產過程的操作、控制和監(jiān)視，能夠在無人（或少人）直接參與的情況下，按預定的計劃或程序自動地進行。水電站自動化程度是水電站現(xiàn)代化水平的重要標志，同時，自動化技術又是水電站安全經濟運行必不可少的技術手段。水電站自動化的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高工作的可靠性：水電站實現(xiàn)自

2、動化后，一方面可通過各種自動裝置快速、準確、及時地進行檢測、記錄和報警，既可防止不正常工作狀態(tài)發(fā)展成事故,又可使發(fā)生事故的設備免遭更嚴重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過各種自動裝置來完成水電站的各項操作和控制（如開停機操作和并列），不僅可以大大減少運行人員誤操作的可能，從而也減少了發(fā)生事故的機會；而且還可大大加快操作或控制的過程，尤其在發(fā)生事故的緊急情況下，保證系統(tǒng)的安全運行和對用戶的正常供電，具有非常重大的意義。（2）提高運行的經濟性：水電站實現(xiàn)自動化后，可根據(jù)系統(tǒng)分配給電站的負荷和電站的具體條件，合理地進行調度，保持高水頭運行，同時合理選擇開機臺數(shù)，使機組在高效率區(qū)運行，以獲

3、得較好的經濟效益。如何實現(xiàn)各電站合理最優(yōu)調度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對于梯級電站來說尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統(tǒng)、航運、灌溉、防洪等多項要求，經濟運行條件復雜，單憑人工控制很難實現(xiàn)，實現(xiàn)自動化以后，將有助于電站經濟運行任務的實現(xiàn)。特別是對于具有調節(jié)能力的水電站，應用電子計算機不但可對水庫來水進行預報計算，還可綜合水位、流量、系統(tǒng)負荷和各機組參數(shù)等參量，按經濟運行程序進行自動控制，大大提高運行的經濟性。（3）保證電能質量：我們知道，電壓和頻率作為衡量電能質量好壞兩項基本指標。電壓正常偏移不超過額定值的±5%，頻率正常偏移不超過額定

4、值的±0.20.5 HZ。電壓或頻率的的穩(wěn)定主要取決于電力系統(tǒng)中無功功率和有功功率的平衡。因此要維持系統(tǒng)電壓和頻率在規(guī)定范圍內，就必須迅速而又準確地調節(jié)有關發(fā)電機組發(fā)出的有功和無功功率。特別是在發(fā)生事故的情況下，快速的調節(jié)或控制對迅速恢復電能質量具有決定性的意義，而這個過程，單純靠手動操作，無論在速度方面還是在精度方面都是難于實現(xiàn)的，只能借助于自動裝置來完成?？梢?，提高水電站的自動化水平，是保證電力系統(tǒng)電能質量的重要措施之一。（4）提高勞動生產率、改善勞動條件：水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠離城鎮(zhèn)，職工長期生活在較差的環(huán)境之中。水電站實現(xiàn)自動化后，很多工作都是由各種自動裝置按一

5、定的程序自動完成，用計算機監(jiān)控系統(tǒng)來代替人工操作及定時巡回檢查、記錄等繁雜勞動，大大改善運行人員的工作和生活環(huán)境，減輕了勞動強度，提高了運行管理水平。同時還可減少運行人員，實現(xiàn)無人值班（或少人值守），提高勞動生產率，降低運行費用和電能成本。2.水電站自動化的內容      水電站自動化的內容，與水電站的規(guī)模及其在電力系統(tǒng)中的地位和重要性、水電站的型式和運行方式、電氣主接線和主要機電設備的型式和布置方式等有關?？偟膩碚f，水電站自動化包括以下幾個方面：（1）完成對水輪發(fā)電機組運行方式的自動控制：一方面，實現(xiàn)開停機和并列、發(fā)電轉調相和調相轉

6、發(fā)電等的自動化，使得上述各項操作按設定的程序自動完成；另一方面，自動維持水輪發(fā)電機組的經濟運行，根據(jù)系統(tǒng)要求和電站的具體條件自動選擇最佳運行機組數(shù)，在機組間實現(xiàn)負荷的經濟分配，根據(jù)系統(tǒng)負荷變化自動調節(jié)機組的有功和無功功率等。此外，在工作機組發(fā)生事故或電力系統(tǒng)頻率降低時，可自動起動并投入備用機組；系統(tǒng)頻率過高時，則可自動切除部分機組。（2）完成對水輪發(fā)電機組及其輔助設備運行工況的監(jiān)視：如對發(fā)電機定子和轉子回路各電量的監(jiān)視，對發(fā)動機定子繞組和鐵芯以及各部軸承溫度的監(jiān)視，對機組潤滑和冷卻系統(tǒng)工作的監(jiān)視，對機組調速系統(tǒng)工作的監(jiān)視等。出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)或發(fā)生事故時，迅速而自動地采取相應的保護措施，如發(fā)出

7、信號或緊急停機。（3）完成對輔助設備的自動控制：包括對各種油泵、水泵和空壓機等的控制，并發(fā)生事故時自動地投入備用的輔助設備。（4）完成對主要電氣設備（如變壓器、母線及輸電線路等）的控制、監(jiān)視和保護。（5）完成對水工建筑物運行工況的控制和監(jiān)視：如閘門工作狀態(tài)的控制和監(jiān)視，攔污柵是否堵塞的監(jiān)視，上下游水位的測量監(jiān)視，引水壓力管的保護（指引水式電站）等。二、水電站自動化技術的發(fā)展1、常規(guī)自動控制系統(tǒng)水電站常規(guī)自動控制系統(tǒng)應用最普遍，是一種傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)，它由電磁式繼電器構成自動控制回路，主要完成順序控制，電磁式繼電器還可構成水電站設備的保護。常規(guī)自動控制系統(tǒng)是針對特定的控制對象而構成，不同的控制

8、對象的控制系統(tǒng)不相同，當控制對象的保護種類及控制順序要改變時，則要改變自動控制回路。常規(guī)自動控制系統(tǒng)的弱點在于調節(jié)性能較差，難以實現(xiàn)對水電站設備的自動調節(jié)及巡回檢測。2、晶體管集成電路控制系統(tǒng)由于常規(guī)自動控制系統(tǒng)的弱點存在調節(jié)性能較差，難以實現(xiàn)對水電站設備的自動調節(jié)及巡回檢測等問題，在70年代隨著晶體管集成電路的應用，這個問題得到了解決，利用晶體管模擬或數(shù)字電路技術，可構成水電站的各種自動調節(jié)、巡回檢測或保護裝置，甚至取代部分機械調節(jié)裝置。比如電氣液壓調速器取代了機械液壓調速器；無刷勵磁、晶體管勵磁系統(tǒng)取代了勵磁機、雙繞組電抗分流勵磁等，從而實現(xiàn)了自動調節(jié)。局限性：1）、晶體管集成電路控制系統(tǒng)

9、同常規(guī)自動控制系統(tǒng)一樣，是屬于由硬件構成的調節(jié)控制系統(tǒng)，當調節(jié)控制對象的調節(jié)參數(shù)要改變時須調整電路參數(shù)，若要增減功能則須修改硬件電路；2）、電路集成度不高，元件數(shù)量較多，就存在元件性能的一致性、篩選、老化等問題。3）、存在工作點漂移和溫度漂移等問題3計算機數(shù)字控制系統(tǒng)      隨著科學技術的高速發(fā)展，自80年代起，電子計算機在各個領域得到廣泛應用，一種模塊化的基于現(xiàn)場總線的水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)，逐步取代了傳統(tǒng)的以常規(guī)控制、人工操作為主的控制模式，大大提高水電站的自動化程度，實現(xiàn)水電站“無人值班，少人值守”。1.系統(tǒng)構成：采用了計

10、算機、可編程序控制器（PLC）或智能I/0、微機繼電保護裝置和專用智能測控裝置，通過標準以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線將主控機與各個現(xiàn)地控制站、智能裝置等有機連接在一起，構成了按功能分工協(xié)作的分層分布式綜合監(jiān)控系統(tǒng)。2.系統(tǒng)的主要特點：（1）開放式體系結構，層次分明，具有良好的擴展性。（2）分層分布式系統(tǒng)，可以根據(jù)監(jiān)控對象、功能進行配置，具有很好的分散性、開放性和靈活性。（3）采用冗余配置，具有很高的可靠性。（4）用中文Windows 操作系統(tǒng)和智能通信等先進技術，便于系統(tǒng)升級。（5）靈活的組態(tài)界面，人機接口能力強，界面友善，易于掌握，方便設計、調試和現(xiàn)場運行。3.系統(tǒng)主要功能：（1）對電站設備實

11、現(xiàn)自動監(jiān)視與記錄：計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動完成電站設備數(shù)據(jù)的采集、處理以及設備運行狀況的自動監(jiān)視與記錄，包括開關量信息監(jiān)視，模擬量信息監(jiān)視，故障/事故報警、記錄與顯示，SOE 點記錄與顯示。（2）對電站實現(xiàn)自動控制：根據(jù)上級調度要求和電站自身的具體情況，對電站設備進行操作或調節(jié)，包括機組的自動開停和并列以及運行工況的自動轉換、機組有功和無功負荷的自動調節(jié)、自動發(fā)電控制AGC、自動電壓控制AVC、斷路器操作等。（3）對發(fā)電機、主變、線路等主要設備及輔助設備進行保護與監(jiān)控。（4）實現(xiàn)電站運行管理的自動化：實現(xiàn)運行報表的自動生成，運行操作的自動記錄，電站設備參數(shù)或整定值的記錄與保存，所有報表均可

12、自動或召喚打印以及運行人員仿真培訓等。（5）系統(tǒng)通訊：實現(xiàn)與上級調度、水情測報系統(tǒng)、辦公自動化網(wǎng)絡等計算機系統(tǒng)之間通信，達到信息資源共享，充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的綜合效益。4、綜合自動化系統(tǒng)模式這部分是綜合自動化系統(tǒng)的核心和基礎。根據(jù)計算機在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其常規(guī)監(jiān)控設備的關系，一般有以下三種模式：以常規(guī)控制設備為主，計算機為輔；以計算機為主，常規(guī)控制設備為輔；取消常規(guī)控制設備的全計算機監(jiān)控系統(tǒng)。水電站自動控制系統(tǒng)的劃分1、按被控制調節(jié)對象劃分1）、電網(wǎng)層控制系統(tǒng)2）、電站層控制系統(tǒng)3）、機組層控制系統(tǒng)4）、功能單元層控制系統(tǒng)電網(wǎng)層自動控制系統(tǒng)電站層自動控制系統(tǒng)進水閘門功能單元進水主閥功能單

13、元機組層自動控制系統(tǒng)技術供水功能單元滲漏排水功能單元檢修排水功能單元高低壓壓縮空氣功能單元消防供水功能單元消防監(jiān)測功能單元頻率調節(jié)功能單元勵磁 調節(jié) 功能 單元機組溫度巡回檢測功能單元機組技術供水功能單元2、按自動化程度劃分1）全自動控制系統(tǒng)2）半自動控制系統(tǒng)3）人工控制3、按自動控制系統(tǒng)的設備構成劃分1）常規(guī)自動控制系統(tǒng)2）靜態(tài)集成電路控制系統(tǒng)3）計算機數(shù)字控制系統(tǒng)4、按控制距離劃分1）就地控制2）遠方控制四、微機綜合自動化在中小型水電站的應用以實現(xiàn)電站的遙控、遙調、遙信和遙測等遠動功能。從而達到電站的無人值班或少人值守的目的。1、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置1）、 電站控制層配置電站控制層設備設在

14、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。電站控制層負責協(xié)調和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關信息并作相應處理和存儲；迅速、準確、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，進行人工設定、設置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導和恢復操作指導等功能，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)，進行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動給出切換

15、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，主機修復啟動后，自動監(jiān)測轉到主機并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。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、準同期裝置、溫度測量裝置、轉速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等設備組成。機、電氣一次設備及公用設備等實時監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡實現(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)地設備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當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。微機保護裝置、轉速、溫度巡檢、調速器、勵磁系統(tǒng)等設備通過

16、現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)相應參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒有通訊接口的設備則通過現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實現(xiàn)設備的控制和狀態(tài)檢測。3）、通訊網(wǎng)絡及設備配置網(wǎng)絡結構形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡通信介質為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點數(shù)可達340個，網(wǎng)絡上的任一節(jié)點可以實時向網(wǎng)絡上其它節(jié)點和網(wǎng)絡上發(fā)送信息，某一節(jié)點故障，自動從網(wǎng)絡上退出，不影響網(wǎng)絡上的其它節(jié)點傳輸信息。網(wǎng)絡系統(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)絡協(xié)議符合國際標準化組織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

17、一個元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡成熟可靠，符合國際標準。4 ）、系統(tǒng)軟件配置(1) 系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國微軟WindowsXP 軟件，具有良好的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，XP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) 應用軟件：采用JTech v1.0開發(fā)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

18、護方便。5）、 繼電保護系統(tǒng)的配置采用我公司生產的微機綜合繼電保護裝置。發(fā)電機、變壓器和線路保護裝置均有8個開關量輸入和7個開關量輸出，一個用于變化自檢的轉換接點輸出。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，ZBK系例微機保護選用Modbus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲保護內測量記錄的數(shù)據(jù)。保護的配置整定：對于保護裝置的使用，首先要進行配置整定，輸入相關參數(shù)，保護裝置通過這些參數(shù)進行保護功能和測量功能的計算，配置整定可以通過前面板進行操作。微機保護裝置還有故障、運行和操作記錄，測量等功能。接入保護裝置的輸入信號和保護裝置內所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能

19、通過網(wǎng)絡接口傳送到網(wǎng)絡上的其它設備內。2、 計算機監(jiān)控的功能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行。當運行參數(shù)超出正常范組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、進水口主閥和機組附屬設備?，F(xiàn)地控制層負責對水輪發(fā)電機組圍或開關跳閘時，相應的數(shù)值和開關顏色變化，語音設備報警。（2）機組工藝系統(tǒng)狀態(tài)畫面畫面顯示機組及其氣、水、油等主要設備的狀態(tài)參數(shù)

20、，主要設備的操作按鈕。當氣、水、油等參數(shù)超出正常范圍或設備故障時，相應的數(shù)值和設備圖形顏色變化，語音設備報警。（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、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。2）、 遠動功能由監(jiān)控系統(tǒng)的主工作站實現(xiàn)，并留有擴展能力。需要向電力系統(tǒng)調度機關傳送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)調度機關對本電站的遙測、遙信、遙控和遙調，實時接收調度命令，向調度機關發(fā)送水電站實時運行工況、運行參數(shù)等信息。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

21、來自各現(xiàn)地控制層及調度系統(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、開關量的采集，對這些數(shù)據(jù)進行處理，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)調用和隨時查詢，并對監(jiān)視的模擬量、開關量、脈沖量進行統(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、勵磁及調速裝置、機組附屬設備的電氣模

22、擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開關量，主要設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。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。開關量：發(fā)電機斷路器位置、繼電保護電氣事故信號、故障分類信號；勵磁系統(tǒng)工作方式設置、滅磁開關位置、故障信號；調速器工作方式設置、故障信號；油壓裝置壓力、油位信號；油泵運行方式、設置信號、運行狀態(tài)信號；機組各溫度信號、轉速位置信號、導葉開度位置信號、接力器鎖錠投切信號、制動閘

23、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；進水口閥門位置信號、機組冷卻水信號；水機保護動作信號等。脈沖量：發(fā)電機有功電能、無功電能等。通信采集的信號數(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)、調速器系統(tǒng)、同期系統(tǒng)、發(fā)電機及主變和線路微機保護裝置的通訊。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備的運行進行全面監(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

24、入相應的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，進行越限報警、啟動相關處理程序等操作。（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)，進行預處理，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。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。溫度變化趨勢分析：實時和歷史變化曲線。溫度越限追憶記錄：歷史變化曲線。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。單臺發(fā)電機的發(fā)電有功、無功電量累加。單回送電

25、線路的送電有、無功電量累加。全廠發(fā)電機總發(fā)電量累加，全廠線路總送電量累加。全廠總廠用電量累加。（3）設備運行統(tǒng)計計算對機組、斷路器、機組油壓裝置等重要動力設備，以及間歇運行的輔助設備的運行工況（包括啟動次數(shù)據(jù)、運行時間、間歇時間等）進行統(tǒng)計，對繼電保護及自動裝置動作情況進行統(tǒng)計。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。6 ）、生產報表功能計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行電氣量參數(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，生產綜合統(tǒng)計報表等。7） 安全運行監(jiān)視及事件報警功能（1）主要設備安全運行實時監(jiān)視計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使運行人員通

26、過主機兼操作員工作站顯示器屏幕對全廠主要設備運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行實時監(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。越限檢查：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)，檢查設備異常狀態(tài)并發(fā)出報警。過程監(jiān)視：監(jiān)視機組開停機條件、開停機進程、狀態(tài)轉換過程的順序及轉換時間等，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換到安全狀態(tài)。（如開機、停機、冷卻水狀況等）趨勢分析：分析機組運行參數(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

27、壓和負荷變化、勵磁電壓和電流變化等）監(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）事件報警故障報警記錄計算機監(jiān)控系統(tǒng)周期性掃描故障信號，故障發(fā)生時，立即響應并處理，同時記錄故障發(fā)生時間（時、分、秒）、動作設備器件名稱、事故內容等信息，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。參數(shù)越限、復限報警記錄計算機 監(jiān)控系統(tǒng)在設備運行參數(shù)超越其限值時，立即報警，越限值恢復正常值時

28、，進行復限提示。參數(shù)越、復限時，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。事件順序檢測機組現(xiàn)地LCU自動檢測本單元所監(jiān)視的設備、繼電保護和自動裝置的動作情況，當發(fā)生狀態(tài)變換時，對于事故信號自動產生中斷，檢測事件性質、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)立即響應中為信號，同時記錄事故發(fā)生時標（時、分、秒、）、動作設備器件名稱、事故內容等信息，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)，可按設備進行搜索記錄。（3）事故追憶及相關量記錄電站發(fā)生

29、事故時，需對事故發(fā)生前后的某些重要參數(shù)進行追憶記錄，以供運行人員事故分析。事故發(fā)生時，計算機將按順序將事故報警信息、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

30、一步驟及執(zhí)行情況，并按設備實際動作狀態(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，進行開環(huán)運行指導甚至閉環(huán)自動控制操作。8 ）、控制、操作與調節(jié)功能根據(jù)電廠設備運行的情況和有關計算結果，按預定步驟遠方及現(xiàn)地的控制命令對全廠設備的運行進行控制與調節(jié)。運行設備控制方式設置，自動/手動控制、遠方/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)先權為：現(xiàn)地控制層單元、電站控制層單元?？蓪崿F(xiàn)設備運行方式設置與轉換；機組有功、無功的調節(jié)操作；斷路器、隔離開關投、切操作；機組

31、開、停機操作及緊急停機操作；機組壓油裝置和公用設備電動機啟停操作；閘門開/閉操作；各種整定值、限制修改操作；報警信號復歸。（1）電站主接線圖上的斷路器和開關的控制。主接線圖上的斷路器和開關的控制通過微機保護的開關量輸入和輸出實現(xiàn)。在出現(xiàn)故障時，由相應的保護裝置動作于跳閘；正常的分合閘操作，既可以在控制屏上通過控制開關操作，也可以通過上位微機用鼠標操作來實現(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。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，設置有功功率或無功功率給定值

32、，當運行人員確認后，上位機發(fā)出命令，機組LCU執(zhí)行。可實現(xiàn)機組轉速及有功功率調節(jié)；機組電壓及無功功率調節(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行手動和自動開機，也可以由上位微機進行手動和自動開機，二處均在軟件上設置切換功能，不能同時操作。開機和運行過程的控制包括投入、關閉冷卻水，打開、關閉制動閘和碟閥，調節(jié)導水葉的開度，控制水輪機的轉速，投入、斷開勵磁和調節(jié)勵磁電壓和電流、發(fā)電機出口開關合閘、分閘等操作。水機故障跳開發(fā)電機出口開關，通過軟件由發(fā)電機保護跳閘執(zhí)行。（4）公共系

33、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、調速油泵和碟閥的打開、關閉。廠用電備用電源自動投入監(jiān)視、調速器油壓力高低、冷卻水壓力等信號。公用系統(tǒng)設備既可以在公用系統(tǒng)屏上的按鈕進行控制，也可以由上位微機進行控制。（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開關時接點來實現(xiàn)，某臺發(fā)電機出口開關故障跳閘后，PLC自動跳開相應的發(fā)電機滅磁開關。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節(jié)工作。對于勵磁系統(tǒng)的控制和調節(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

34、軟件上設置切換功能，與勵磁屏也有相互切換功能，兩處不能同時操作。（6）AGC和AVC調節(jié)AGC調節(jié)自動發(fā)電控制還能完成對各機組運行工況轉換時的協(xié)調工作，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)控制則將操作調節(jié)信號直接作用到機組調速器和各機組輔助設備，機組是否參與自動發(fā)電控制功能可由運行人員預先設定并在系統(tǒng)中給出標志。AVC調節(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，在此基礎上實現(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

35、機組進行無功功率調節(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先設定并在系統(tǒng)中給出標志。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，鼠標器、鍵盤及打印機以各種方式實現(xiàn)對全廠設備運行監(jiān)視、控制、調節(jié)、定值修改、畫面調用、數(shù)據(jù)打印要求，并易于對應用程序開發(fā)及修改。（2）在操作臺上的運行人員只允許完成對電站設備進行監(jiān)視、控制調節(jié)和參數(shù)設置等操作，特權操作權供調試人員調用。人機聯(lián)系采用漢字WINDOWS XP平臺監(jiān)控，畫面美觀，調用和操作簡便、靈活、可靠，響應速度快，對話提示說明清楚準確，在整個系統(tǒng)對話運用中保持一致；人機聯(lián)系為漢字顯示

36、打印，漢字符合國家一級字庫標準；有關操作的人機聯(lián)系，充分利用具有被控對象顯示畫面、鍵盤（或鼠標）及畫面對話區(qū)提示三結合方式，操作過程中有必要的可靠性校核及閉鎖功能。不同職責的運行管理人員提供不同的安全等級操作權限。10）、 人機界面功能（1）畫面顯示、畫面實時刷新（包括設備運行狀態(tài)，運行參數(shù)及時鐘）、報警與操作信息創(chuàng)新或標志提示、人機對話提示及操作命令信息提示、光標顯示與控制、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以提供更多的信息。畫面調用具有程序自動調用和鍵盤菜單召

37、喚調用形式。畫面的種類包括接線圖類、棒形圖類、曲線類、表格類、信息類、運行指導類等。線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）。形圖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的顯示等。曲線圖類畫面包括給定負荷曲線、實際負荷曲線、歷史趨勢曲線以及各類運行圖實時曲線等。表格類畫面包括各種運行報表、操作記錄統(tǒng)計表、

38、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。信息類畫面包括狀態(tài)變位信息、事故、故障報警信息（光子牌）、模擬量參數(shù)越復限信息、相關量記錄以及監(jiān)控系統(tǒng)自診斷報警。文字說明：包括使用幫助、操作說明、公司介紹。11 ）、數(shù)據(jù)通信功能完成與本單元機組控制PLC設備、微機溫度巡檢裝置、微機調速器、微機勵磁裝置及保護設備之間數(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整命令。數(shù)據(jù)通信傳送的上行內容：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

39、；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、機組技術供水PLC各種事故，故障信號以及被控設備運行狀態(tài)信號等。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。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、保護等各種事故和故障信號。5、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

40、分布式結構，即電站控制層和現(xiàn)地控制層?，F(xiàn)地控制層設備在站內相互獨立且分布式布置，僅通過站內以太網(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的發(fā)展趨勢。（2）開放式、易擴展性的設計。通過采用國際國內公認的標準規(guī)范及接口方式（如：Modbus、RS232、RS485等），方便的與其它相關的智能設備相聯(lián)，并進行信息交換；另充分考慮到水電站擴建、改造等因素，間隔層設備基于模塊式標準化設計，可根據(jù)要求隨意配置，電站控制層設備配置組態(tài)非常靈活。（3）靈活多變的網(wǎng)絡化結構設計，可支持局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現(xiàn)地總線等。網(wǎng)絡介質采用的是光纖、同軸電纜、屏蔽雙絞線等。網(wǎng)絡規(guī)約：TCP/IP、Mo

41、dbus、RS232、RS485、等，適用于不同的系統(tǒng)結構，其結構靈活多樣。（4）遠程訪問服務，系統(tǒng)可以通過通信服務器將實時數(shù)據(jù)傳送到遠程計算機或調度端，支持遠動調度通信規(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準的RISC工作站、各種工業(yè)用計算機、施耐德、西門子、OMRON、GE等公司的可編程控制器，并保持對其它設備的接入開放。（6）系統(tǒng)軟件采用當前最先進的面向對象的設計理念、原則和技術，這種設計將帶來使用和維護上的極大方便。運行在WINDOWS XP環(huán)鏡下，圖形化編程、簡單易學，數(shù)據(jù)庫采用面向網(wǎng)絡的實時數(shù)據(jù)庫。（7）系統(tǒng)設計有標準的SCADA（監(jiān)控組態(tài)軟件）功能，同時可以配置

42、自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、防誤操作、設備維護管理、電話語音報警、GPS等多種高級功能。6 結束語根據(jù)電站的實際情況，并借鑒其它站的經驗教訓，揚長避短，其設計理念符合微機綜合自動化發(fā)展趨勢，采用了國際通用標準，系統(tǒng)配置合理，功能完備，所選設備先進，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、擴充性和互換性，同時，無需另設其它遠動設備，完全滿足遙測、遙控、遙信、遙調和少人值守的需要，對各種外圍設備能進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。2.5水文自動測報系統(tǒng)我國多數(shù)水電站兼有防洪、灌溉等任務

43、，在水庫調度工作中，不僅要搞好水庫的發(fā)電經濟調度，同時還要即使、正確地掌握水情、汛情，搞好防洪渡汛工作。水文自動測報系統(tǒng)一方面要及時、準確、快捷地采集水情，另一方面還要通過計算機在較短的時間內作出洪水預報。該系統(tǒng)對水電站的防洪、排沙、發(fā)電、調峰、調頻、灌溉、航運、漂木等均有十分重要的意義。水文自動測報系統(tǒng)按規(guī)模和性質的不同可分為水文自動測報基本系統(tǒng)和水文自動測報網(wǎng)。水文自動測報基本系統(tǒng)由中心站（包括監(jiān)測站）、遙測站、信道（包括中繼站）組成。水文自動測報網(wǎng)是通過計算機的標準接口和各種信道，吧若干個基本系統(tǒng)聯(lián)接起來，組成進行數(shù)據(jù)交換的自動測報網(wǎng)絡。水文自動測報基本系統(tǒng)的功能框圖如此所示。某通信方式

44、一般有超短波通信、短波通信、衛(wèi)星通信等，可根據(jù)電站規(guī)模及當?shù)貤l件選擇不同的通信方式。2.3消防監(jiān)控系統(tǒng)通過設置在主、副廠房、主變區(qū)、各主要機電設備的重要部位、油庫、主要建筑設施等場所的探測器，消防系統(tǒng)能實現(xiàn)對水電站主要場所進行24h不間斷的火情監(jiān)測。當探測器（感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測器）檢測到有火情時，通過系統(tǒng)總線，自動向中央控制室的集中報警控制器報警。集中報警控制器在接收到報警后，經過信息處理，在報警控制器上以數(shù)碼顯示方式出火災的部位，并通過串行通信接口，在水電站消防計算機監(jiān)視系統(tǒng)的crt上，自動顯示出火災的部位編號及該層的平面布置圖，提示出火災的處理措施，同時根據(jù)火情發(fā)生的

45、部位，經確認及延時后，自動或手動對該部位及相關部位的防火排煙設備、滅火設備進行相應的控制，實施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防計算機監(jiān)控系統(tǒng)主機經信息處理后送至計算機監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用異步通信方式實現(xiàn)通信。系統(tǒng)的構成如此所示。另外還要求消防系統(tǒng)同時能實現(xiàn)對通風、防火排煙設備、二氧化碳滅火系統(tǒng)以及水噴霧滅火系統(tǒng)的控制。機組自動化裝置常見故障判斷及維護（1）一、后臺和保護器通訊中斷怎樣處理？ 當在后臺讀不到保護單元的參數(shù)時，可能是保護單元的通訊芯片壞，還有可能是保護單元的設置是否改動。二、自動停機不能完成怎樣處理？ 當在正常負荷運行的情況自動停機不能完成，可能是有、無功跳閘定值設置過小，由于機組本身功率的漂移有、無功不能同時到設定值，即有功或無功有一個變成負且超過設定值，另一個還沒有到設定值，這樣就不會跳斷路器，不能達到自動停機。三、空載狀態(tài)下不能完成自動停機怎樣處理？ 當機組在沒有并網(wǎng)的情況，自動停機不成功，主要是導葉的空載接點未接通，調節(jié)導葉的空載接點即可完成。四、開機準備燈不亮怎樣處理？ 當開機準備燈不亮，可能是有電氣事故，或斷路器的輔助接點未通，或是機組有事故，或是以上事故未復歸，或是制動未復位，可通過觸摸屏或者后臺的開機流程圖中的開機條件顯示進行判斷。五、自動并網(wǎng)時