第3章-發(fā)電企業(yè)信息化與智能化new課件

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容n3.1 我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀n3.2 水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng) n3.3 火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng)火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng) n3.4 發(fā)電廠智能管理信息系統(tǒng)發(fā)電廠智能管理信息系統(tǒng)3.1我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀n我國我國電廠電廠的的自動化水平達到國際先進水平自動化水平達到國際先進水平。電廠自動化歷來是電力企業(yè)信息化建設(shè)的重電廠自動化歷來是電力企業(yè)信息化建設(shè)的重點，大部分大中型水力發(fā)電，火力發(fā)電機組點，大部分大中型水力發(fā)電，火力發(fā)電機組均配備了均配備了計算機監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)。小型水電站的自。小型

2、水電站的自動化水平總體上還不是太高。動化水平總體上還不是太高。n發(fā)電生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大發(fā)電生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大提提高高了了生產(chǎn)過程自動化水平生產(chǎn)過程自動化水平。n由于大部分使用的由于大部分使用的監(jiān)控系統(tǒng)采用了國外的先監(jiān)控系統(tǒng)采用了國外的先進技術(shù)進技術(shù)，因此某些單項指標基本達到了國際，因此某些單項指標基本達到了國際水平，但在整體應(yīng)用上仍有差距。水平，但在整體應(yīng)用上仍有差距。3.1我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀我國發(fā)電力企業(yè)信息化發(fā)展的特征如下我國發(fā)電力企業(yè)信息化發(fā)展的特征如下:n電力生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)應(yīng)用成熟。電力生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)應(yīng)用成熟。n

3、管理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用逐漸推進（為公管理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用逐漸推進（為公司業(yè)務(wù)管理和決策服務(wù)）。司業(yè)務(wù)管理和決策服務(wù)）。 總體來看，總體來看，管理信息化滯后于生產(chǎn)過程自動化管理信息化滯后于生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展進程。的發(fā)展進程。發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標n發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標是發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標是:以先以先進思想為主導(dǎo)、以現(xiàn)代信息技術(shù)手段為進思想為主導(dǎo)、以現(xiàn)代信息技術(shù)手段為支撐，實現(xiàn)電廠內(nèi)外部信息的全面集成支撐，實現(xiàn)電廠內(nèi)外部信息的全面集成，建設(shè)，建設(shè)數(shù)字化電廠數(shù)字化電廠。3.2 水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)n近年來國內(nèi)水電站自

4、動化得到了迅速的發(fā)展，近年來國內(nèi)水電站自動化得到了迅速的發(fā)展，已成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電已成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)、開放的軟件平臺和強大的應(yīng)用系統(tǒng)。構(gòu)、開放的軟件平臺和強大的應(yīng)用系統(tǒng)。n不僅可以完成對不僅可以完成對單個水電站的監(jiān)控單個水電站的監(jiān)控，還可以進，還可以進一步實現(xiàn)一步實現(xiàn)對梯級、流域、甚至跨流域?qū)μ菁?、流域、甚至跨流域的的水電站水電站群群的的?jīng)濟運行和安全監(jiān)控經(jīng)濟運行和安全監(jiān)控。 水力發(fā)電廠簡介水力發(fā)電廠簡介n水力發(fā)電廠是將水力發(fā)電就是利用水力水力發(fā)電廠是將水力發(fā)電就是利用水

5、力(具有具有水頭水頭)推動水力機械推動水力機械(水輪機水輪機 )轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，如果在水輪機上接上另一種機變?yōu)闄C械能，如果在水輪機上接上另一種機械械(發(fā)電機發(fā)電機)隨著水輪機轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這隨著水輪機轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來，這時機械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。時機械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。n水力發(fā)電在某種意義上講是水的水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能勢能 變成機變成機械能械能，又，又變成電能變成電能的轉(zhuǎn)換過程。再經(jīng)過變電的轉(zhuǎn)換過程。再經(jīng)過變電和輸配電設(shè)備將電力送到用戶。和輸配電設(shè)備將電力送到用戶。 n 主要一次設(shè)備：大壩閘門主要一次設(shè)備：大壩閘門 水水輪機（導(dǎo)水葉閥輪機（導(dǎo)水葉閥門）門） 發(fā)

6、電機發(fā)電機小型水電站的電氣結(jié)構(gòu)小型水電站的電氣結(jié)構(gòu)水電站監(jiān)控對象水電站監(jiān)控對象 包括水輪機、發(fā)電機、機組進水閥、尾包括水輪機、發(fā)電機、機組進水閥、尾水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備( (油、水、油、水、氣氣) )，主變壓器、開關(guān)站、全廠公共和，主變壓器、開關(guān)站、全廠公共和輔助設(shè)備、大壩（閘門）等。輔助設(shè)備、大壩（閘門）等。 水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能 (1)(1)實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)主要機電設(shè)備主要機電設(shè)備運行工運行工況、位置、參數(shù)況、位置、參數(shù)的監(jiān)視的監(jiān)視, ,并實現(xiàn)對主要并實現(xiàn)對主要開關(guān)設(shè)備的開關(guān)設(shè)備的狀

7、態(tài)監(jiān)視狀態(tài)監(jiān)視并顯示。并顯示。 (2)(2)實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)主要機電設(shè)備的現(xiàn)地實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)主要機電設(shè)備的現(xiàn)地/ /遠方，自動遠方，自動/ /手動手動監(jiān)控，調(diào)節(jié)監(jiān)控，調(diào)節(jié)，包括，包括機組起機組起/ /停，停，開關(guān)倒閘開關(guān)倒閘等。操作員工作站通過人機接口或者根據(jù)等。操作員工作站通過人機接口或者根據(jù)調(diào)度的命令、應(yīng)用程序（調(diào)度的命令、應(yīng)用程序（AGCAGC、AVCAVC等）的命令自動等）的命令自動地對監(jiān)控系統(tǒng)對象進行地對監(jiān)控系統(tǒng)對象進行控制和調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)。 (3) (3)具有越限報警和趨勢具有越限報警和趨勢報警功能報警功能. . 水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)

8、主要任務(wù)和功能 (4) (4)在電力系統(tǒng)事故或電站設(shè)備工作在電力系統(tǒng)事故或電站設(shè)備工作異常時異常時，監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能自動起動音響系統(tǒng)應(yīng)能自動起動音響報警報警、語音電話自動告警系、語音電話自動告警系統(tǒng)，并在操作員站上統(tǒng)，并在操作員站上顯示報警信息顯示報警信息, ,打印打印報警信息報警信息并記錄入數(shù)據(jù)庫并記錄入數(shù)據(jù)庫. . (5) (5)監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：當監(jiān)控系統(tǒng)的硬件或軟件監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：當監(jiān)控系統(tǒng)的硬件或軟件發(fā)生故障時，給出提示信息，并在操作員工作站上發(fā)生故障時，給出提示信息，并在操作員工作站上顯示故障位置和進行打印記錄。同時，在工程師站顯示故障位置和進行打印記錄。同時，在工程師站上給出

9、報警信號，顯示故障位置及原因。上給出報警信號，顯示故障位置及原因。 (6) (6)對系統(tǒng)運行的對系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計、分析分析判斷，生成各種報表，提供生產(chǎn)運行和維護指導(dǎo)。判斷，生成各種報表，提供生產(chǎn)運行和維護指導(dǎo)。水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)n水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，如水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，如圖圖3-1所示。所示。 基礎(chǔ)和過程自動化層（基礎(chǔ)和過程自動化層（現(xiàn)地控制層）現(xiàn)地控制層）現(xiàn)地控制層主要功能：現(xiàn)地控制層主要功能：n完成現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集完成現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集n過程自動控制過程自動控制n實現(xiàn)與主

10、站監(jiān)控計算機的通信實現(xiàn)與主站監(jiān)控計算機的通信。n將采集的實時數(shù)據(jù)、經(jīng)處理后確認的事將采集的實時數(shù)據(jù)、經(jīng)處理后確認的事件、控制過程的有關(guān)信息件、控制過程的有關(guān)信息上送上送給主站監(jiān)給主站監(jiān)控計算機，接受其控計算機，接受其下達下達的控制調(diào)節(jié)等命的控制調(diào)節(jié)等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示?，F(xiàn)地控制層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層設(shè)計：現(xiàn)地控制層設(shè)計：n全廠設(shè)置全廠設(shè)置若干個若干個現(xiàn)地控制單元（現(xiàn)地控制單元（LCULCU），實現(xiàn)），實現(xiàn)對各生產(chǎn)對象的監(jiān)控。對各生產(chǎn)對象的

11、監(jiān)控。 就地控制單元的就地控制單元的個數(shù)個數(shù)由由機組的臺數(shù)機組的臺數(shù)和和開關(guān)站及共用設(shè)備的規(guī)模大開關(guān)站及共用設(shè)備的規(guī)模大小來決定小來決定，最大不超過，最大不超過6464個。每臺機組一套個。每臺機組一套LCULCU，開關(guān)站及共用設(shè)備共用一臺，開關(guān)站及共用設(shè)備共用一臺LCULCU或各自或各自一臺一臺LCULCU。水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層（1 1）采用）采用現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線如如PROFIB BUSPROFIB BUS，將，將一類總線主站一類總線主站（LCULCU）、現(xiàn)場各類智能控制器和各種、現(xiàn)場各類智能控制器和各種I/OI/O及儀表及儀表連接在現(xiàn)場總線上，連接在現(xiàn)場總線上，實

12、現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集和過程自動控制。集和過程自動控制。（2 2）一類）一類總線主站（總線主站（LCULCU）若干個，若干個，全廠設(shè)置全廠設(shè)置若干若干個個現(xiàn)地控制單元（現(xiàn)地控制單元（LCULCU），實現(xiàn)對各生產(chǎn)對象的監(jiān)），實現(xiàn)對各生產(chǎn)對象的監(jiān)控?？?。圖中用個圖中用個中檔的可編程控制器中檔的可編程控制器，各帶若干，各帶若干種類型的輸入輸出模塊、通信模塊、變送器、繼種類型的輸入輸出模塊、通信模塊、變送器、繼電器、儀表等信號變換裝置、驅(qū)動裝置及輸入輸電器、儀表等信號變換裝置、驅(qū)動裝置及輸入輸出信號源等。出信號源等。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層（3 3）

13、現(xiàn)場總線上掛若干個智能控制器，該控制器可）現(xiàn)場總線上掛若干個智能控制器，該控制器可以是用中檔的可編程控制器（帶以是用中檔的可編程控制器（帶PROFIB BUSPROFIB BUS接口）接口）實現(xiàn)的實現(xiàn)的閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)，實現(xiàn)某生產(chǎn)過程的自動調(diào)實現(xiàn)某生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)節(jié)（調(diào)速器，勵磁），同時也可以是（調(diào)速器，勵磁），同時也可以是測溫裝置，測溫裝置，測機組振動裝置，各輔助設(shè)備控制裝置。測機組振動裝置，各輔助設(shè)備控制裝置。掛在現(xiàn)掛在現(xiàn)場總線上的智能控制器受一類總線主站的控制場總線上的智能控制器受一類總線主站的控制，將需要的將需要的數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)上傳一類總線主站，接受其一類總線主站，接受其下達

14、的下達的控制調(diào)節(jié)控制調(diào)節(jié)等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。（4 4）將各種）將各種數(shù)字儀表和遠程數(shù)字儀表和遠程I/OI/O掛在現(xiàn)場總線上，掛在現(xiàn)場總線上，將需要的數(shù)據(jù)上傳一類總線主站，并接受其下達將需要的數(shù)據(jù)上傳一類總線主站，并接受其下達的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。實現(xiàn)遠程現(xiàn)場設(shè)備的的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。實現(xiàn)遠程現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視與控制。監(jiān)視與控制。水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層（5 5）大壩監(jiān)控系統(tǒng)是對大壩所有現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)）大壩監(jiān)控系統(tǒng)是對大壩所有現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)視和控制（大壩離電站一定的距離）視和控制（大壩離電站一定的距離） 將一個一類總線主站（用一個中檔的可編程

15、控制將一個一類總線主站（用一個中檔的可編程控制器，帶若干個若干種類型的模塊）、數(shù)字儀表器，帶若干個若干種類型的模塊）、數(shù)字儀表和遠程和遠程I/OI/O掛在現(xiàn)場總線上，通過掛在現(xiàn)場總線上，通過大壩監(jiān)控系統(tǒng)大壩監(jiān)控系統(tǒng)的一類總線主站（的一類總線主站（大壩大壩LCU LCU ）實現(xiàn)大壩所有現(xiàn)實現(xiàn)大壩所有現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集和過程自動控制，通過場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集和過程自動控制，通過通信模塊和通信線路通信模塊和通信線路實現(xiàn)與主站的通信，將需實現(xiàn)與主站的通信，將需要的數(shù)據(jù)上傳主站監(jiān)控系統(tǒng)的要的數(shù)據(jù)上傳主站監(jiān)控系統(tǒng)的一類總線主站一類總線主站（機組（機組LCULCU ），接受其下達的控制命令并執(zhí)行，接受其

16、下達的控制命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。相應(yīng)的操作。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層（6 6）現(xiàn)場總線通過協(xié)議轉(zhuǎn)換接口將）現(xiàn)場總線通過協(xié)議轉(zhuǎn)換接口將非總線協(xié)議的非總線協(xié)議的智能設(shè)備智能設(shè)備連接在總線上，實現(xiàn)全廠現(xiàn)場設(shè)備的連接在總線上，實現(xiàn)全廠現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視與控制。監(jiān)視與控制。（7 7）公用）公用LCULCU，結(jié)構(gòu)同機組，結(jié)構(gòu)同機組LCULCU（智能控制器加上智能控制器加上現(xiàn)場總線）現(xiàn)場總線）。公用公用LCULCU 采集全廠廠用變壓器、采集全廠廠用變壓器、10kV10kV廠用電斷路器狀態(tài)和繼電保護、備用電源廠用電斷路器狀態(tài)和繼電保護、備用電源自動投入裝置的狀態(tài)、動作、報警信息和電測自動

17、投入裝置的狀態(tài)、動作、報警信息和電測量信號；定時對全廠公用、輔助設(shè)備的狀態(tài)量，量信號；定時對全廠公用、輔助設(shè)備的狀態(tài)量，以及斷路器、開關(guān)和分合進行處理，上送至電以及斷路器、開關(guān)和分合進行處理，上送至電站中控層。接受電站中控層控制命令、完成全站中控層。接受電站中控層控制命令、完成全廠性有關(guān)斷路器順序操作、隔離開關(guān)的投、切。廠性有關(guān)斷路器順序操作、隔離開關(guān)的投、切。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層采用硬布線和通訊結(jié)合機制：采用硬布線和通訊結(jié)合機制：n與機組附屬及相關(guān)設(shè)備的通信采用現(xiàn)場總線與機組附屬及相關(guān)設(shè)備的通信采用現(xiàn)場總線技術(shù)。技術(shù)。n對于無法采用數(shù)字通信的設(shè)備采用對于無法采用

18、數(shù)字通信的設(shè)備采用硬布線硬布線I/OI/O進行連接。進行連接。n對于對于安全運行的重要信息、控制命令和事故安全運行的重要信息、控制命令和事故信號除采用現(xiàn)場總線通信外，還需通過硬布信號除采用現(xiàn)場總線通信外，還需通過硬布線線I/OI/O直接接入直接接入LCULCU，實現(xiàn)雙路通信，以保證，實現(xiàn)雙路通信，以保證安全安全。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層現(xiàn)地控制層n智能控制器加上現(xiàn)場總線技術(shù)智能控制器加上現(xiàn)場總線技術(shù)是現(xiàn)地控制單元的是現(xiàn)地控制單元的發(fā)展趨勢，現(xiàn)場總線是連接智能設(shè)備和自動化系發(fā)展趨勢，現(xiàn)場總線是連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分

19、支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。n針對水電站被控對象分散的特點，針對水電站被控對象分散的特點，現(xiàn)場總線將分現(xiàn)場總線將分散在現(xiàn)場的智能儀表、智能散在現(xiàn)場的智能儀表、智能/、智能執(zhí)行機構(gòu)、智能執(zhí)行機構(gòu)、智能變送器、智能控制器連接成一體、智能變送器、智能控制器連接成一體，提高了，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性，可以系統(tǒng)的自治性和可靠性，可以節(jié)省節(jié)省大量的大量的信號電信號電纜和控制電纜纜和控制電纜。 近年來，以近年來，以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）在水電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。在水電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。機組機組LCU應(yīng)有下述功能應(yīng)有下述功能：(1)采集機組運行的電氣參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、

20、水輪機組及采集機組運行的電氣參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、水輪機組及勵磁屏、調(diào)速器、輔機的運行狀態(tài)及事故、故障信勵磁屏、調(diào)速器、輔機的運行狀態(tài)及事故、故障信號、非電模擬量等數(shù)據(jù)。號、非電模擬量等數(shù)據(jù)。(2)顯示機組運行的實時參數(shù)、實時狀態(tài)、事故及故障顯示機組運行的實時參數(shù)、實時狀態(tài)、事故及故障信息、控制參數(shù)及保護整定值等。信息、控制參數(shù)及保護整定值等。以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）(3)根據(jù)主控計算機的命令和現(xiàn)場的命令，完成機組根據(jù)主控計算機的命令和現(xiàn)場的命令，完成機組的啟動、合滅磁開關(guān)、啟勵、調(diào)壓

21、、調(diào)頻、準同的啟動、合滅磁開關(guān)、啟勵、調(diào)壓、調(diào)頻、準同期并車、有功功率和無功功率的閉環(huán)調(diào)節(jié)、甩負期并車、有功功率和無功功率的閉環(huán)調(diào)節(jié)、甩負荷、停機。荷、停機。 (4)可修改機組的部分控制參數(shù)?？尚薷臋C組的部分控制參數(shù)。(5)機組的事故、故障處理。發(fā)生機組機械事故和電機組的事故、故障處理。發(fā)生機組機械事故和電氣事故時，根據(jù)不同的事故類型，采取減負荷停氣事故時，根據(jù)不同的事故類型，采取減負荷停機、甩負荷緊急停機和關(guān)進水口閘門等措施。出機、甩負荷緊急停機和關(guān)進水口閘門等措施。出現(xiàn)故障時發(fā)出相應(yīng)的故障報警信息?，F(xiàn)故障時發(fā)出相應(yīng)的故障報警信息。n機組機組LCU LCU 監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、機組監(jiān)

22、控范圍包括水輪機、發(fā)電機、機組進水閥、尾水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備等。進水閥、尾水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備等。機組現(xiàn)地控制單元設(shè)備布置于機組現(xiàn)地控制單元設(shè)備布置于發(fā)電電動機機發(fā)電電動機機旁。旁。n機組機組LCULCU完成下列數(shù)據(jù)采集與處理功能：完成下列數(shù)據(jù)采集與處理功能： 機組電氣量采集：定時采集機組定子和轉(zhuǎn)子的電機組電氣量采集：定時采集機組定子和轉(zhuǎn)子的電壓量、電流量、頻率、有功功率及無功功率等壓量、電流量、頻率、有功功率及無功功率等參量，存入數(shù)據(jù)庫，在機組參量，存入數(shù)據(jù)庫，在機組LCULCU上顯示并上送電上顯示并上送電站中控層。站中控層。 以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地

23、控制單元（LCU） 機組機組溫度量溫度量采集：定時采集機組定子鐵芯、定采集：定時采集機組定子鐵芯、定子線圈、機組軸瓦、軸承、軸承油、冷卻器水、子線圈、機組軸瓦、軸承、軸承油、冷卻器水、冷卻器油及其它系統(tǒng)的溫度。檢查采集的溫度冷卻器油及其它系統(tǒng)的溫度。檢查采集的溫度量是否越限，并及時將量是否越限，并及時將越限越限情況及數(shù)據(jù)送往電情況及數(shù)據(jù)送往電站中控層，機組站中控層，機組LCULCU上同時也有上同時也有報警報警顯示和音響。顯示和音響。對部分溫度量還要進行溫度對部分溫度量還要進行溫度變化率變化率監(jiān)視和溫升監(jiān)視和溫升趨勢分析趨勢分析及時發(fā)現(xiàn)異常情況。機組及時發(fā)現(xiàn)異常情況。機組振動、擺度、振動、擺度、

24、蠕動、氣隙、流量、壓力，蠕動、氣隙、流量、壓力，對這些數(shù)據(jù)進行對這些數(shù)據(jù)進行越越限限檢查，并將越限情況與數(shù)據(jù)送往電站中控層，檢查，并將越限情況與數(shù)據(jù)送往電站中控層，機組機組LCULCU上同時也有報警顯示和音響。上同時也有報警顯示和音響。以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU） 機組過程控制狀態(tài)量掃查：在機組過程控制狀態(tài)量掃查：在機組啟動、停機和運機組啟動、停機和運行方式轉(zhuǎn)換時采集機組各操作順序步的狀態(tài)量和模擬行方式轉(zhuǎn)換時采集機組各操作順序步的狀態(tài)量和模擬量量，并進行記錄，同時向電站中控層發(fā)送控制過程中，并進行記錄，同時向電站中控層發(fā)送控制過程中的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。機組

25、電氣保護報警量采集機組電氣保護報警量采集：隨機采集機組電：隨機采集機組電氣保護動作信息，一旦采集到保護報警信息，立即將氣保護動作信息，一旦采集到保護報警信息，立即將該信息送往電站中控層，同時在機組該信息送往電站中控層，同時在機組LCULCU上報警顯示上報警顯示和音響。和音響。 機組機組LCULCU應(yīng)包括對機組控制范圍內(nèi)的應(yīng)包括對機組控制范圍內(nèi)的斷路器斷路器和各種隔離開關(guān)和各種隔離開關(guān)（不包括檢修接地隔離開關(guān)）的分合（不包括檢修接地隔離開關(guān)）的分合控制，控制，進水口閥門開關(guān)控制進水口閥門開關(guān)控制，尾水事故閘門的充水、尾水事故閘門的充水、開啟及關(guān)閉控制開啟及關(guān)閉控制。這些控制應(yīng)具有嚴格的安全閉鎖邏

26、。這些控制應(yīng)具有嚴格的安全閉鎖邏輯。輯。 以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU） 機組機械保護報警量采集：隨機采集機組機組機械保護報警量采集：隨機采集機組機械保護機械保護動作動作信息，及時將采集到保護報警信息送往電站中信息，及時將采集到保護報警信息送往電站中控層，同時在機組控層，同時在機組LCULCU上報警顯示和音響。上報警顯示和音響。 機組機組LCULCU監(jiān)視監(jiān)視各輔助設(shè)備的運行各輔助設(shè)備的運行，發(fā)現(xiàn)異常情況及，發(fā)現(xiàn)異常情況及時向電站中控層傳送信息，并在機組時向電站中控層傳送信息，并在機組LCULCU上有報警上有報警顯示和音響。執(zhí)行機組輔助設(shè)備啟動停止控制。顯

27、示和音響。執(zhí)行機組輔助設(shè)備啟動停止控制。 機組機組LCULCU應(yīng)具有自動應(yīng)具有自動/ /手動有功、無功調(diào)節(jié)手動有功、無功調(diào)節(jié) 機組運機組運行工況包括：行工況包括：發(fā)電（空載、滿載發(fā)電、調(diào)相、正常發(fā)電（空載、滿載發(fā)電、調(diào)相、正常停機、事故停機、緊急停機停機、事故停機、緊急停機。機組。機組LCULCU針對各工況針對各工況及其轉(zhuǎn)換應(yīng)有相應(yīng)的控制程序。及其轉(zhuǎn)換應(yīng)有相應(yīng)的控制程序。 以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）n 機組機組LCULCU與電站中控層脫機時應(yīng)能與電站中控層脫機時應(yīng)能獨立獨立運行。沒運行。沒有電站中控層命令或脫離電站中控層的情況下，有電站中控層命令或脫

28、離電站中控層的情況下，機組機組LCULCU也應(yīng)能獨立完成對所控設(shè)備的閉環(huán)或開也應(yīng)能獨立完成對所控設(shè)備的閉環(huán)或開環(huán)控制，保證機組安全運行和開停機操作。環(huán)控制，保證機組安全運行和開停機操作。n機組機組LCULCU監(jiān)視面板應(yīng)可顯示機組的主要電氣量和監(jiān)視面板應(yīng)可顯示機組的主要電氣量和溫度量以及有關(guān)輔助設(shè)備的狀態(tài)或參數(shù)及主要操溫度量以及有關(guān)輔助設(shè)備的狀態(tài)或參數(shù)及主要操作畫面。在機組作畫面。在機組LCULCU上還裝有必要的電氣測量儀上還裝有必要的電氣測量儀表和變送器。表和變送器。以以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）水電站監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度和監(jiān)控層水電站監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度和監(jiān)控

29、層(電廠控制層電廠控制層)n電站監(jiān)控系統(tǒng)中控層應(yīng)完成對本電站所有被控電站監(jiān)控系統(tǒng)中控層應(yīng)完成對本電站所有被控對象的安全監(jiān)控。對象的安全監(jiān)控。n電廠控制層電廠控制層應(yīng)具有應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集與處理、實時控制數(shù)據(jù)采集與處理、實時控制和調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視、記錄、報表、運行和調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視、記錄、報表、運行參數(shù)計算、通信控制、系統(tǒng)診斷、軟件開發(fā)和參數(shù)計算、通信控制、系統(tǒng)診斷、軟件開發(fā)和畫面生成、系統(tǒng)擴充畫面生成、系統(tǒng)擴充( (包括硬件、軟件包括硬件、軟件) )、運行、運行管理和操作指導(dǎo)等功能管理和操作指導(dǎo)等功能。n電廠控制層電廠控制層實時采集來自實時采集來自LCULCU層的所有主要運行層的所有主要運

30、行設(shè)備的模擬量、開關(guān)量、脈沖量等信息以及來設(shè)備的模擬量、開關(guān)量、脈沖量等信息以及來自調(diào)度層的控制命令和交換數(shù)據(jù)。自調(diào)度層的控制命令和交換數(shù)據(jù)。電廠控制層電廠控制層的組成如圖所示。的組成如圖所示。 水電站監(jiān)控系統(tǒng)電廠控制層水電站監(jiān)控系統(tǒng)電廠控制層（1 1）網(wǎng)絡(luò)采用）網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余雙冗余的光纖網(wǎng)的光纖網(wǎng)TCP/IPTCP/IP協(xié)議；協(xié)議；（2 2）集中控制工作站：雙機熱備、）集中控制工作站：雙機熱備、服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）。監(jiān)控功能：集中控制與保護、現(xiàn)地層與集中層數(shù)據(jù)通信、監(jiān)控功能：集中控制與保護、現(xiàn)地層與集中層數(shù)據(jù)通信、實時與歷史數(shù)據(jù)庫、與管理層的通信及數(shù)據(jù)接口；實時與歷史

31、數(shù)據(jù)庫、與管理層的通信及數(shù)據(jù)接口；（3 3）操作員工作站操作員工作站：臺微機、雙屏。操作功能：程序及單：臺微機、雙屏。操作功能：程序及單項操作；項操作；（4 4）工程師工作站：臺微機。維護功能：系統(tǒng)參數(shù)的修改、）工程師工作站：臺微機。維護功能：系統(tǒng)參數(shù)的修改、程序與算法的投入與切換；程序與算法的投入與切換；（5 5）集中控制操作臺：急停、緊急故障排除；）集中控制操作臺：急停、緊急故障排除；（6 6）通過通過2臺交換機，與基礎(chǔ)和過程自動化層的各一類總線臺交換機，與基礎(chǔ)和過程自動化層的各一類總線主站（主站（LCU）連接）連接。 (7) C/S (7) C/S結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。電廠控制層電廠控制層與與LC

32、ULCU也可以采用以太網(wǎng)相連也可以采用以太網(wǎng)相連, ,如下圖示。如下圖示。企業(yè)管理和決策層企業(yè)管理和決策層n發(fā)電企業(yè)的發(fā)電企業(yè)的ERP系統(tǒng)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)與傳統(tǒng)的ERP系統(tǒng)相比，有自系統(tǒng)相比，有自己的特點。發(fā)電企業(yè)（同冶金、化工企業(yè)）是一種己的特點。發(fā)電企業(yè)（同冶金、化工企業(yè)）是一種連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)的企業(yè)，企業(yè)的內(nèi)部連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)的企業(yè)，企業(yè)的內(nèi)部資源資源、外部市、外部市場都場都非常穩(wěn)定非常穩(wěn)定，電力企業(yè)的生產(chǎn)過程一旦啟動，其，電力企業(yè)的生產(chǎn)過程一旦啟動，其人力、資源的配備和供給嚴格按計劃供應(yīng)，不可輕人力、資源的配備和供給嚴格按計劃供應(yīng)，不可輕易改變。其特點是：易改變。其特點是：（1）設(shè)備的安全穩(wěn)定

33、運行是企業(yè)正常運行的保證；）設(shè)備的安全穩(wěn)定運行是企業(yè)正常運行的保證；（2）企業(yè)運行管理的主要內(nèi)容是加強對于企業(yè)生產(chǎn)過）企業(yè)運行管理的主要內(nèi)容是加強對于企業(yè)生產(chǎn)過程的控制；程的控制；水電站監(jiān)控系統(tǒng)水電站監(jiān)控系統(tǒng)布置布置n每臺機組的監(jiān)控每臺機組的監(jiān)控LCU位于主廠房發(fā)電機層相位于主廠房發(fā)電機層相應(yīng)的機組旁應(yīng)的機組旁；n廠房設(shè)有中控室廠房設(shè)有中控室，作為，作為全站的集中監(jiān)控中心全站的集中監(jiān)控中心，布置有計算機設(shè)備、公用布置有計算機設(shè)備、公用LCU盤柜、微機保盤柜、微機保護柜盤和模擬屏等。護柜盤和模擬屏等。總結(jié)：水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)總結(jié)：水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)目前水電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以網(wǎng)絡(luò)

34、為基礎(chǔ)，目前水電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，全廠共設(shè)兩層：全廠共設(shè)兩層：電廠控制層和現(xiàn)地控制層電廠控制層和現(xiàn)地控制層。n系統(tǒng)級設(shè)備大多采用系統(tǒng)級設(shè)備大多采用以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)等等通用通用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)連接高性能的工作站和服務(wù)器（連接高性能的工作站和服務(wù)器（電廠控制電廠控制層層）及）及現(xiàn)地控制層的現(xiàn)地控制層的LCU 。n在在現(xiàn)場現(xiàn)場則較多地則較多地采用采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元或智能現(xiàn)地控制單元(LCU)，再通過，再通過現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線與基礎(chǔ)層的與基礎(chǔ)層的智能智能I/O設(shè)設(shè)備備、智能儀表、遠程、智能儀表、遠程I/O等相連，構(gòu)成現(xiàn)地控制等相連，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)（子系統(tǒng)（現(xiàn)地控制

35、層現(xiàn)地控制層），與站級系統(tǒng)結(jié)合，形），與站級系統(tǒng)結(jié)合，形成整個控制系統(tǒng)。成整個控制系統(tǒng)。水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢n在大中型電站用高性能的工作站或服務(wù)器作在大中型電站用高性能的工作站或服務(wù)器作為全系統(tǒng)的為全系統(tǒng)的主控機和數(shù)據(jù)服務(wù)器主控機和數(shù)據(jù)服務(wù)器，而用，而用PC機機作為操作員站，大中型電站的系統(tǒng)級設(shè)備一作為操作員站，大中型電站的系統(tǒng)級設(shè)備一般都選用般都選用64位的工作站和服務(wù)器。位的工作站和服務(wù)器。n高速交換式以太網(wǎng)高速交換式以太網(wǎng)技術(shù)的得到眾多生產(chǎn)廠商技術(shù)的得到眾多生產(chǎn)廠商的支持，比其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的無法替的支持，比其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的無法替代的優(yōu)勢。代的優(yōu)勢。

36、nWeb、面向?qū)ο蟮?、面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來越多地等新技術(shù)將越來越多地引入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。引入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢n有效的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷有效的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 利用現(xiàn)代化先進的檢測設(shè)備和分析技術(shù)對水電站利用現(xiàn)代化先進的檢測設(shè)備和分析技術(shù)對水電站主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量進行在線實時采主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量進行在線實時采集和監(jiān)視，經(jīng)過綜合了現(xiàn)場積累的運行、檢修集和監(jiān)視，經(jīng)過綜合了現(xiàn)場積累的運行、檢修、試驗資料和專家經(jīng)驗的智能、試驗資料和專家經(jīng)驗的智能(專家專家)系統(tǒng)，綜合系統(tǒng)，綜合分析其運行規(guī)律，并分析其運行規(guī)律，并預(yù)測設(shè)備可能存在

37、的隱患預(yù)測設(shè)備可能存在的隱患，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和故障，對設(shè)備進，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和故障，對設(shè)備進行有針對性的維護，避免突發(fā)性故障和控制漸行有針對性的維護，避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)故障的發(fā)生。（發(fā)故障的發(fā)生。（數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來預(yù)數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來預(yù)測設(shè)備狀態(tài)測設(shè)備狀態(tài)）先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例n瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，流域共規(guī)劃內(nèi)，流域共規(guī)劃7個常規(guī)水電廠，個常規(guī)水電廠，1個抽水蓄個抽水蓄能電廠，預(yù)計總裝機能電廠，預(yù)計總裝機990MW。n四川華能康定水電公司四川華能康定水電公司的的瓦斯河流域梯級

38、電瓦斯河流域梯級電站站開發(fā)已建成一期的冷竹關(guān)電站，裝機容量開發(fā)已建成一期的冷竹關(guān)電站，裝機容量180MW。二期工程。二期工程3個電站共個電站共530MW。先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例n冷竹關(guān)電站按冷竹關(guān)電站按“無人值班無人值班(少人值守少人值守)”的原則的原則設(shè)計，計算機監(jiān)控系統(tǒng)引進設(shè)計，計算機監(jiān)控系統(tǒng)引進奧地利奧地利ELIN公司公司的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。n流域梯級控制中心流域梯級控制中心位于距冷竹關(guān)電廠位于距冷竹關(guān)電廠315km以以外的外的成都市成都市?？刂浦行谋O(jiān)控系統(tǒng)采用。控制中心監(jiān)控系統(tǒng)采用1000Mbit/s交換式以太網(wǎng)，通過交換式以太網(wǎng)，通過TCP/IP協(xié)議協(xié)議與冷竹關(guān)

39、電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)具與冷竹關(guān)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)具有以下特點：有以下特點：先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例(1)成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)與冷竹關(guān)電站中控室控制成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)與冷竹關(guān)電站中控室控制系統(tǒng)任何一方發(fā)生故障，另一方仍可以正常控系統(tǒng)任何一方發(fā)生故障，另一方仍可以正?？刂粕a(chǎn)。制生產(chǎn)。(2)符合國際標準的開放式環(huán)境，采用符合國際標準的開放式環(huán)境，采用UNIX操作系操作系統(tǒng)和統(tǒng)和ORACLE數(shù)據(jù)庫，支持數(shù)據(jù)庫，支持SQL語言。語言。(3)操作員工作站集中監(jiān)視和控制各電站，可以實時操作員工作站集中監(jiān)視和控制各電站，可以實時顯示圖形、報表、報警及事件信息，能直

40、接控顯示圖形、報表、報警及事件信息，能直接控制、調(diào)度到機組和主要的斷路器。設(shè)定值和命制、調(diào)度到機組和主要的斷路器。設(shè)定值和命令發(fā)送到各機組令發(fā)送到各機組LCU（現(xiàn)地控制單元），（現(xiàn)地控制單元），LCU執(zhí)行這些命令并返回信息給控制中心，供運行執(zhí)行這些命令并返回信息給控制中心，供運行人員監(jiān)視。人員監(jiān)視。先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例(4)主計算機實時采集并處理各電站的數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)主計算機實時采集并處理各電站的數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)存檔和管理，向據(jù)存檔和管理，向SQL服務(wù)器服務(wù)器和操作員站傳送數(shù)據(jù)和操作員站傳送數(shù)據(jù)(5)SQL服務(wù)器是與管理信息系統(tǒng)服務(wù)器是與管理信息系統(tǒng)(MIS系統(tǒng)系統(tǒng)

41、)接口接口的計的計算機，從主計算機采集算機，從主計算機采集MIS系統(tǒng)所需的監(jiān)控系統(tǒng)信系統(tǒng)所需的監(jiān)控系統(tǒng)信息，轉(zhuǎn)換成息，轉(zhuǎn)換成MIS系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)格式，并實時生成系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)格式，并實時生成各類格式的報表。各類格式的報表。SQL服務(wù)器通過服務(wù)器通過CISCO防火墻路防火墻路由器與成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)相連，保證了監(jiān)控系由器與成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)相連，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。統(tǒng)的安全性。(6)一臺工程師一臺工程師/編程員站用于系統(tǒng)維護、故障處理、軟編程員站用于系統(tǒng)維護、故障處理、軟件開發(fā)，同時兼有操作員站的所有功能，可作為操件開發(fā)，同時兼有操作員站的所有功能，可作為操作員站的備用機。作員站的備用機

42、。先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例(7)主計算機、操作員工作站、主計算機、操作員工作站、USP均采用冗余配均采用冗余配置，保證了系統(tǒng)的可靠性和實用性。置，保證了系統(tǒng)的可靠性和實用性。(8)通信接口計算機向省調(diào)度中心上傳成都控制中通信接口計算機向省調(diào)度中心上傳成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)信息，接收省調(diào)下發(fā)的數(shù)據(jù)和命令心監(jiān)控系統(tǒng)信息，接收省調(diào)下發(fā)的數(shù)據(jù)和命令。成都控制中心與各廠站的通信采用。成都控制中心與各廠站的通信采用3條通道：條通道：租用中國電信的租用中國電信的22M bit/s DDN(數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)絡(luò))光纖通道光纖通道(主通道主通道)、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)34M bit/s微

43、波微波通道和租用吉通公司通道和租用吉通公司128 K bit/s衛(wèi)星通道。主通衛(wèi)星通道。主通道有故障時能自動切換到備用通道。道有故障時能自動切換到備用通道。先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例(9)監(jiān)控系統(tǒng)將報警信號分級，出現(xiàn)故障時可按照監(jiān)控系統(tǒng)將報警信號分級，出現(xiàn)故障時可按照報警的等級報警的等級自動呼叫有關(guān)人員的傳呼機自動呼叫有關(guān)人員的傳呼機，使，使維護人員在第一時間趕到事故現(xiàn)場，對于實維護人員在第一時間趕到事故現(xiàn)場，對于實現(xiàn)現(xiàn)“無人值班無人值班(少人值守少人值守)”起著十分重要的作起著十分重要的作用。用。3.3 火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng)火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng)火力發(fā)電廠簡介火力

44、發(fā)電廠簡介n火力發(fā)電廠是將燃料火力發(fā)電廠是將燃料(煤、油、天然氣等煤、油、天然氣等)的的化學(xué)化學(xué)能變成電能能變成電能的工廠。（的工廠。（燃料熱能燃料熱能 動能電能動能電能）n原煤經(jīng)過皮帶運輸?shù)皆簜}，加工成原煤經(jīng)過皮帶運輸?shù)皆簜}，加工成煤粉煤粉后通過后通過燃燒器送到燃燒器送到鍋爐鍋爐的爐膛中燃燒，放出的爐膛中燃燒，放出熱能熱能:在鍋爐在鍋爐的水冷壁管中的水，吸收爐膛中的熱量后，變成的水冷壁管中的水，吸收爐膛中的熱量后，變成飽和蒸汽飽和蒸汽;并通過蒸汽管道送到并通過蒸汽管道送到汽輪機汽輪機中中;將熱能將熱能變成變成動能動能;汽輪機帶動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電來，機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電來，機械

45、能就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苄的芫娃D(zhuǎn)變?yōu)殡娔?電能再通過變壓器、開線路送電能再通過變壓器、開線路送到電力系統(tǒng)及用戶。（到電力系統(tǒng)及用戶。（燃料燃料 鍋爐鍋爐 汽輪機汽輪機 發(fā)電機發(fā)電機）大型火力發(fā)電機組的特點大型火力發(fā)電機組的特點現(xiàn)代化大型發(fā)電機組有下列一些特點現(xiàn)代化大型發(fā)電機組有下列一些特點:l)熱力系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過程復(fù)雜。熱力系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過程復(fù)雜。2)由于單機容量大，它的輔機和輔助設(shè)備數(shù)量多，由于單機容量大，它的輔機和輔助設(shè)備數(shù)量多，容量大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。容量大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。3)生產(chǎn)工況變化多、操作頻繁和復(fù)雜。大機組需要生產(chǎn)工況變化多、操作頻繁和復(fù)雜。大機組需要監(jiān)視的測點數(shù)量相當多，特別是在機組的起停監(jiān)

46、視的測點數(shù)量相當多，特別是在機組的起停和事故處理過程中，機組處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下和事故處理過程中，機組處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。工作。4)大型機組的控制對象和參數(shù)多，控制機構(gòu)多，各大型機組的控制對象和參數(shù)多，控制機構(gòu)多，各種擾動也多。種擾動也多。大型火力發(fā)電機組的特點大型火力發(fā)電機組的特點n要保證熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，必須不斷地供給要保證熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽仨毑粩嗟毓┙o燃料燃料、空氣和循環(huán)的水空氣和循環(huán)的水。(節(jié)能減排節(jié)能減排)n火電廠生產(chǎn)運行過程的自動化程度要求高，火電火電廠生產(chǎn)運行過程的自動化程度要求高，火電廠底層控制系統(tǒng)的范圍極其廣泛，它包括了單元廠底層控制系統(tǒng)的范圍極其廣泛，它包括了單元機組控制系

47、統(tǒng)、輔助設(shè)備、公用系統(tǒng)控制系統(tǒng)、機組控制系統(tǒng)、輔助設(shè)備、公用系統(tǒng)控制系統(tǒng)、以及廠用電分散控制系統(tǒng)以及廠用電分散控制系統(tǒng)n其中其中含有含有大量模擬控制回路大量模擬控制回路的鍋爐、汽輪機與發(fā)的鍋爐、汽輪機與發(fā)電機組構(gòu)成的電機組構(gòu)成的單元機組運行的控制系統(tǒng)單元機組運行的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜最為復(fù)雜?；痣娬净痣娬镜牡腄CS系統(tǒng)系統(tǒng)n火電廠需要控制的火電廠需要控制的鍋爐汽機鍋爐汽機等熱力設(shè)備，大容等熱力設(shè)備，大容量火電發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)。量火電發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)。n火電站具有設(shè)備大型化、火電站具有設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求工藝流程連續(xù)性要求高高、要、要控制的工藝參數(shù)多控制的工藝參數(shù)多，而且條件苛刻。

48、，而且條件苛刻。n開發(fā)出了以開發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集中顯示操作、分散控制為特征的集散系統(tǒng)集散系統(tǒng)，后來逐漸統(tǒng)一稱為，后來逐漸統(tǒng)一稱為分散型控制系統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)（DCSDCS）。nDCSDCS產(chǎn)品應(yīng)以產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開關(guān)量模擬量反饋控制為主，輔以開關(guān)量的順序控制的順序控制和模擬量開關(guān)量混合型的批量控制。和模擬量開關(guān)量混合型的批量控制。DCS的發(fā)展的發(fā)展nDCS的出現(xiàn)，其分散控制、集中操作、分級的出現(xiàn)，其分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便的特點使其迅速管理、配置靈活、組態(tài)方便的特點使其迅速得到推廣應(yīng)用。得到推廣應(yīng)用。n當前，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，當

49、前，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，DCS幾乎無幾乎無處不在，處不在，DCS已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)的各已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，并與個領(lǐng)域，并與PLC結(jié)合結(jié)合，以滿足自動化控制，以滿足自動化控制的各種需要。的各種需要。n過程控制行業(yè)如煉油廠化工廠、發(fā)電廠、造過程控制行業(yè)如煉油廠化工廠、發(fā)電廠、造紙廠和金屬冶煉廠等，總是離不開采用紙廠和金屬冶煉廠等，總是離不開采用DCS的過程控制系統(tǒng)。的過程控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS）的組成）的組成 n集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS）是一套）是一套中型分級分布式中型分級分布式計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)。n系統(tǒng)以系統(tǒng)以兩層兩層網(wǎng)絡(luò)為基

50、礎(chǔ)，配置各種設(shè)備，實網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，配置各種設(shè)備，實現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、數(shù)據(jù)共享，共同完成各種控制現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、數(shù)據(jù)共享，共同完成各種控制及管理功能。及管理功能。 nDCSDCS以以過程控制為主過程控制為主，數(shù)字控制為輔。，數(shù)字控制為輔。nDCSDCS的三大組成部分，即的三大組成部分，即控制站控制站、操作站操作站和和通通信網(wǎng)絡(luò)信網(wǎng)絡(luò), ,如圖所示。如圖所示。n現(xiàn)場控制站在整個現(xiàn)場控制站在整個DCS中處于核心地位中處于核心地位，它，它的可靠性和性能對整個集散控制系統(tǒng)的可靠的可靠性和性能對整個集散控制系統(tǒng)的可靠性和性能有著至關(guān)重要的影響。性和性能有著至關(guān)重要的影響。 DCS的現(xiàn)場控制站的現(xiàn)場控制站n在在DCS系

51、統(tǒng)中，現(xiàn)場控制站處在一個基礎(chǔ)和核心系統(tǒng)中，現(xiàn)場控制站處在一個基礎(chǔ)和核心的地位。的地位。現(xiàn)場控制站負責協(xié)調(diào)所有軟硬件工作、現(xiàn)場控制站負責協(xié)調(diào)所有軟硬件工作、通信、控制，是整個通信、控制，是整個DCS運行的基礎(chǔ)運行的基礎(chǔ)。n現(xiàn)場控制站是完成對現(xiàn)場現(xiàn)場控制站是完成對現(xiàn)場I/ O處理處理并并實現(xiàn)直接數(shù)字實現(xiàn)直接數(shù)字控制控制(DDC 閉環(huán)控制閉環(huán)控制)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)組態(tài)要求，根據(jù)組態(tài)要求，負責處理現(xiàn)場的所有輸入輸出。并可通過輸入，負責處理現(xiàn)場的所有輸入輸出。并可通過輸入設(shè)備設(shè)備對工業(yè)過程進行控制和調(diào)節(jié)對工業(yè)過程進行控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過程，保證生產(chǎn)過程的安全、可靠、高效、高質(zhì)。的安全、可靠、

52、高效、高質(zhì)。n實際運行中實際運行中現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，連的情況下，完成過程控制策略完成過程控制策略，保證生產(chǎn)裝置，保證生產(chǎn)裝置正常運行。正常運行。DCS控制站控制站n大型大型DCSDCS控制站對中央處理器要求較高，必須為控制站對中央處理器要求較高，必須為專專用的處理器用的處理器，準，準1616位和準位和準3232位運算方式；第三代位運算方式；第三代DCSDCS控制站控制站采用采用多多CPUCPU分別用于控制運算、冗余切分別用于控制運算、冗余切換、通信等操作。換、通信等操作。n已陸續(xù)采用了已陸續(xù)采用了嵌入式嵌入式技術(shù)技術(shù)，在，在信號變換過程

53、中采信號變換過程中采用隔離技術(shù)以防止來自現(xiàn)場的干擾信號用隔離技術(shù)以防止來自現(xiàn)場的干擾信號。n為了完成為了完成控制策略控制策略，可構(gòu)成反饋控制回路，目前，可構(gòu)成反饋控制回路，目前典型的典型的功能模塊有功能模塊有5050多種多種，這是，這是DCSDCS廠家的專有技廠家的專有技術(shù)術(shù)。對于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種。對于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCSDCS控制站采用不同的方法，直到近年來才向控制站采用不同的方法，直到近年來才向IEC61131-3IEC61131-3編程語言編程語言標準靠攏。標準靠攏。 DCS控制站控制站n大型大型DCSDCS的一臺控制站可以完成的一臺控制站可以完成上百個

54、回路的控制上百個回路的控制，其容錯技術(shù)完善，可靠性、安全性強。中小型其容錯技術(shù)完善，可靠性、安全性強。中小型DCSDCS控制站，以控制控制站，以控制16-3216-32回路回路為限、分散性較易為人為限、分散性較易為人們所接受。們所接受。n控制站是整個控制站是整個DCSDCS的基礎(chǔ)，的基礎(chǔ)，它的可靠性和安全性最它的可靠性和安全性最為重要為重要，死機和控制失靈的現(xiàn)象是絕對不允許的死機和控制失靈的現(xiàn)象是絕對不允許的，而且冗余、掉電保護、抗干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方而且冗余、掉電保護、抗干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方面都應(yīng)很有效而可靠，才能滿足用戶要求。多年的面都應(yīng)很有效而可靠，才能滿足用戶要求。多年的實踐經(jīng)驗證

55、明，絕大多數(shù)廠家的實踐經(jīng)驗證明，絕大多數(shù)廠家的DCSDCS控制站是能夠控制站是能夠勝任用戶要求的。勝任用戶要求的。 DCS操作站操作站 n DCSDCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等，其中工程師功能信功能和高級語言功能等，其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)通用中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)通用（UtilityUtility）功能。實際的）功能。實際的DCSDCS操作站是典型操作站是典型的計算機，它與控制站不同，有著豐富的外的計算機，它與控制站不同，有著豐富的外圍設(shè)備和人機界面。圍設(shè)備和人機界面。WindowsWindow

56、s操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)，客戶客戶機機/ /服務(wù)器（服務(wù)器（C/SC/S）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)以太網(wǎng)接口與管理接口與管理網(wǎng)絡(luò)相連。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)相連。大多數(shù)DCSDCS廠家對原來的組態(tài)軟件廠家對原來的組態(tài)軟件進行改造，使之符合應(yīng)用特點，滿足系統(tǒng)開進行改造，使之符合應(yīng)用特點，滿足系統(tǒng)開放要求。放要求。nDCSDCS系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)均有系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)均有相應(yīng)軟件，為相應(yīng)軟件，為DCSDCS用戶的工程設(shè)計人員提供人用戶的工程設(shè)計人員提供人機界面。機界面。 DCS數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)nDCSDCS中中DCSDCS通信功能的發(fā)展是與全廠管理網(wǎng)絡(luò)通信功能的發(fā)展是與全廠管理網(wǎng)

57、絡(luò)（以太網(wǎng)）技術(shù)相融合，逐漸實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）技術(shù)相融合，逐漸實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)由多重結(jié)構(gòu)向扁平化過渡由多重結(jié)構(gòu)向扁平化過渡, ,n在第三代在第三代DCSDCS的控制站內(nèi)增加了的控制站內(nèi)增加了連接連接PLCPLC、分、分析儀和現(xiàn)場智能儀表的接口卡，使析儀和現(xiàn)場智能儀表的接口卡，使DCSDCS與現(xiàn)場與現(xiàn)場儀表之間的接線減少，并對現(xiàn)場儀表進行設(shè)儀表之間的接線減少，并對現(xiàn)場儀表進行設(shè)備管理，這為備管理，這為DCSDCS向下兼容并與向下兼容并與現(xiàn)場總線通信現(xiàn)場總線通信技術(shù)融合技術(shù)融合打下基礎(chǔ)。打下基礎(chǔ)。 DCS的特點的特點 n可以與可以與PLCPLC及現(xiàn)場總線結(jié)合及現(xiàn)場總線結(jié)合; ; DCS采用現(xiàn)場總采

58、用現(xiàn)場總線技術(shù)，功能進一步分散化。所有的第四代線技術(shù)，功能進一步分散化。所有的第四代DCS都包含了都包含了各種形式的現(xiàn)場總線接口各種形式的現(xiàn)場總線接口，可，可以支持多種標準的現(xiàn)場總線儀表、執(zhí)行機構(gòu)以支持多種標準的現(xiàn)場總線儀表、執(zhí)行機構(gòu)等。等。n成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，大大DCSDCS系統(tǒng)是各家不同的。系統(tǒng)是各家不同的。單元機組控制系統(tǒng)（單元機組控制系統(tǒng)（DCS控制站）控制站）基本內(nèi)容基本內(nèi)容單元機組控制系統(tǒng)大致可分為四個基本內(nèi)容單元機組控制系統(tǒng)大致可分為四個基本內(nèi)容:(1)自動檢測自動檢測:自動檢測是對生產(chǎn)過程及設(shè)備的參數(shù)自動檢測是對生產(chǎn)

59、過程及設(shè)備的參數(shù)、信號自動進行轉(zhuǎn)換、加工處理、顯示并記錄、信號自動進行轉(zhuǎn)換、加工處理、顯示并記錄下來。下來。(2)自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié):一般是指正常運行時操作的自動化，一般是指正常運行時操作的自動化，即在一定范圍內(nèi)，自動地適應(yīng)外界負荷變化或即在一定范圍內(nèi)，自動地適應(yīng)外界負荷變化或其他條件變化，使生產(chǎn)過程正常進行?；痣姀S其他條件變化，使生產(chǎn)過程正常進行?；痣姀S的自動調(diào)節(jié)主要有的自動調(diào)節(jié)主要有鍋爐水位調(diào)節(jié)、汽溫調(diào)節(jié)、鍋爐水位調(diào)節(jié)、汽溫調(diào)節(jié)、燃燒調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備調(diào)節(jié)等燃燒調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備調(diào)節(jié)等。(3)遠方控制及程序控制遠方控制及程序控制:遠方控制是通過開關(guān)或按鈕遠方控制是通過開關(guān)或按鈕，對生產(chǎn)過程中重要的調(diào)

60、節(jié)機構(gòu)和截止機構(gòu)實現(xiàn)，對生產(chǎn)過程中重要的調(diào)節(jié)機構(gòu)和截止機構(gòu)實現(xiàn)遠距離控制遠距離控制;程序控制主要是指機組程序控制主要是指機組(或局部系統(tǒng)、或局部系統(tǒng)、設(shè)備設(shè)備)在啟動、停止、增減負荷、事故處理時的一在啟動、停止、增減負荷、事故處理時的一系列操作的自動化。系列操作的自動化。(4)自動保護自動保護:是利用自動化裝置，對機組是利用自動化裝置，對機組(或系統(tǒng)、設(shè)或系統(tǒng)、設(shè)備備)狀態(tài)、參數(shù)和自動調(diào)節(jié)進行監(jiān)視，當發(fā)生狀態(tài)、參數(shù)和自動調(diào)節(jié)進行監(jiān)視，當發(fā)生異常異常時，送出報警信號或切除某些系統(tǒng)和設(shè)備，避免時，送出報警信號或切除某些系統(tǒng)和設(shè)備，避免發(fā)生事故，保證生命和設(shè)備的安全發(fā)生事故，保證生命和設(shè)備的安全:火