水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介

1、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)多功能的復(fù)雜的控制系統(tǒng)，這里只作簡要的介紹。 一、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展 早在70年代，計(jì)算機(jī)已開始應(yīng)用于水電廠，起先用于各項(xiàng)離線計(jì)算和工況的監(jiān)測，后來，逐漸進(jìn)入到控制領(lǐng)域。它經(jīng)歷了一段從低級到高級，從順序控制到閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從局部控制到全廠控制，從電能生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到水情測報(bào)、水工建筑物的監(jiān)控、航運(yùn)管理控制等各個(gè)方面，從監(jiān)控到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從個(gè)別電廠監(jiān)控到整個(gè)梯級和流域監(jiān)控的發(fā)展過程。出現(xiàn)了一批用微機(jī)構(gòu)成的調(diào)速器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、同步并列裝置、繼電保護(hù)裝置。多媒體技術(shù)應(yīng)用使電廠中控室的設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大的變化。巨大的模擬顯示屏正在逐漸被計(jì)算機(jī)顯示

2、器所代替；常規(guī)操作盤基本上已被計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的值班員控制臺所取代；運(yùn)行人員的操作已從過去的扭把手、按開關(guān)轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)操作。運(yùn)行人員的工作性質(zhì)也發(fā)生了質(zhì)的變化，從過去的日常監(jiān)盤和頻繁操作轉(zhuǎn)變?yōu)檠惨?，?jīng)常的監(jiān)測和調(diào)節(jié)控制都由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去完成。運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，人數(shù)也大大減少，甚至出現(xiàn)了無人值班或“無人值班，(少人值守)的電廠。國內(nèi)新建的大中型水電廠己基本上采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，一些小型水電廠也有應(yīng)用，原來己有的采用常規(guī)控制的水電廠也在逐步進(jìn)行改造。采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控已成了水電廠自動(dòng)化的發(fā)展方向。二、水電廠實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的目的1提高安全運(yùn)行水平安全運(yùn)行是水電廠最重要的任務(wù)。為保證水電廠的

3、安全運(yùn)行，必須對水電廠的運(yùn)行工況和設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常的嚴(yán)密監(jiān)測。水電廠需要經(jīng)常監(jiān)測的信息量與水電廠容量和機(jī)組臺數(shù)有關(guān)，大型水電廠的信息量可以多達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬。如葛洲壩水電廠約有2027個(gè)模擬量、3132個(gè)開關(guān)量和134個(gè)脈沖量。因人的反應(yīng)能力有限，靠人工監(jiān)視不能及時(shí)發(fā)視問題，結(jié)果可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。計(jì)算機(jī)能迅速采集和處理大量信息，彌補(bǔ)了人的能力局限性，因而能迅速發(fā)現(xiàn)異常以便及時(shí)采取措施，防止事故的發(fā)生，大大提高了水電廠安全運(yùn)行的水平。2提高經(jīng)濟(jì)效益水電廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制以后，可以使水電廠經(jīng)常處于優(yōu)化工況下運(yùn)行，達(dá)到多發(fā)電、少耗水的目的。梯級水電廠實(shí)現(xiàn)全梯級優(yōu)化運(yùn)行后，可以進(jìn)一步節(jié)約寶貴的水電資源，提

4、高經(jīng)濟(jì)效益。我國一些水電廠運(yùn)行實(shí)踐表明，平均效益約為1。具體效益的大小隨水電廠的類型而異，具有調(diào)節(jié)性能強(qiáng)的水庫和負(fù)荷曲線變化大的水電廠的經(jīng)濟(jì)效益尤為顯著。梯級水電廠實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行后的效益更大，可達(dá)百分之幾。3減少運(yùn)行值班人員水電廠采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控以后，監(jiān)測和操作大多由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行，運(yùn)行值班人員只是在旁進(jìn)行監(jiān)視以及進(jìn)行少量的鍵盤和鼠標(biāo)操作，工作量大大減少，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減弱。因此，可以大大減少運(yùn)行值班人員，有的水電廠甚至可以實(shí)現(xiàn)無人值班。主廠房一般可不設(shè)人值班，中控室只留一、兩人值班。大型水電廠完全沒有人值班在現(xiàn)階段還是不合適的?？刂坪螅看沃蛋嘀恍?人。我國沙田水電廠，總?cè)萘?4mw，原來職工總數(shù)

5、為300人，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制后，減為40人，其中運(yùn)行人員不到20人。運(yùn)行值班人員減少后，相應(yīng)的生活建筑和社會(huì)文化設(shè)施也可減少，從而大大節(jié)約投 三、全開放分層分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)演變過程。從模式上看，由以常規(guī)控制裝置為主，計(jì)算機(jī)為輔，到計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，常規(guī)控制裝置為輔，再到取消常規(guī)控制設(shè)備的全計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)類型看，由集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，到功能分散式系統(tǒng)，再到全開放的分層分布式系統(tǒng)?，F(xiàn)對目前水電廠最通用的全開放的分層分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作一介紹。1 開放系統(tǒng)的特點(diǎn)全開放的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有幾個(gè)特點(diǎn)：（1）應(yīng)用軟件的可移植性：更換計(jì)算機(jī)平臺時(shí)，應(yīng)用軟件可移植到新的計(jì)算

6、機(jī)平臺上；（2）同系統(tǒng)之間的相互操作性：在多個(gè)廠家的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)中， 用戶可以共享硬件、軟件、信息等各種網(wǎng)絡(luò)資源； (3) 模塊接口標(biāo)準(zhǔn)化：應(yīng)用軟件接口，用戶操作接口，網(wǎng)絡(luò)通信接口 的標(biāo)準(zhǔn)化。2 分層控制(1) 驅(qū)動(dòng)層：監(jiān)視與控制機(jī)組的各種驅(qū)動(dòng)，如油泵、水泵、閥、高低壓開關(guān)等；(2）功能組控制層：介于機(jī)組控制層和驅(qū)動(dòng)層之間的自動(dòng)控制子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)某一特定的功能，如調(diào)速器、勵(lì)磁裝置、同期并列、制動(dòng)停機(jī)等；(3) 機(jī)組控制層（現(xiàn)地控制單元lcu）：按被控對象設(shè)置，如每臺機(jī)組、公用設(shè)備、開關(guān)站、閘門等。機(jī)組的lcu具有數(shù)據(jù)采集和處理、開停機(jī)控制、同期控制、轉(zhuǎn)速和有功功率的調(diào)節(jié)、電壓及無功功率的調(diào)節(jié)

7、等功能，并與上一個(gè)控制層進(jìn)行信息交換； (4) 電廠控制層：是控制系統(tǒng)的最高層，用于控制全廠的運(yùn)行。如對各lcu發(fā)出有關(guān)開?；蜻\(yùn)行方式轉(zhuǎn)換命令；調(diào)節(jié)機(jī)組的有功功率和無功功率；采集和處理各lcu的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；與調(diào)度進(jìn)行通信，發(fā)送有關(guān)信息和接受上一級的指令等等。 現(xiàn)地控制單元與電站控制級之間的信息交換采用星形網(wǎng)絡(luò)或總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 3 主要功能 (1) 數(shù)據(jù)采集：模擬量、數(shù)字量（開關(guān)量）、脈沖量、非電量等；(2) 數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)報(bào)警：模擬量數(shù)據(jù)處理，狀態(tài)數(shù)據(jù)處理，事件順序記錄，參數(shù)趨勢分析，事故追憶處理，歷史數(shù)據(jù)處理等； (3) 生產(chǎn)過程的控制：機(jī)組的開停，線路的停送電，變壓器的投切，輔助設(shè)備的投等。

8、操作方法可由電站級計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方發(fā)出命令或由lcu現(xiàn)地發(fā)令。 (4) 負(fù)荷調(diào)節(jié)：按給定值進(jìn)行機(jī)組有功功率和無功率的調(diào)節(jié)； (5) 制表打印與記錄：運(yùn)行日志、操作記錄、事故和故障記錄、越限記錄、報(bào)表打印等； (6) 人機(jī)聯(lián)系：包括電站級工作站的crt、鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)和lcu的crt、鍵盤。可以下達(dá)操作控制命令；對各種畫面、報(bào)表、曲線等的顯示；參數(shù)設(shè)置和修改；報(bào)警顯示處理等；(6) 自動(dòng)發(fā)電控制（agc）：在滿足各項(xiàng)限制條件的前提下，以迅速、經(jīng)濟(jì)的方式控制整個(gè)電站的有功功率來滿足系統(tǒng)的需要；(7) 自動(dòng)電壓控制（avc）：控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和有載調(diào)壓變壓器分接頭，使高壓母線電壓不超過容許值，并使機(jī)組間

9、的無功合理分配；(8) 通信功能：與上級調(diào)度部門通信，與梯級調(diào)度中心通信，與綜合自動(dòng)化其它子系統(tǒng)通信；(9) 在線自診斷和自恢復(fù)；(10) 仿真與培訓(xùn)。以上只是可能實(shí)現(xiàn)的功能，具體需要的功能要根據(jù)容量、臺數(shù)、重要性而定。四、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施對于新建的水電廠，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)該一步到位。而對于己投產(chǎn)采用常規(guī)控制的水電廠進(jìn)行改造要注意以下幾點(diǎn)：(1) 做好規(guī)劃：實(shí)施水電廠自動(dòng)化既要積極，又要慎重穩(wěn)妥。要根據(jù)電廠的實(shí)際情況和條件做好深入的可行性分析和規(guī)劃，認(rèn)真選定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，要注意監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性、簡單性、可擴(kuò)性、階段性。(2) 基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備的更新改造：基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)和先決條件，主要有：調(diào)速器更換為具有通信功能的微機(jī)型調(diào)速器；勵(lì)磁裝