水电厂计算机监控系统

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1、、上位机硬件配置要求硬件系统由如下几个部分组成：主控级服务器操作员站服务器 工程师站服务器 通信处理机 GPS 时钟子系统 网络交换设备主控级服务器负责数据存储和处理，主要是处理各现地控制单元或其它专用服务器和通信机传来 的实时数据，并按相关要求存储，形成历史数据和报表。主控级服务器采用主/备冗余配 置。配置2台主控级服务器（UNIX操作系统），采用负载均衡的集群方式工作。当一台数 据采集服务器故障时，另一台服务器应满足所有数据存储处理要求。支持主/备通道的自 动切换，同时具有主/备通道的监视功能。操作员站服务器操作员站服务器主要承担实时监控的处理。作为运行人员的操作人机接口，可实时显 示各种

2、监视和操作画面，以及推出必要的故障处理指导。具有运行人员控制操作权限。配置2台操作员站服务器，采用主/备冗余热备用方式工作，硬件配置应满足实时数 据监控的功能和性能要求。工程师站服务器工程师站服务器主要用于系统功能的测试和整个系统的维护等，由电厂专业维护人员使 用，可长时间关机。具有系统管理员操作权限。GPS 时钟子系统 配置1套GPS时间接收对时装置，系统可够接收GPS的标准时间。通信处理机网络交换设通信处理机用于实现和管理监控系统与调度数据网、MIS、水情测报系统等的网络互 联和计算机通信。配置1台厂内通信服务器，完成与模拟屏、MIS系统、水情测报系统等通信。网络交换设备网络交换设备作为系

3、统集成的基础，必须采用符合国际工业标准的产品，网络采用 10 / 1000MB自适应的交换机快速以太网，采用SWITCH方式组成星形网络。网络设备支持IEEE 8 0 2. 3协议。网络设备支持TCP/IP,IPX/SPX。3. 新监控系统具备的基础功能3.1 操作、控制和调节控制和调节运行人员应能通过中央控制室控制台上的显示器、键盘和鼠标等，对监控对象进行控制与调节。具体内容如下：1)对单台被控设备人工控制和调节：1)机组启动、停机及顺序控制2)同期并网3)机组有功功率、无功功率和电压调节4)AGC 的投/切5)AVC 的投/切6)进水口快速闸门的提升和关闭。c、自动发电控制（AGC）（1）

4、在规定的调频容量范围内执行调频任务，即按系统调度给定的日符合曲线调整功 率，按运行人员给定总功率调整功率，按频率给定调整功率。（2）监控系统可根据给定的功率值计算当前水头下电站最佳运行机组数，根据电站供 电的可靠性、水轮发电机组当前安全和经济状况，确定应运行机组台号和机组间的负荷分配， 实行最优。最优化的目标是在满足给定总功率的条件下机组发电耗水最低，并避免气蚀振动 区，同时避免频繁启停机组、频繁的功率调整操作。（ 3 ）机组间的功率分配可按如下方式进行a、各机组间等功率或等开度分配方式b、按等微增率的原则分配功率c、最小响应时间分配方式d、或其它更好的分配方式D、自动电压控制（AVC）（1）

5、按系统调度给定的电厂高压母线电压日调节曲线进行调整。（2）按运行人员给定的高压母线电压值进行调节，使其在规定的范围内。、 . / *（3）按发电机出口母线电压给定值进行调节，保证机组无功出力及端电压在稳定运行 的范围内。（ 4）按机组额定无功容量或功率因数进行调节。3.2 运行监视和报警处理在计算机控制室，运行人员借助于标准键盘、屏幕显示器、鼠标等人机联系设备，可方 便地、直观地监视电站设备的运行情况。A、运行监视主要的监视内容有：a、水轮发电机组运行工况、出力；b、水轮发电机组辅助设备运行情况；c、断路器、隔离开关及接地开关位置；d、线路运行工况及传输功率；e、公用设备运行工况；f、厂用电运

6、行方式；g、快速闸门位置，水库水位；运行人员可通过键盘或鼠标选择和召唤换面显示。对于电厂运行监视所需的各 种数据及设备运行状态，均可以画面格式在主控级计算机系统的CRT上进行显示。 另外设备的控制也在相应的操作画面上进行，如机组开、停机，开关合、跳闸，负 荷调整等。画面内容应精炼、清晰、直观、便于监视和改善动态特征。可以显示的 主要画面包括：（1）各类菜单画面（2）电站电气主接线画面（3）机组控制和操作画面 包括机组单线图、位置状态（机组运行状态顺序监视、机组的风、水、油等主要辅助状态监视）、测量值（发电机电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电流、励 磁电压、导叶开度、导叶开度限制等）、发电机

7、组的控制和调整。（4）220KV、 110KV、 35KV 开关站控制和操作画面包括220KV、110KV、35KV开关站主接线、位置状态、测量值（主变压器各侧 电流、有功功率、无功功率；母线电压、母线频率；各条线路的电流、有功功率、无 功功率等）、断路器和隔离开关的控制。（5）15.75V/400V、 10.5KV/400V 厂用电回路及 15.75KV/10.5KV 近区用电回路 控制和操作画面包括 15.75V/400V、10.5KV/400V、15.75KV/10.5KV 单线图、位置状态、测量 值（厂变和近区变电流、有功功率、10.5KV系统母线电压、400V系统母线电压）、 厂变和

8、近区变高、低压断路器控制。（6）事故、故障和事件记录画面 可显示下列事故、故障状态：包括故障级别、故障说明、出现时间、恢复时间、故障手动复归画面，其中严重故障画面优先显示。（7）温度监视画面 包括机组运行温度画面（水轮机轴承温度、发电机轴承温度、发电机定子绕组温度）和变压器温度画面。（ 8）各类生产报表显示（9）计算机系统设备运行显示（ 10）火灾报警显示（11）手动和自动操作票及操作指导显示（ 12）事故处理指导显示（13）厂房剖面图和上下游水位（ 14）发电机层布置图（15）油系统图（16）冷却水系统图（17）压缩空气系统图（18）闸门控制和操作画面，包括进水口各快速闸门、大坝闸门的控制操

9、作状态， 闸门位置等。以上显示的图像和参数均是动态的，并随着输入信号的状态改变而改变颜色的数值以及 闪光。c、屏幕显示画面的编排a） 时间显示区b）画面静态及动态信息显示区c）报警信息显示区d）人机对话显示区d、画面图符及显示颜色定义3.4 下位机计算机监控系统的功能要求3.4.1机组现地控制单元（LCU）级的功能3.4.1.1 概述各机组控制单元分别布置在发电机层的机旁，其监视对象为相应的水轮机及辅助设备发电机及辅助设备、出口断路器、主变压器和进水口快速闸门等，其主要功能如下：1)数据采集与处理2)控制与调节3)显示监视4)通信功能3. 4. 1. 2数据采集与处理A、机组控制单元应完成对监

10、控对象各种模拟量、开关量和脉冲量的采集和处理工作。a、数据采集（1）电量模拟量的采集 对发电机的定子三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率、励磁电流、励磁电压等进行循环检测 交流采样装置（2）非电量模拟量的采集对机组转速、机组震摆度、导叶开度、蜗壳压力、尾水压力、净水头、水轮机流量、总 冷却水压力、各轴承冷却水压力、各轴承油槽油位、变压器温度等非电量进行定期采集。压 差或压力变送器，及一些传感器（3）温度量的采集 设置一套温度巡检装置对水轮机导轴承、发电机导轴承、推力轴承的瓦块及油槽，空气冷却器、发电机定子A、B、C三相线圈，发电机定子铁芯等温度进行检测。装设的电阻及温 度巡检装置（4）

11、报警信号、状态信号的采集 对水轮机的机械保护和发电机、变压器电气保护的事故和故障报警信号以及设备的过程状态信号进行检测。对水轮发电机组的辅助设备、微机调速器、微机励磁调节器等的状态信 号进行检测。常开和常闭接点的变位b3.4.1.3控制和调节A、机组控制单元主要完成下列控制和调节；a、机组控制方式设置（现地/远方）b、机组的正常自动开/停机顺序控制c、机组紧急停机控制d、机组事故时快速停机控制e、机组出口断路器、隔离刀闸的分合控制f、机组辅助设备（压油装置、灭火装置、吸尘装置等）的启/停控制g、机组的同期并网在现地控制单元（LCU）应设置一套双微机型自动准同期装置，自动准同期装置完成的 功能有

12、：自动选择检查同期条件、安全闭锁非同期条件、同期条件判别。在现地控制单元（LCU）应设置一套非同期并列闭锁装置，防止机组非同期并列。 在现地控制单元（LCU）应设置一套手动微机同期装置，能够独立运行，手动操作机组 同期并列。h、励磁系统的投/切i、调速系统的投/切j、机组有功功率调节k、机组无功功率及电压调节l、各种整定值和限值的设定B、机组现地控制单元（LCU）应能接收主控级发来的指令完成上述控制C、机组现地控制单元（LCU）可进行面板控制操作及现地显示控制操作D、现地控制单元（LCU）应设有远方控制方式和现地控制方式切换开关。现地控制方 式分为现地自动控制、现地手动控制。现地手动开停机控制

13、设备需设置在本机组控制单元中， 并能使用现地控制单元（LCU）的控制操作面板进行控制操作。3.4.1.4 显示监视A、现地控制单元（LCU）上应对发电、调相、备用、投入、切除等设备状态进行显示。 还应对设备的事故故障进行报警显示。B、现地控制单元（LCU） 上还应有电量、非电量等参数显示。3.4.1.5 通信功能A、机组现地控制单元（LCU）连接在通信网络上，具有主控级计算机的通信功能，定时、 随时或根据主控级指令向主控级传递所需的全部信息，也可接受来自主控级的所有信息。在 故障或事故情况下，应能及时向主控级传送故障或事故信息。B、主控级的同步时钟信号来自卫星时钟，机组控制单元及其PLC应能接

14、受主控级的同 步时钟信号，并可脱离主控级独立运行。C、机组现地控制单元（LCU）与微机励磁调节器通信，应设置I/O空接点和串行通信接 口，实现与自动电压调节装置的数据通信功能。D、机组现地控制单元（LCU）与微机调速器通信，应设置I/O空接点和串行通信接口， 实现与自动转速调节装置的数据通信功能。E、提供与温度巡检装置的接口，以接受机组温度信息。F、提供与交流采集装置的接口，以接受电气量信息。G、提供维护工具的数据接口。3.4.1.6 自诊断功能A、机组现地控制的自诊断能力应诊断出下列硬件故障a、CPU 模件故障b、I/O 控制模板故障c、接口模件故障d、通信控制模件故障e、电源故障B、机组现

15、地控制单元（LCU）的软件自诊断应能诊断出故障软件功能块及故障性质。3.4.1.7 进水口快速闸门控制 每一台水轮发电机组的进水口前，设有快速进水口闸门，进水口快速闸门由现地控制系 统控制，现地控制单元（LCU）应能接入闸门的开启和关闭电气控制回路，实现远方、现地 控制，即在现地控制单元上就可实现现地和远方开启和关闭闸门。3.4.2公用设备现地控制单元（LCU）级的功能公用设备现地控制单元（LCU）布置在发电机层，其监控对象为：厂用和近区用电交流 系统、厂用直流系统、厂内渗漏检修排水系统、中低压气系统、主变压器冷却系统等，其主 要功能如下：A、 数据采集与处理B、控制和显示C、通信D、自诊断3.4.2.1 数据采集与处理A、公用设备现地控制单元（LCU）完成10.5KV、400V厂用电和近区用电系统的各种模 拟量、开关量、电度量的数据采集。将采集的信息上送主控