石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)綜述

1、畢業(yè)論文學校：××××××班級：××××××學號：××××××姓名：×××題目：石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)綜述二九年六月目 錄1 概述12 系統(tǒng)結構及配置12.1 系統(tǒng)結構12.2 硬件配置22.2.1 全廠控制層硬件配置22.2.2 現(xiàn)地控制層硬件配置32.3 軟件配置42.3.1 全廠控制層軟件配置42.3.2 現(xiàn)地控制層軟件配置42.4 電源配置43 系統(tǒng)功能43.1 數(shù)據(jù)采集及處理

2、43.2 安全運行監(jiān)視53.3 控制與調(diào)節(jié)63.4 畫面顯示和人機接口63.5 綜合參數(shù)統(tǒng)計、計算與分析73.6 自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）及經(jīng)濟運行73.7 生產(chǎn)管理及打印制表83.8 運行及操作指導83.9 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能83.10 數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡通訊93.11 系統(tǒng)自檢與切換、系統(tǒng)自診斷自恢復93.12 系統(tǒng)時間同步功能103.13 電話語音報警及電話查詢104 H9000系統(tǒng)軟件環(huán)境及任務流程104.1 事故追憶軟件114.2 畫面軟拷貝軟件114.3 用戶權限管理軟件114.4 網(wǎng)絡通訊軟件125 H9000系統(tǒng)集成125.1 數(shù)據(jù)庫的定義、制作與生成135.1.

3、1 數(shù)據(jù)庫結構135.1.1.1 數(shù)據(jù)庫結構定義135.1.1.2 數(shù)據(jù)庫生成定義155.1.2 數(shù)據(jù)庫文本文件定義175.1.2.1 模擬量定義175.1.2.2 掃查開關量定義195.1.2.3 中斷開關量定義215.1.2.4 脈沖量定義235.1.2.5 系統(tǒng)綜合信息量定義235.1.2.6 特征量定義255.1.2.7 計算量定義255.1.2.8 整定值定義255.1.2.9 數(shù)字量定義255.1.3 數(shù)據(jù)庫生成工具255.2 使用IPM作圖工具制作圖形畫面及報表255.2.1 靜態(tài)圖形制作255.2.2 動態(tài)鏈接255.2.3 靜態(tài)圖形制作255.3 制作連鎖畫面及建立連鎖條件庫

4、265.3.1 聯(lián)鎖畫面的制作265.3.2 聯(lián)鎖條件庫的建立265.3.3 修改聯(lián)鎖條件庫頭文件265.3.4 運行聯(lián)鎖文件庫執(zhí)行文件265.4 系統(tǒng)項目相關特征定義文件265.5 報表及綜合計算275.5.1 報表275.5.1.1 報表分類275.5.1.2 報表形成275.5.1.3 報表打印方式275.5.2 綜合計算275.5.2.1 主要動力設備運行工況統(tǒng)計275.5.2.2 電量、水量累計275.5.2.3 溫度特征值計算275.5.2.4 綜合計算周期定義文件276 H9000系統(tǒng)的特點286.1 開放的硬件及系統(tǒng)環(huán)境286.2 靈活多變的系統(tǒng)結構286.3 通用化標準化的系

5、統(tǒng)設計與軟件開發(fā)286.4 完善的系統(tǒng)應用功能286.5 簡潔的圖形與人機界面設計286.6 強大的應用開發(fā)支持軟件系統(tǒng)296.7 良好的技術合作與售后服務297 系統(tǒng)運行情況297.1 總體情況297.2 已解決的問題297.3 需進一步完善和存在的問題308 認識與體會319 結束語31石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)綜述 (Survey and Summary of Computer Monitoring and Control System of Shiquan Hydropower Plant)【摘要】 本文主要介紹了石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結構、軟硬件配置、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)功能及運行情況，

6、并結合監(jiān)控系統(tǒng)改造情況談了自己的認識與體會。【關鍵詞】 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 結構配置 功能 系統(tǒng)集成。1 概述石泉水電廠位于漢江上游的陜西省石泉縣境內(nèi)，距石泉縣城1公里，目前是陜西省內(nèi)的第二大水電廠。其中一期工程裝機3×45MW，安裝三臺混流式水輪發(fā)電機組，1975年建成投產(chǎn)。石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造工程通過國內(nèi)議標，由中國水科院自動化所中標，采用該所研制開發(fā)的新一代面向對象的全分布開放式總線型H9000水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班（少人值守）”進行總體設計和系統(tǒng)配置，同時保留了原來的常規(guī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要硬件設備均采用進口的高性能高可靠性的工業(yè)控制級

7、產(chǎn)品。操作系統(tǒng)平臺采用了兼容性好、功能強大、穩(wěn)定可靠、發(fā)展極為迅猛的Windows NT。系統(tǒng)分兩層：全廠控制層和現(xiàn)地控制層。系統(tǒng)網(wǎng)絡結構為總線型光纖以太網(wǎng)，上位機各工作站通過五類屏蔽雙絞線與系統(tǒng)連接，現(xiàn)地控制層的四臺LCU和二期電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖與系統(tǒng)連接。經(jīng)過水科院自動化所和石泉水電廠雙方的共同努力，隨石泉水電廠三臺機組大修，于1999年1月完成了3F LCU的安裝調(diào)試，2000年1月完成了公用LCU、2F LCU、上位機及網(wǎng)絡設備的安裝調(diào)試，2001年1月完成了1F LCU的安裝調(diào)試。隨后經(jīng)進一步的完善和消除缺陷后，2001年9月順利通過了驗收，投入正式運行。2 系統(tǒng)結構及配置2

8、.1 系統(tǒng)結構石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)分兩層：全廠控制層和現(xiàn)地控制層。全廠控制層（上位機系統(tǒng)）配置有：五臺工作站（主機兼操作員A、B工作站；通訊工作站；工程師工作站；電話語音報警工作站）；DEC HUB90集線器等網(wǎng)絡設備；GPS衛(wèi)星時鐘裝置?，F(xiàn)地控制層配置四臺現(xiàn)地控制單元（LCU）：一號機組現(xiàn)地控制單元（1F LCU），二號機組現(xiàn)地控制單元（2F LCU），三號機組現(xiàn)地控制單元（3F LCU），公用設備及開關站現(xiàn)地控制單元（公用LCU）。系統(tǒng)采用全分布式開放的總線型網(wǎng)絡結構，主干網(wǎng)為單光纖以太網(wǎng)(Ethernet)，通訊速率10Mbps,網(wǎng)絡通訊協(xié)議為TCP/IP。對局域網(wǎng)來說，以太網(wǎng)在系統(tǒng)

9、資源共享、可擴展性、可維護性及傳輸速率等方面具有不少的優(yōu)勢，已在國內(nèi)許多水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)成功應用。以太網(wǎng)傳輸協(xié)議采用IEEE802.3,通過載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）實現(xiàn)。上位機各工作站通過五類屏蔽雙絞線與系統(tǒng)連接，接頭采用RJ-45；現(xiàn)地控制層的四臺LCU和二期電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖與系統(tǒng)連接。因此，在操作員A、B站和工程師站可以非常方便的監(jiān)視二期水電站的運行參數(shù)、設備狀況及運行情況。二臺全廠控制層主機兼操作員工作站互為熱備用，由網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件監(jiān)測并自動進行切換，不必采用硬件切換裝置。系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星時鐘裝置，使系統(tǒng)各主機CPU時鐘同步，并與國際標準時間保持同步。

10、現(xiàn)地控制單元（LCU）由CONTEC一體化工控機（IPC）、GE90-30型PLC、I/O端子及接口電路、DC24V繼電器、微機準同期裝置、智能溫度巡檢裝置等組成。為防止在PLC硬件故障、電源故障等異常情況下失去機組水力機械事故保護，三臺機組LCU仍保留了原來已存在的備用PLC（日本三菱F1-60MR小型PLC）。石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)結構如附圖1所示。2.2 硬件配置根據(jù)地理特點并考慮到操作使用的方便，GPS衛(wèi)星時鐘信號接收裝置安裝于主廠房頂部；BSS標準時鐘校時裝置、網(wǎng)絡設備、工程師工作站、通訊工作站、電話語音報警工作站、監(jiān)控系統(tǒng)配電設備安裝于計算機室；主機兼操作員A、B工作站及其打

11、印機安裝于中控室；公用LCU安裝于保護室；各機組LCU安裝于發(fā)電機機旁盤。2.2.1 全廠控制層硬件配置1. 主機兼操作員A、B工作站（DEC DWP266i） CPU：Pentiun II 266MHZ 內(nèi)存: 64MB SDRAM 硬盤：4.3 GB CD-ROM ：650MB Win95鍵盤 PS/2鼠標ATI圖形卡及Philips 21”彩顯（1280X1024） 接口：2串/1并網(wǎng)卡： 3C-509以太網(wǎng)卡 軟驅：3.5” 1.44 MB打印機：AMT525i plus 寬行針式打印機操作員工作站的主要作用是：實現(xiàn)對全廠設備的實時監(jiān)視和控制調(diào)節(jié)；對電站各控制點和監(jiān)測點進行自動安全檢測

12、、越限報警、事件順序記錄、事故故障原因提示；實現(xiàn)站內(nèi)經(jīng)濟運行、自動發(fā)電控制和自動電壓控制；實現(xiàn)水輪發(fā)電機組的自動順序起、?？刂?，以及其它自動控制功能;對電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備的管理;自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）功能;數(shù)據(jù)庫管理;定值修改設定與工作方式變更;各種報表和日志的顯示和打印;系統(tǒng)自診斷信息的顯示;操作員操作權限的管理與操作員的注冊登錄。運行監(jiān)視與事件報警（事件簡報、語音報警、畫面顯示）；生產(chǎn)過程的操作控制與閉環(huán)調(diào)節(jié)；人機接口；通訊功能；自診斷及冗余管理。2. 工程師工作站（DEC DWP200i）CPU：Pentiun MMX 200MHZ 內(nèi)存: 64MB SDRA

13、M 硬盤：2 GB CD-ROM ：650MB Win95鍵盤 PS/2鼠標ATI圖形卡及Philips 21”彩顯（1280X1024） 接口：2串/1并網(wǎng)卡： 3C-509以太網(wǎng)卡 軟驅：3.5” 1.44 MB網(wǎng)絡打印機：AMT525i plus 寬行針式打印機工程師工作站的主要作用是：對整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)視維護，連接網(wǎng)絡打印機。還可利用它對電廠的維護人員進行系統(tǒng)的培訓，促進業(yè)務技術水平的提高。3. 通訊工作站（DEC DWP200i）CPU：Pentiun MMX 200MHZ 內(nèi)存: 64MB SDRAM 硬盤：2 GB CD-ROM ：650MB Win95鍵盤 PS/2鼠標

14、ATI圖形卡及Philips 15”彩顯 接口：2串/1并網(wǎng)卡： 3C-509以太網(wǎng)卡 軟驅：3.5” 1.44 MBDIGI通訊板通訊工作站的主要作用是：預留與石泉水電廠水情自動測報系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）、陜西省調(diào)、安康地調(diào)的通訊接口，可在需要時與上述系統(tǒng)進行通訊。4. 電話語音報警工作站（DEC DWP200i）電話語音報警工作站的硬件配置與通訊工作站基本相同，唯一的不同是電話語音報警工作站沒有DIGI通訊板，但有一塊DIALOGIC電話語音卡。電話語音報警工作站的主要作用是：根據(jù)預先的設定，在事故和故障時發(fā)出語音信號；通過設置的電話號碼和尋呼機號碼自動進行電話語音報警和呼叫尋呼機；

15、還具有電話查詢功能，能自動向查詢者以語音方式通報當前的設備運行狀態(tài)。5. DEC HUB 90光纖網(wǎng)絡總線設備配置如下：序號設備名稱及規(guī)格型號數(shù)量1DEC HUB-90集線器機箱12DEC repeater 90T-16 （16路10 BaseT）13DEC repeater 90FL （4路10 BaseT）24ST光纖跳線45光纖分配箱（16口）16光纖固定盒47光纖收發(fā)器4819”機箱（安裝網(wǎng)絡設備）1GPS衛(wèi)星時鐘裝置包括：GPS衛(wèi)星時鐘信號接收裝置；BSS標準時鐘校時裝置。2.2.2 現(xiàn)地控制層硬件配置 （1）一體化工控機（日本CONTEC 510/200） Pentium 200M

16、HZ CPU 2GB HardDisk 32MB SDRAM 3C-509以太網(wǎng)卡(Ethernet Network Interface Card) 13.8” LCD液晶顯示器 Win95鍵盤 PS/2鼠標（2）數(shù)據(jù)采集和控制裝置(美國GE公司GE90-30 PLC)主要性能 CPU： 80386EX 25MHZ (GE90-360 ) I/O點數(shù) ：2048/2048 寄存器容量： 10K 程序存儲器容量：240K （3）RS-232八串口智能通訊卡 (4)DC24V繼電器(5)DAS-II智能溫度巡檢儀(6)SID-2V微機準同期裝置2.3 軟件配置2.3.1 全廠控制層軟件配置 操作系

17、統(tǒng)：Microsoft Windows NT server 4.0中文版 基本軟件：H9000水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng) 集成開發(fā)工具：Microsoft Visual C+6.0 DBgen數(shù)據(jù)庫開發(fā)調(diào)試工具軟件 IPM交互式圖形與報表開發(fā)工具軟件 ControlLock操作閉鎖工具軟件 PDC周期綜合計算工具軟件 NETman網(wǎng)絡系統(tǒng)管理工具軟件 RPTed報表轉換工具軟件2.3.2 現(xiàn)地控制層軟件配置 操作系統(tǒng)：Microsoft Windows NT server 4.0中文版 基本軟件：H9000水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)（現(xiàn)地控制單元） 集成開發(fā)工具：Microsoft Visual C+6.

18、02.4 電源配置由于計算機監(jiān)控系統(tǒng)在電站中的地位十分重要，因此要求監(jiān)控系統(tǒng)的電源配置可靠性高。石泉水電廠監(jiān)控系統(tǒng)電源分別由廠用I段、廠用II段供給，兩段電源互為備用。當工作電源消失時，可自動切換到另一段正常電源供電。另外還配置了五臺美國DELTA 3KVA在線式不間斷電源（UPS）：四組LCU，每組LCU一臺UPS；上位機和網(wǎng)絡設備共用一臺UPS。3 系統(tǒng)功能3.1 數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)對電站主要設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)自動定時進行采集，并作必要的預處理，存于實時數(shù)據(jù)庫，供計算機系統(tǒng)實現(xiàn)畫面顯示、制表打印及完成各種計算、控制等設計功能時使用。石泉水電廠監(jiān)控系統(tǒng)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)主要有：（1）模擬量

19、的采集：包括電量（電壓、電流、功率、頻率等）、非電量（溫度量、壓力、位移、轉速、液位、振動擺度等）。處理包括有效性、合理性判斷，輸入線路誤差補償，標度變換，越復限比較及格式化等。越限或復限時記錄相應的時間。（2）一般開關量的采集：一般開關量是指隔離刀閘、接地刀閘狀態(tài)和故障監(jiān)視信號等，采集處理包括：輸入硬件光電隔離、防抖濾波和軟件抗干擾濾被，故障量異位報管，數(shù)據(jù)格式化等。LCU檢測到狀態(tài)量及過程訊號異位時立即將異位點傳送上位機，并周期定時傳送全部采集點，確保數(shù)據(jù)庫各采集點定時更新。（3）中斷開關量的采集：中斷開關量是指機組、母線和線路以及廠用斷路器和繼電保護等開關信號，隨機中斷采集。處理包括硬件

20、光電隔離、防抖濾波和軟件抗干擾濾波；異位立即傳送異位點，事故時報警，數(shù)據(jù)格式化等。報警方式：順序連續(xù)顯示和打印報警語句，指出動作設備器件名稱、內(nèi)容及動作時間，同時伴有音響，畫面上相應開關閃爍等。事故報警時，還發(fā)出聲光、語音報警信息，自動啟動電話和傳呼系統(tǒng)并具有電話報警和電話查詢功能。LCU采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括：模擬量、脈沖量；數(shù)字量、一般開關量和中斷開關量。LCU采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，進行予處理，然后實時送至上位機作進一步處理，存人系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫。 所有采集的數(shù)據(jù)點均可通過人機聯(lián)系設置掃查投入與退出、報警使能與禁止標志，對其參數(shù)限值可進行人工修改設置，并可用人工設定值取代采集值，以剔除壞點。3.2

21、安全運行監(jiān)視計算機監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)視電站各類設備的運行狀態(tài)和參數(shù)，當它們發(fā)生異常、運行狀態(tài)發(fā)生變更或參數(shù)超越設定限值等時，計算機系統(tǒng)及時報警，同時進行實時記錄，以便分析檢查。值班人員可通過操作員A、B工作站，監(jiān)視全廠的生產(chǎn)狀況和設備運行情況，顯示和打印各種運行參數(shù)及記錄區(qū)。當電站重要設備發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)立即響應，記錄事故發(fā)生的時間，動作設備器件名稱、內(nèi)容等，時間以時、分、秒、毫秒記錄，存入主站數(shù)據(jù)庫記錄區(qū)，形成事件順序記錄。并立即顯示、打印事故報警語句，發(fā)出事故語音信號。（1）事件順序記錄:包括斷路器狀態(tài)、重要繼電保護信號等。（2）故障報警記錄：計算機系統(tǒng)周期掃測故障訊號量，當發(fā)現(xiàn)故障時，立

22、即響應并處理，記錄故障發(fā)生的時間，動作設備器件名稱、內(nèi)容等，時間以時、分、秒記錄，立即顯示、打印故障報警語句，并順序存入主站數(shù)據(jù)庫記錄區(qū)，形成全天故障記錄。對重要設備的操作及事故可在LCU盤上模擬光字牌顯示。（3）參數(shù)越限報警與記錄：監(jiān)控系統(tǒng)對運行設備參數(shù)設定有四種限值：上上限，上限，下限，下下限。當超越其設定限值時，立即進行報警(一次性)，當越限值恢復正常時，進行復限提示(一次性)。參數(shù)越復限時，記錄越復限發(fā)生的時間，參數(shù)名稱、限值、越限參數(shù)的實時值等內(nèi)容。時間以時、分、秒記錄。立即顯示、打印越復限報警提示語句，并順序存入主站數(shù)據(jù)庫記錄區(qū)，形成全天參數(shù)越復限記錄。（4）電氣主設備操作記錄：對

23、于電站設備，包括機組開、停，斷路器的投、切，隔離開關，接地刀閘的合、切等操作，F(xiàn)MK投、切，廠用變高低壓開關、聯(lián)絡開關、刀閘的投、切等操作，在進行非事故狀態(tài)判斷后，按先后動作順序進行記錄。（5）事故追憶：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)進行追憶記錄，以供運行人員事故分析。系統(tǒng)根據(jù)設定的事故追憶采樣周期，對追憶量進行前若干秒追憶，后若干秒記錄，形成事故追憶記錄(事故追憶采樣周期可設定)。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)。（6）計算機系統(tǒng)綜合信息記錄：計算機系統(tǒng)綜合信息包括系統(tǒng)設備投切、電站控制運行方式變換，重要功能投切、狀

24、態(tài)轉換、軟件出錯信息、系統(tǒng)診斷信息等僅與計算機系統(tǒng)有關的信息。在線顯示CPU負荷率（7）實時監(jiān)視：對各電站的水力機械系統(tǒng)、發(fā)送電系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、油、水、氣系統(tǒng)、閘門系統(tǒng)的實時運行參數(shù)和設備運行狀態(tài)以召喚方式進行實時監(jiān)視顯示。具體顯示畫面數(shù)量及內(nèi)容待定（8）語音報警、電話自動報警及查詢：運行人員可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行設置、定義發(fā)生哪些事故時，監(jiān)控系統(tǒng)需要進行語音報警和電話自動報警，若需要電話自動報警時可順序設置若干個電話號碼或尋呼機號碼，當發(fā)生事故時，系統(tǒng)能根據(jù)設備情況發(fā)出聲光、語音報管信息，自動啟動電話和傳呼系統(tǒng)進行報警；系統(tǒng)還提供電話查詢功能，可通過電話查詢當前電站設備運行情況。（9）遠方診斷

25、功能：監(jiān)控系統(tǒng)具有遠方診斷及遠方維護功能。通過遠方診斷及維護系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠方故障診斷及遠方系統(tǒng)維護。（10）模擬光字牌：監(jiān)控系統(tǒng)可提供兩種形式的光字牌，一種以硬件的方式設置在LCU的盤面上，另一種在上位機工作站以畫面的方式模擬光字牌。3.3 控制與調(diào)節(jié)(1) 機組開、停機操作控制。(2) 機組事故停機及緊急停機操作。(3) 斷路器的投切操作。(4) 隔離開關的投切操作。(5) 公用設備、機組輔助設備的啟停操作等。(6) 參數(shù)整定與限值修改。(7) 機組有功、無功負荷的調(diào)節(jié)。(8) 工況及運行方式轉換操作。通過運行方式設置畫面可對系統(tǒng)控制權遠方/本地、系統(tǒng)手動自動、開環(huán)閉環(huán)控制方式、經(jīng)濟運行方

26、式進行轉換操作，還可對調(diào)頻、調(diào)壓、穩(wěn)定、低頻自起動等功能進行投切操作。進行上述操作時，系統(tǒng)進行相關閉鎖分折，自動防止誤操作（9）運行人員可對系統(tǒng)設備的運行方式進行設置與轉換，主要操作有： LCU順控功能、專用順控裝置的切換 機組微機調(diào)速器的手動與自動方式的設置與轉換 機組微機勵磁裝置手動與自動方式的設置與轉換 設備運行方式一般由現(xiàn)地常規(guī)設置，同時將該信號以常規(guī)接點信號的方式反饋給LCU。3.4 畫面顯示和人機接口監(jiān)控系統(tǒng)工作站配備了大屏幕Philips CRT彩色顯示器、Win95鍵盤、PS/2鼠標。系統(tǒng)人機界面基于X/Window和Motif圖形標準，它可以使不熟悉計算機軟件編程的電廠維護及

27、運行人員經(jīng)過較短時間的訓練即可修改、編輯、繪制監(jiān)控圖形。人機聯(lián)系軟件全鼠標驅動，面向目標操作，全中文界面，簡明直觀，方便易懂，用戶界面十分友好。每臺監(jiān)視器的屏幕分辨率為1280x1024，分成若干個窗口，有系統(tǒng)管理窗口、監(jiān)控窗口、時鐘窗口、報警窗口等。系統(tǒng)管理窗口為系統(tǒng)仿真終端，主要監(jiān)視計算機系統(tǒng)的任務執(zhí)行，完成任務起動等系統(tǒng)管理操作。監(jiān)控窗口為計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要人機介面，完成各種監(jiān)視和控制功能。時鐘窗口僅顯示監(jiān)控系統(tǒng)日期、實時時鐘。報警窗口含有各種類型的報警標志區(qū)，當某種報警信號發(fā)生時，相應的報警標志閃爍，選擇某種標志時，即可調(diào)出相應類型的報警語句匯總表報警窗口還含有一個各類報警語句綜合顯

28、示區(qū)，可顯示若干條最新報警語句監(jiān)控系統(tǒng)畫面顯示有自動和召喚兩種方式。自動方式用于事故、故障及過程監(jiān)視等情形；召喚方式為運行人員隨機調(diào)用。自動方式：當電站發(fā)生事故時，自動推出主結線圖；當進行主要設備操作時，自動推出操作控制畫面，當進行開停操作時，自動推出開停機流程監(jiān)視圖；設備故障時自動顯示報警語句；自動顯示可靠性統(tǒng)計提示語句；其他報警及提示語句等。召喚方式：運行人員通過鼠標、鍵盤、專用畫面目錄、下拉式菜單、彈出式菜單、專用功能軟件或其它專用軟件隨機召喚。3.5 綜合參數(shù)統(tǒng)計、計算與分析計算機監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)實時采集到的數(shù)據(jù)進行周期、定時或召喚計算分析，形成各種計算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，幫助運行人員對

29、電廠設備的運行進行全面監(jiān)視與綜合管理。(1) 電量、水量累加計算。(2) 綜合計算：機組平均耗水率、平均效率計算；機組溫度分折計算；三大軸瓦及定子線圈溫度的分析計算；開、停機過程的正常溫度值計算及與實測值的比較分析。上述計算結果特征值送至主站實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫。 (3) 主要設備運行統(tǒng)計計算。(4) 經(jīng)權限許可的定值管理。(5) 生產(chǎn)報表的統(tǒng)計與生成。3.6 自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）及經(jīng)濟運行計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)電站的自動發(fā)電控制(AGC)和經(jīng)濟運行。且有按頻率啟動機組或調(diào)相機組改發(fā)電等功能。全廠發(fā)電控制運行方式可通過軟件對話進行設置切換，計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要運行方式有：

30、1. 遠方監(jiān)控運行方式2. 站級監(jiān)控運行方式3. 計算機系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)運行方式4. 全廠手動、自動控制方式5. 系統(tǒng)控制權6. 全廠給定負荷方式7. 全廠給定負荷曲線方式在閉環(huán)運行方式下，可以實現(xiàn)電站的手動或自動發(fā)電控制功能；而在開環(huán)運行方式下，計算機系統(tǒng)只進行監(jiān)視，不進行控制，即所有的過程控制命令均被閉鎖。在手動控制方式下，運行人員可通過計算機系統(tǒng)人機接口設備直接發(fā)出機組的開機、停機命令、調(diào)節(jié)命令及其它控制命令，自動控制功能如AGC、AVC等被閉鎖；在自動控制方式下，可以實現(xiàn)各種自動控制功能，如自動經(jīng)濟運行、自動電壓控制等，這些控制功能可以自動發(fā)出開、停機命令、調(diào)節(jié)命令及其它控制命令。3.7

31、 生產(chǎn)管理及打印制表自動制表打印是計算機系統(tǒng)的一項基本功能。計算機系統(tǒng)根據(jù)要求，將數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫取出，存人相應的報表數(shù)據(jù)區(qū)。系統(tǒng)打印分為隨機打印、定時自動打印和召喚打印三種方式： 隨機打?。河靡杂涗浵到y(tǒng)的各種操作、事故、故障等各類報警沿句，自動打印。 定時打印：用來打印各類統(tǒng)汁報表、運行記錄及運行日志等定時自動進行 召喚打印：為運行人員調(diào)用，隨機召喚打印，調(diào)用方式為鼠標、專用功能軟件。監(jiān)控系統(tǒng)對下列信息進行記錄，并分類匯總形成當天(或當班)的統(tǒng)計記錄運行人員可調(diào)用相應畫面查看當天(當班)電站及系統(tǒng)的運行情況。匯總記錄可自動定時(午夜)打印，也可隨機召喚顯示或打印。 操作記錄 變位記錄 主要設備運

32、行統(tǒng)計記錄：發(fā)電機組、斷路器、機組壓油裝置運行統(tǒng)計等 事故、故障統(tǒng)計記錄 參數(shù)越限復限統(tǒng)計記錄 定值變更統(tǒng)汁記錄 主要設備狀態(tài)變化統(tǒng)計記錄 運行日志、生產(chǎn)報表打印記錄 事故畫面軟拷貝記錄3.8 運行及操作指導運行及操作指導可以將電廠的一些重要而又復雜的操作的操作條件以及進行這些操作形成的專家經(jīng)驗輸入計算機，當進行這些操作時，計算機根據(jù)當前的狀態(tài)進行條件判斷，提出操作指導意見，可以提高電站的安全操作水平。運行指導的內(nèi)容很多，主要包括： 機組開停機操作指導 隔離刀閘操作聯(lián)鎖指導 主要事故、故障原因及處理提示 主要操作票參考功能 主要運行工況轉換等3.9 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫為網(wǎng)絡型全分布式

33、數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)共享都通過網(wǎng)絡通訊來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫包括：實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、計算數(shù)據(jù)庫、暫存數(shù)據(jù)庫、畫面及報表格式數(shù)據(jù)庫、預置數(shù)據(jù)庫、圖形符號庫等。這些數(shù)據(jù)庫，構成了計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源中心。1. 實時數(shù)據(jù)庫主要存放LCU采集送上來的所有實時數(shù)據(jù)，它是監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中最主要的數(shù)據(jù)庫，其采用按LCU單元存儲的結構。對實時數(shù)據(jù)的操作有：按點名或邏輯名修改、存取一個記錄，設置記錄的某些特征值和狀態(tài)，讀記錄狀態(tài)等。2. 歷史數(shù)據(jù)庫由若干歷史文件組成，其中每個文件存貯若干數(shù)據(jù)。包括：報警畫面(主接線)狀態(tài)信息及重要參數(shù)越限前后變化過程數(shù)據(jù)、事故現(xiàn)場軟拷貝歷史數(shù)據(jù)文件等。操作包括：事故發(fā)生后，將有關的

34、數(shù)據(jù)及圖表記錄、存貯起來，并將若干個這樣的記錄組成一個歷史文件存起來；事后可調(diào)用歷史文件及記錄顯示(再現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)及圖表)；對若干個歷 史文件進行目錄管理，并進行一些增、則、轉存等操作。3. 計算數(shù)據(jù)庫用于存放由各種計算功能得到的數(shù)據(jù)。4. 預置數(shù)據(jù)庫用于存放預置的參數(shù)限值，參數(shù)約定及顯示、打印定時等約定。5. 畫面及報表格式數(shù)據(jù)庫存放各種畫面定義文件、表格格式定義文件、打印報表格式。6. 圖形符號庫用于存放系統(tǒng)及用戶畫面中常用的圖形符號。3.10 數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡通訊監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部由以太網(wǎng)連接的各設備之間的通訊，采用TCPIP規(guī)約。上行實時數(shù)據(jù)一般采用廣播通訊方式，使網(wǎng)上每個節(jié)點均可同時收到實時數(shù)

35、據(jù)，并選擇自己所需數(shù)據(jù)存入本地數(shù)據(jù)庫，以保證所有節(jié)點數(shù)據(jù)庫信息的完整性。下行控制命令由擁有控制權的計算機節(jié)點設備發(fā)出，經(jīng)校驗正確后，采用點對點方式送至相應LCU節(jié)點?，F(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)LCU與電調(diào)、勵磁、保護裝置的接口采用常規(guī)I/O接點接口方式?？筛鶕?jù)需要改為計算機串行通訊方式。監(jiān)控系統(tǒng)LCU主機（工控機）與智能溫度巡檢裝置采用RS232串行通訊方式進行通訊。LCU主機（工控機）與GE90-30可編程控制器采用RS232串行通訊方式進行通訊，通訊協(xié)議按H9000系統(tǒng)內(nèi)部通訊規(guī)約（RTU協(xié)議）實施。監(jiān)控系統(tǒng)配置有一臺通訊工作站，預留與石泉水電廠水情自動測報系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）、陜西省調(diào)、安康地調(diào)

36、的通訊接口。通訊規(guī)約及內(nèi)容待商定。3.11 系統(tǒng)自檢與切換、系統(tǒng)自診斷自恢復本監(jiān)控系統(tǒng)為分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，系統(tǒng)各設備除自檢外，還可進行設備間的互檢，形成系統(tǒng)檢測報告，并將系統(tǒng)異常情況及時報警通知運行人員以及時處理，還可對某些異常情況進行自動恢復或冗余切換處理。冗余切換主要是操作員A、B工作站和兩臺打印機的切換，切換方式包括：自動切換、手動切換。系統(tǒng)自診斷包括以下各項：各計算機故障自檢包括CPU、內(nèi)存、顯示卡、I/O通道、硬盤故障等。外部故障監(jiān)視包括電源、鍵盤、鼠標以及其他檢測目標故障等。其它檢測包括軟件任務檢測、IO過程通道故障檢測、遠程通訊通道故障檢測、網(wǎng)絡通訊故障檢測等。LCU自診斷內(nèi)容

37、包括：24V電源，PLC系統(tǒng)運行狀態(tài)，CPU硬件，系統(tǒng)內(nèi)存，I/O 模塊，CPU模塊電池狀態(tài)及RTD自診斷等。RTD自診斷包括：輸入短路；內(nèi)部故障；接線錯誤；開路；越上限；越下限 ；過低報警；過高報警。3.12 系統(tǒng)時間同步功能本監(jiān)控系統(tǒng)為網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡上各主機都有自己的獨立時鐘。為確保各主機時鐘的統(tǒng)一，系統(tǒng)采用客戶/服務器模式，通過軟件與硬件相結合的方法實現(xiàn)網(wǎng)絡時鐘同步。系統(tǒng)以GPS衛(wèi)星時鐘為時間源。該GPS時鐘將衛(wèi)星信號中的時鐘信號提取出來，通過RS-232串行口送給網(wǎng)絡上的時鐘服務器（SQCOMM）。該時鐘服務器以GPS時鐘發(fā)出的時間作為標準時間設置本機時鐘；網(wǎng)絡上其他主機則以時鐘服務器

38、的時鐘為標準同期地同步本機時鐘。由此方法實現(xiàn)網(wǎng)絡上各主機時鐘同步，同步精度為秒級。GPS時鐘還提供多路脈沖輸出接點，并在每整分時發(fā)出精度為1毫秒的同步脈沖。下位機各LCU取這些結點作為一路中斷開入量采集，當受到脈沖信號時，將本系統(tǒng)時鐘設置為整分。從而實現(xiàn)各LCU之間的時鐘同步精度為毫秒級，滿足事件分辨率的指標要求。GPS時鐘每到整點和半點向時鐘服務器發(fā)出對時信號。3.13 電話語音報警及電話查詢石泉水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)除設計配備了正常的漢語語音報警裝置外，還具有電話查詢及報警系統(tǒng)。撥打語音報警電話號碼可以查詢電站運行狀況。當發(fā)生事故時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)會自動進行以下工作：1. 計算機在中控室操作

39、員工作站播放事故語音報告。2. 計算機自動撥打第一個指定值班電話號碼，報告事故狀況；若該電話無人接聽，計算機會自動撥打第二個指定值班電話號碼（可設為值班領導電話號碼），報告事故狀況。3. 計算機自動撥打指定傳呼機號碼，并請回撥報警電話，以查詢機組事故狀況。4 H9000系統(tǒng)軟件環(huán)境及任務流程系統(tǒng)以開放的Windows NT 4.0操作系統(tǒng)為運行環(huán)境，以X-Window作為人機界面用戶接口，以TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議作為網(wǎng)絡通訊接口，加上專用的水電站實時數(shù)據(jù)庫管理軟件及其多種應用軟件，構成了新一代的基于開放環(huán)境的H9000水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件，軟件環(huán)境及軟件結構見附圖2。如圖所示，H9000系統(tǒng)

40、提供了豐富的軟件包。其中，下述軟件是實現(xiàn)實時監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的軟件，它們是：（1） 系統(tǒng)初始化軟件（2） 人機聯(lián)系及畫面顯示軟件（3） 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫更新軟件（4） 網(wǎng)絡通訊軟件及其他通訊軟件（5） 各種控制操作軟件（6） 自動發(fā)電控制及經(jīng)濟運行計算軟件（7） 自動電壓控制軟件（8） 事故追憶歷史數(shù)據(jù)庫和實時歷史數(shù)據(jù)趨勢顯示（9） 綜合計算統(tǒng)計及分析軟件（10） 報表生成及打印軟件（11） 系統(tǒng)自檢軟件（12） 雙機檢測及切換軟件（13） 多機系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫一致性維護（14） 時鐘同步軟件（15） 用戶權限管理軟件有一部分軟件需要進行維護，下面將需要進行維護的軟件作一些說明。4.1 事故追憶

41、軟件當電站發(fā)生事故時，需對事故發(fā)生前后的某些重要參數(shù)和相關量進行追憶記錄，以供運行人員事后分析。該系統(tǒng)可自動將通過人機聯(lián)系手段在線設置的追憶點的實時內(nèi)容存入追憶數(shù)據(jù)文件中，追憶文件以“事故名稱.事故事件.SGZY”命名，用戶可通過人機聯(lián)系調(diào)用追憶文件。本監(jiān)控系統(tǒng)事故追憶周期為20秒，記錄時間長度為事故前10點，后10點，即事故發(fā)生前20秒和后20秒。因每個事故追憶文件都會占用硬盤空間，因此，需要定期進行清理，事故追憶文件所在的目錄為： USERSEMSPROJECTPASV1.0ASGZY4.2 畫面軟拷貝軟件人機界面軟件可根據(jù)操作員的要求，將當前畫面進行軟拷貝，作為文件存入硬盤。因每個軟拷貝

42、文件都會占用硬盤空間，因此需定期進行清理，軟拷貝文件所在的目錄為： USERSEMSPROJECTOIXV1.0ASFTCP4.3 用戶權限管理軟件H9000系統(tǒng)對于雙機網(wǎng)絡系統(tǒng)的控制功能進行了完備的特權管理，只有具有控制權的用戶且在主控工作站上，方可發(fā)出控制命令。操作員進行操作控制前應先注冊自己的用戶。H9000系統(tǒng)的SMS軟件負責管理系統(tǒng)的用戶及控制權，該軟件將系統(tǒng)控制權按功能分為12級，它們是：（1） 監(jiān)視 （display monitoring）（2） 報表打印 (report printing)（3） 報警確認 (alarm ack)（4） I/O限值修改 (I/O limit se

43、tting)（5） I/O點管理 (I/O point management)（6） 實時參數(shù)設置（7） 實時狀態(tài)手動設置（8） 系統(tǒng)配置（9） 系統(tǒng)管理（10） 功率調(diào)整（11） 電站設備控制（12） 溫度趨勢設置（13） 電量修改（14） 虛運行參數(shù)設置該軟件可對用戶進行管理，增刪用戶，改變用戶權限，根據(jù)需要分別將用戶的上述特權賦予不同的用戶。在實時環(huán)境下，人機聯(lián)系軟件oix自動辨識注冊用戶的特權，并作相應閉鎖。4.4 網(wǎng)絡通訊軟件在計算機網(wǎng)絡的互連環(huán)境中，UDP協(xié)議為應用程序的報文傳送提供了一種最簡單的協(xié)議機制。它支持廣播發(fā)送方式。在H9000s系統(tǒng)中，下位機向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)原則是不變不

44、送。因此，上行數(shù)據(jù)是基于 UDP協(xié)議在網(wǎng)上廣播。網(wǎng)上只要有一臺操作員工作站工作就可以維持系統(tǒng)的運行。但是，UDP協(xié)議可靠性較低，數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡目的結點時可能發(fā)生數(shù)據(jù)報的丟失和重復。這個弱點依靠每隔五分鐘的定時送數(shù)來彌補。TCP協(xié)議是互聯(lián)域中最重要的虛電路傳輸協(xié)議，它面向連接，能很好的解決網(wǎng)絡通信中的數(shù)據(jù)丟失、損壞、重復、失序以及網(wǎng)絡擁擠等問題。在H9000系統(tǒng)中為保證上位機向下位機發(fā)送命令準確可靠，下行命令基于TCP協(xié)議點對點發(fā)送。網(wǎng)絡通訊進程與其他數(shù)據(jù)處理進程之間，利用共享緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)，依靠信號燈激活。共開辟10個如下結構的數(shù)據(jù)接受緩沖區(qū)和命令發(fā)送區(qū)。網(wǎng)絡檢測進程用于監(jiān)視LCU的工作狀態(tài)。

45、當LCU在線時，若上位機在規(guī)定時間內(nèi)沒有接受到上行數(shù)據(jù)，則給出該LCU網(wǎng)絡故障信息。網(wǎng)絡通信進程包括：LAN_OUT1.EXE 面向連接的發(fā)送進程LAN_INB.EXE 廣播方式的接受進程LAN_OUTB.EXE 廣播方式的發(fā)送進程LAN_TEST.EXE 網(wǎng)絡檢測進程系統(tǒng)網(wǎng)絡結點配置文件：USERSEMSPROJECTLANV1.0ADEFhosts.def該文件可根據(jù)實際各LCU的網(wǎng)絡IP地址在線進行修改：定義格式：設備號 設備名稱 IP地址 0 BROADCAST 1.255.255.2551 SQ_F1.12 SQ_F2.23 SQ_F3.311 SQ_COM .115 H9000系統(tǒng)

46、集成H9000系統(tǒng)集成步驟，順序如下：定義和生成數(shù)據(jù)庫作圖形畫面及報表用IPM作圖工具制畫面、建立聯(lián)鎖條件庫用IPM作圖工具制作聯(lián)鎖 運行OIX5.1 數(shù)據(jù)庫的定義、制作與生成5.1.1 數(shù)據(jù)庫結構5.1.1.1 數(shù)據(jù)庫結構定義數(shù)據(jù)庫結構定義文件定義了數(shù)據(jù)庫的組（GROUP）層，定義參數(shù)如下：NAME 為TABLE或組（GROUP）名字，字符串長度不超過12字節(jié)FORMAT 說明定義的組（GROUP）格式RTU_TYPE 給出所連RTU的類型ANALOG_MAX 給出該組（GROUP）所含模擬量的最大個數(shù)STATUS_MAX 給出該組（GROUP）所含開關量的最大個數(shù)TABLE NAME =

47、EQUIPGROUP NAME = F1 FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX= 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = F2 FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = F3 FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX= 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = KJ_F4 FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX= 300 STA

48、TUS_MAX = 600GROUP NAME = KJ_F5 FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = CMM FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 3

49、00 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = KJ_CMM FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = KJ_SYS FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600GROUP NAME = SYS FORMAT = RTU RTU_TYPE = RTP ANALOG_MAX = 300 STATUS_MAX = 600ENDTABLE5.1.1.2 數(shù)據(jù)庫生成定義數(shù)據(jù)庫生成定義文件定義了數(shù)據(jù)庫的記錄

50、（RECORD）層，其中按組定義了每個組所包含的各種類型的量定義文本文件。定義參數(shù)如下：NAME 給出了與數(shù)據(jù)庫結構定義文件中對應的組名。INCLUDE 定義所包含的各種數(shù)據(jù)庫文本文件。GROUP NAME = F1 / 一號發(fā)電機組INCLUDESQUNIT_1.ANA / 模擬量INCLUDESQUNIT_1.IND / 掃查開關量INCLUDESQUNIT_1.SOE / 中斷開關量INCLUDESQUNIT_1.ACC / 脈沖量INCLUDESQUNIT_1.SYS / 系統(tǒng)綜合信息量INCLUDESQUNIT_1.CHA / 特征量INCLUDESQUNIT_1.CAL / 計算量 INCLUDE SQUNIT_1.PAM / 整定值GROUP NAME = F2INCLUDESQUNIT_2.ANAINCLUDESQUNIT_2.INDINCLUDESQUNIT_2.SOEINCLUDESQUNIT_2.SYSINCLUDESQUNIT_2.CHAINCLUDESQUNIT_2.CALINCLUDESQUNIT_2.PAMINCLUDESQU