水電站監(jiān)控系統(tǒng)-foxnicco匯編資料

1、水力發(fā)電(shu l f din)廠自動化控制Automatic Control of Hydropower Plant中國(zhn u)華電集團公司 四川寶珠寺水力發(fā)電廠CHINA HUADIAN CORPORATION SICHUAN BAOZHUSI HYDROPOWER PLANT寶珠寺水力發(fā)電廠水洛河項目部共四十一頁緒論(xln)本講包含的內(nèi)容監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)檢修、維護及試驗共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法作為水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的維護(wih)人員，應(yīng)對水電廠的整個系統(tǒng)概念比較清楚，比如本廠的一次設(shè)備、二次設(shè)備、油水氣系統(tǒng)等等

2、，因為這些都是監(jiān)控系統(tǒng)的控制和監(jiān)視對象，沒有這些信息，監(jiān)控系統(tǒng)就不知道要做些什么。收集、整理該廠監(jiān)控系統(tǒng)所須的一些資料，比如一、二次接線圖紙、控制流程設(shè)計圖、要輸入的信息內(nèi)容即所謂的側(cè)點定義表內(nèi)容（包括模擬量、開關(guān)量、開出量、語音語句、模擬量工程值等）。要和運行人員對監(jiān)控系統(tǒng)存在問題多進行討論，因為一般情況運行人員對全廠系統(tǒng)概念更清楚，并且使用人員也是運行人員，他們會根據(jù)需要提供對人機界面更合理的要求。維護人員根據(jù)運行人員提出的要求對監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面進行完善共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展以常規(guī)(chnggu)控制為主、計算機控制為輔的控制系統(tǒng)這一類型的控

3、制系統(tǒng)計算機主要承擔(dān)監(jiān)視的任務(wù)、只承擔(dān)一小部分的控制功能如并網(wǎng)操作。大部分的控制任務(wù)還是由常規(guī)控制系統(tǒng)來完成以計算機控制為主、常規(guī)控制為輔的控制系統(tǒng)這一類型的控制系統(tǒng)計算機就主要承擔(dān)了控制和監(jiān)視的任務(wù)，但還有一些設(shè)備如輔助控制設(shè)備等還須靠常規(guī)控制。全計算機監(jiān)控系統(tǒng)目前新建的大、中型水電廠都采用了這一類型的控制，我廠就采用全計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制。全廠的設(shè)備控制和監(jiān)視任務(wù)都由計算機來完成。這時的監(jiān)控系統(tǒng)就如人的大腦及分布全身的神經(jīng)系統(tǒng)，是全廠設(shè)備的控制中心和信息樞紐中心。共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置廠站系統(tǒng)層（上位機）網(wǎng)絡(luò)通訊層現(xiàn)地裝置層（下位機）上位機、

4、下位機概念與現(xiàn)場設(shè)備發(fā)生直接關(guān)系的計算機通常(tngchng)被稱為下位機。用來控制下位機的計算機是被稱為上位機。廠站系統(tǒng)層監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備現(xiàn)地層監(jiān)控設(shè)備遠方控制中心監(jiān)控系統(tǒng)控制回路采集回路站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)廠站層系統(tǒng)（1） 位于計算機房和中控室。它的主要功能：數(shù)據(jù)采集和處理、監(jiān)視(jinsh)和控制、歷史數(shù)據(jù)存儲、記錄和報表、通訊控制、電站運行管理、系統(tǒng)診斷、軟件開發(fā)、系統(tǒng)擴充和語音報警、AGC/AVC經(jīng)濟運行等高級功能。實時數(shù)據(jù)服務(wù)器(冗余熱備)監(jiān)控系統(tǒng)啟動軟件、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫均在主計算機中，并對監(jiān)

5、控系統(tǒng)進行診斷，統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器(集群系統(tǒng)+RAID)歷史數(shù)據(jù)儲存工程應(yīng)用維護工作站完成系統(tǒng)的開發(fā)，編制和修改應(yīng)用軟件，建立數(shù)據(jù)庫，建立顯示圖表和記錄，初始化參數(shù)，檢索歷史記錄，系統(tǒng)管理及故障診斷等工作。共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)廠站層系統(tǒng)（2）操作員工作站做為主要的人機接口，主要提設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和控制、報警監(jiān)視、記錄和報表查詢、歷史曲線查詢、電站運行管理等功能。操作員工作站的人機界面可分為：畫面索引。畫面索引總體上可分為：監(jiān)視畫面、操作控制畫面。監(jiān)視畫面有：全廠主接線圖及開關(guān)、刀閘和主要參數(shù)圖；機組溫度監(jiān)視圖；機組非電量監(jiān)視圖和勵磁系統(tǒng)監(jiān)視圖；快速閘門監(jiān)視圖，

6、全廠事故故障光字牌，監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地LCU模塊監(jiān)視圖，溫度曲線圖等。報表索引：包括事故一覽表、故障一覽表、狀變一覽表、自診斷一覽表、操作一覽表、越復(fù)限一覽表、事故追憶表和運行日志。測點索引：主要是顯示模擬量、開出量、溫度量、脈沖量，狀變量(binling)和中斷量的狀態(tài)，通過測點的索引，可查上述變量(binling)名，變量(binling)的狀態(tài)以及變量(binling)的投退等情況。報警窗口：顯示設(shè)備狀態(tài)變化的實時文字報警。共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)廠站層系統(tǒng)（3）報警信息服務(wù)器（含ON-CALL功能）語音報警功能、電話通知功能、短信通知功能通信服務(wù)器廠內(nèi)通訊(tngxn

7、)機：和廠內(nèi)設(shè)備進行通訊(tngxn)，一般包括電能量、振動擺度、直流系統(tǒng)等裝置廠外通訊機：和省調(diào)、地調(diào)進行通訊Web信息服務(wù)器通過WEB網(wǎng)向外部發(fā)放數(shù)據(jù)安全性：單向隔離裝置、用戶權(quán)限認證共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)廠站層系統(tǒng)（4）打印服務(wù)器報表、報警記錄、曲線的打印培訓(xùn)工作站培訓(xùn)功能（通過用戶認證(rnzhng)方式和工作站權(quán)限配置，限制工作站的操作權(quán)限，防止培訓(xùn)人員操作過程中造成誤操作）投影系統(tǒng)/大屏返回屏功能GPS接收機+同步時鐘分配器接收GPS時鐘號，并對監(jiān)控系統(tǒng)全系統(tǒng)主機進行對時共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)硬件連接高速網(wǎng)絡(luò)(wnglu)串行(同

8、步/異步)現(xiàn)場總線等外部通訊系統(tǒng)上級調(diào)度現(xiàn)場智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工業(yè)電視消防系統(tǒng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)輔設(shè)控制系統(tǒng)閘門控制系統(tǒng)電能計量系統(tǒng)等共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)星形環(huán)形總線形樹形網(wǎng)狀形混合(hnh)形常用結(jié)構(gòu)星形環(huán)形共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊星形拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲是由中央節(jié)點和通過點到通信鏈路接到中央節(jié)點的各個(gg)站點組成優(yōu)點控制簡單故障診斷和隔離容易信道利用率高缺點電纜長度和安裝工作量較大共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊星形拓撲(tu p)結(jié)構(gòu)環(huán)形拓撲網(wǎng)絡(luò)由站點和連接站的鏈路組成一個閉合環(huán)優(yōu)點電纜長度短增加或減少工作站時，僅需

9、簡單的連接操作缺點多節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障信道利用率較低共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控系統(tǒng)中的通信局域網(wǎng)通信介質(zhì)（1）雙絞線 Twist-Pair最大傳輸距離為100m 屏蔽/非屏蔽雙絞線 STP/UTP: Shielded/Unshielded TP五類/超五類：適用于100M/1000M以太網(wǎng) 光纖 Optical Fiber 損耗低，傳輸距離長?？垢蓴_能力強，誤碼率低。通道容量大，傳輸速率快。較銅質(zhì)導(dǎo)線重量輕，絕緣性能好，且經(jīng)濟。 e.g. P122 Lc1C2121數(shù)據(jù)傳輸速率可達1Gbps單模(Single Mode )光纖：只提供一條光路，具有更大的通信容量

10、和更遠的傳輸距離（約120km）。 多模(Multiple Mode)光纖：使用多條光路傳輸同一信號，通過光的折射來控制(kngzh)傳輸速度。 傳輸距離因型號而不同，通常為275m/550m，一般不超過2km。共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控系統(tǒng)中的通信局域網(wǎng)通信介質(zhì)（2）同軸電纜（Coaxial Cable）基帶同軸電纜，又稱網(wǎng)絡(luò)同軸電纜 數(shù)據(jù)傳輸速率10Mbps 可分為粗纜和細纜：粗纜(RG-11，阻抗75 )的直徑為1.27厘米，最大傳輸距離(jl)達到500米。細纜(RG-58，阻抗50 )的直徑為0.26厘米，最大傳輸距離185米。較易受干擾通信信號接口RJ45

11、 IEC (60)603-7標準化以太網(wǎng)接口DB9、DB25 RS232、RS485串口標準接口共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控系統(tǒng)中的通信通信協(xié)議/規(guī)約Modbus/Modbus Plus一種標準的串口通訊規(guī)約 ，定義(dngy)了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。 特性ModbusModbus Plus速度19.2k baud（bit/s）1M baud接口RS-232及其它接口RS-485無中繼器傳輸距離RS-232，15m457m介質(zhì)各種介質(zhì)雙絞線、光纖通信控制方式一對一一對多最大網(wǎng)絡(luò)通訊量300寄存器/s（9.6k baud）20000寄存器/s共

12、四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)控系統(tǒng)中的通信數(shù)據(jù)傳輸速率的表示方式帶寬：單位時間內(nèi)能夠在線路(xinl)上傳送的最大數(shù)據(jù)量單位 ：bit/s，即bps（注意：大寫B(tài)表示字節(jié)Bytes）描述帶寬時常常把單位省略，如稱帶寬為10M，實際是指10Mbps。 系統(tǒng)的信號帶寬不但與信號傳輸介質(zhì)有關(guān)，而且與收發(fā)信號裝置的性能有關(guān)。區(qū)別單位：波特率 baud表示每秒所傳輸分立信號的元素數(shù) 信號元素可為多位（多bit）編碼如果每個信號元素只表示一位（1bit）時，波特與bit/s同義共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)地裝置層可獨立運行的現(xiàn)地主控制單元（脫離(tul)上位機獨立

13、運行，可在現(xiàn)場完成對設(shè)備的監(jiān)視控制功能）PLC現(xiàn)地人機交互設(shè)備觸摸屏分布式I/O單元同步時鐘接收器對時方式：串口對時、分對時現(xiàn)地配套裝置手、自動準同期裝置交流采樣裝置共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能下位機指現(xiàn)地控制單元（LCU）Local Control Unit通常有機組LCU、開關(guān)站LCU、公用LCU、閘門LCU等機組LCU：完成對機組單元設(shè)備的監(jiān)視、控制功能，開關(guān)的同期并網(wǎng)。開關(guān)站LCU：完成對開關(guān)站設(shè)備的監(jiān)視、控制功能，集中同期功能。公用LCU：完成對廠用10 kV、400V、公用輔助設(shè)備的監(jiān)視、控制功能。閘門LCU：完成對泄洪設(shè)備的監(jiān)視、控制功能。LCU（屏柜）的構(gòu)成工業(yè)觸摸

14、屏或工控機(IPM)可編程控制器(PLC ，Programmable Logic Controller )模塊手動準同期裝置（MSY）和自動準同期裝置（ASY）串行通訊控制器（CPC）、交換機（ESW）等通訊裝置電能表、交流采樣儀等電測儀表轉(zhuǎn)接端子、接口(ji ku)電路、電源等附屬電路機柜共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)功能監(jiān)控系統(tǒng)中PLC模塊的分類功能CPU模塊：控制和邏輯計算、網(wǎng)絡(luò)通訊通信模塊各PLC模塊、子站間的現(xiàn)場總線通信現(xiàn)地LCU與上位機間的網(wǎng)絡(luò)通信信號輸入模塊信號輸出模塊其它功能模塊：如通訊模塊、電源模塊等現(xiàn)地LCU的所有(suyu)PLC模塊構(gòu)成了一個完整的計算機系統(tǒng)總

15、線（Bus）是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能監(jiān)控系統(tǒng)中的信號輸入信號(Input)分類（1）中斷輸入量（Interrupt Input）即SOE（Sequence of Event，事件順序記錄）量需要控制單元根據(jù)其動作(dngzu)情況作出迅速反應(yīng)（如保護出口量）帶有時標（通常精確到毫秒級），便于事故分析屬于較特殊的開關(guān)輸入量（DI）分辨率要求：2ms共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)功能監(jiān)控系統(tǒng)中的信號輸入信號(Input)分類（2）一般(ybn)開關(guān)量輸入信號/掃查量（Digital Input）脈沖輸

16、入量（Impulse Input）模擬輸入量一般模擬輸入量（Analog Input）RTD輸入量輸出信號（Output）分類開關(guān)量輸出信號（DO）模擬輸出量（AO）共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制對設(shè)備的不同狀態(tài)進行定義，操作員發(fā)目標狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制令，程序根據(jù)設(shè)備的當前狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)流程以達到控制設(shè)備的目的。機組狀態(tài)停機態(tài):斷路器在分、出口刀閘在合、機組轉(zhuǎn)速5%、電壓95%、電壓95%、電壓90%發(fā)電態(tài):斷路器在合、出口刀閘在合、機組轉(zhuǎn)速95%、電壓90%斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)分閘位置合閘位置開機(ki j)條件進水口閘門全開/機組制動系統(tǒng)正常/制動閘(風(fēng)閘)已落下/調(diào)速

17、器壓油系統(tǒng)正常/導(dǎo)葉全關(guān)位置/發(fā)電機出口斷路器在分/機組無機電事故勵磁開關(guān)在分/接力器鎖定拔出/冷卻水系統(tǒng)正常其它共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能水機保護功能機組事故停機分類（1） 按事故級別不同，即動作后果不同，一般事故停機分為以下3類：事故停機:電氣事故電氣保護全停出口勵磁事故機械事故機組溫度過高密封水、冷卻水中斷延時（溫度保護后備）油槽油位不正常（溫度保護后備）調(diào)速器故障事故停機按鈕上位機事故停機令動作后果分機組出口斷路器、分滅磁開關(guān)/逆變滅磁、投調(diào)速器緊急停機電磁閥、調(diào)用(dioyng)空轉(zhuǎn)-停機流程共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)功能水機保護(boh)功能機組事故停機

18、分類（2）緊急停機:機組二級過速（轉(zhuǎn)速140%）調(diào)速器事故低油壓剪斷銷剪斷、拐臂錯位/卡阻緊急停機按鈕（薩揚事故后，要求在中控室安裝緊急停機按鈕）上位機緊急停機令動作后果落快速閘門/關(guān)蝶閥、分機組出口斷路器、分滅磁開關(guān)/逆變滅磁、投調(diào)速器緊急停機電磁閥、調(diào)用空轉(zhuǎn)-停機流程共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能水機保護(boh)功能機組事故停機分類（3）主配拒動:機組一級過速（轉(zhuǎn)速115%且主配關(guān)方向未動作且導(dǎo)葉位置空載以上且斷路器在分）動作后果投事故配壓閥（過速限制器）、分機組出口斷路器、分滅磁開關(guān)/逆變滅磁、投調(diào)速器緊急停機電磁閥、調(diào)用空轉(zhuǎn)-停機流程共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)

19、功能流程的優(yōu)先級機組普通控制流程（操作人員控制啟動）事故停機控制流程（裝置自啟動、操作人員控制啟動）主配拒動控制流程（裝置自啟動）緊急停機控制流程（裝置自啟動、操作人員控制啟動）高優(yōu)先級流程中止低優(yōu)先級流程溫度保護：溫度測量方式溫度量模塊溫度測量裝置判斷溫度過高的處理方法：溫度值合法性判定（梯度(t d)）+溫度越限+單側(cè)相鄰點溫度過高溫度值合法性判定（梯度）+溫度越限+兩側(cè)相鄰點趨勢判定梯度判定：單位時間內(nèi)溫度變化小于定值目的：防止溫度保護誤動共四十一頁計算機監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)功能常規(guī)水機保護常規(guī)水機保護和LCU水機保護的關(guān)系并列：同時動作(dngzu)事故追憶記錄系統(tǒng)或指定設(shè)備在事故

20、發(fā)生過程中及發(fā)生前、后的工況（數(shù)據(jù)）共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能其他控制功能（1）PQ調(diào)節(jié)（PID）閉環(huán)調(diào)節(jié)，開環(huán)運行環(huán)是指信息的路徑閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出(shch)量對控制有直接影響的系統(tǒng)，即反饋控制系統(tǒng)?？陀^上講其輸出(shch)部分影響輸入。 開環(huán)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)輸出由輸入完全決定，輸出不影響輸入。共四十一頁計算機監(jiān)控系統(tǒng)(xtng)功能其他控制功能（2）自動發(fā)電控制AGCAutomatic Generation Control 在滿足輸入和限制的條件下以迅速、經(jīng)濟的方式自動控制整個電站的有功功率來滿足系統(tǒng)的需要。根據(jù)電力系統(tǒng)負荷和頻率要求實現(xiàn)全廠參加AGC機組的經(jīng)濟負荷分配并提出機組運行的優(yōu)化組合指導(dǎo)。具體表現(xiàn)為根據(jù)遠方調(diào)度下達的日負荷曲線或運行人員給定的全廠總有功功率實現(xiàn)電廠的經(jīng)濟調(diào)度。以省水多發(fā)為目標，在振動、汽蝕等條件的約束下確定在當時水頭下電站機組的運行臺數(shù)最佳組合，并按等