水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用與發(fā)展

水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用與開(kāi)展摘要計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)客戶化程度很高的自動(dòng)控制系統(tǒng)。本文表達(dá)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程、開(kāi)發(fā)內(nèi)容、功能以及相關(guān)子系統(tǒng)的組成；介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)程；并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)問(wèn)題和應(yīng)采取的技術(shù)措施進(jìn)展了討論。簡(jiǎn)述了水電廠"無(wú)人值班"或"少人值守"的技術(shù)條件。關(guān)鍵詞水電廠自動(dòng)化；開(kāi)發(fā)；開(kāi)展；技術(shù)問(wèn)題；技術(shù)措施；技術(shù)條件引言隨著水電廠"無(wú)人值班"或"少人值守"工作的開(kāi)展，以"廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)"為根底的電力體制改革的深化進(jìn)展。對(duì)水電廠的消費(fèi)運(yùn)行和管理提出了新的要求，也對(duì)水電廠自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是水電廠實(shí)現(xiàn)"無(wú)人值班"或"少人值守"的必備條件。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開(kāi)展，給水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論在構(gòu)造上還是在功能上，都提供了一個(gè)廣闊的開(kāi)展舞臺(tái)。水電廠自動(dòng)化工作也必須適應(yīng)新的形勢(shì)需要，有新的開(kāi)展。如今的水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)及電力電子為一體的綜合系統(tǒng)。不僅可以完成對(duì)單個(gè)電廠，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)流域、甚至跨流域的水電廠群的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和平安監(jiān)控。本文就如何開(kāi)發(fā)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)及自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面的技術(shù)問(wèn)題作一點(diǎn)討論。1、自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的組織過(guò)程1.1、用戶參與開(kāi)發(fā)過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般的機(jī)電產(chǎn)品，用戶參與其開(kāi)發(fā)過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)發(fā)揮其監(jiān)控功能非常必要。這是因?yàn)椋海Ｓ捎谟?jì)算機(jī)硬件的可擴(kuò)展性和軟件的靈敏性，使監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)造、規(guī)模、功能、性能等不可能統(tǒng)一，市場(chǎng)上沒(méi)有固定的系統(tǒng)可供購(gòu)置。＃用戶的要求差異性很大。電廠規(guī)模、重要性、設(shè)備狀況不同，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求就不同。電廠的管理形式和消費(fèi)技術(shù)人員參與開(kāi)發(fā)是將用戶的意圖、習(xí)慣和對(duì)自動(dòng)化的理解交融到產(chǎn)品中去的最好方式。＃參與開(kāi)發(fā)能使用戶最快地掌握系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)，有利于用戶對(duì)系統(tǒng)的晉級(jí)、改良、完善及維護(hù)，更好地使用系統(tǒng)各項(xiàng)功能。監(jiān)控系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到投運(yùn)一般要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：設(shè)計(jì)招標(biāo)、合同會(huì)談、成立結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)組、用戶數(shù)據(jù)文件搜集、開(kāi)發(fā)商設(shè)備采購(gòu)、系統(tǒng)集成與軟件開(kāi)發(fā)、出廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試、工廠試驗(yàn)及投運(yùn)等。用戶應(yīng)全過(guò)程參與，但真正參與開(kāi)發(fā)是在合同會(huì)談完畢和各項(xiàng)技術(shù)條件確定后開(kāi)場(chǎng)的，包括用戶數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備、系統(tǒng)集成與開(kāi)發(fā)。1.2、用戶數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)備監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的最大工作量在于系統(tǒng)的客戶化，而客戶化的好壞起決于用戶數(shù)據(jù)是否充分和準(zhǔn)確，因此用戶在同廠家開(kāi)發(fā)之前應(yīng)組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的搜集和準(zhǔn)備工作，消費(fèi)技術(shù)人員應(yīng)包括運(yùn)行人員、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員、自動(dòng)化技術(shù)人員。由運(yùn)行人員準(zhǔn)備的資料有：工作站監(jiān)控畫(huà)面、運(yùn)行報(bào)表、歷史記錄點(diǎn)定義、事件記錄報(bào)表、操作鍵盤(pán)定義、語(yǔ)音報(bào)警語(yǔ)句、及N-ALL傳呼定義、統(tǒng)計(jì)計(jì)算格式等等。由計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員準(zhǔn)備的資料有：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、IS系統(tǒng)操作系統(tǒng)平臺(tái)、IS系統(tǒng)和自動(dòng)化接口軟件、網(wǎng)橋、防火墻等。由自動(dòng)化技術(shù)人員準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)資料有：數(shù)據(jù)庫(kù)定義表、各項(xiàng)操作流程及防誤閉鎖條件、各LU的I/定義表、LU順控及自動(dòng)倒換流程、AG、AV控制參數(shù)和邊界條件、對(duì)外通信數(shù)據(jù)清單等。數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備工作一般約需3個(gè)月時(shí)間，對(duì)于尚未投產(chǎn)的新電廠，由于設(shè)備還未到位，其運(yùn)行狀況不明，圖紙資料不齊全，數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備工作可能需要幾年的時(shí)間。1.3、雙方結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)組聯(lián)絡(luò)會(huì)議結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)組一般應(yīng)有雙方技術(shù)人員和商務(wù)人員參加。首次聯(lián)絡(luò)會(huì)會(huì)議的主要內(nèi)容一般為：＃用戶通報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備情況，并提交有關(guān)資料；＃開(kāi)發(fā)商通報(bào)設(shè)備采購(gòu)情況，并就設(shè)備變更和系統(tǒng)集成方案征求用戶意見(jiàn)；＃雙方對(duì)合同的理解和技術(shù)澄清；＃確定開(kāi)發(fā)的組織方式和開(kāi)發(fā)的時(shí)間；＃在隨后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)合同要求和實(shí)際技術(shù)難度，可能還應(yīng)召開(kāi)1～3次結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)組聯(lián)絡(luò)會(huì)。1.4、系統(tǒng)的集成與軟件開(kāi)發(fā)＃硬件系統(tǒng)的集成，一方面是檢驗(yàn)合同文件所規(guī)定的系統(tǒng)構(gòu)造、硬件設(shè)備的可行性，另一方面也是為軟件開(kāi)發(fā)搭建平臺(tái)，這項(xiàng)工作應(yīng)由開(kāi)發(fā)商根據(jù)簡(jiǎn)化了的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造進(jìn)展。＃用戶應(yīng)成立廠開(kāi)發(fā)工作組，一般為5～15人組成，并指定工作組負(fù)責(zé)人。用戶工作組成員應(yīng)包括：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人員、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員和運(yùn)行經(jīng)歷豐富且具備一定計(jì)算機(jī)知識(shí)的運(yùn)行人員。開(kāi)發(fā)商應(yīng)提供給用程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并提供必要的培訓(xùn)。開(kāi)發(fā)過(guò)程中用戶工作組可獨(dú)立完成的開(kāi)發(fā)任務(wù)有：＃監(jiān)控畫(huà)面的編輯；＃運(yùn)行報(bào)表的編輯；＃實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)原文件的編輯；＃歷史數(shù)據(jù)庫(kù)原文件的編輯；＃各LU控制流程的編輯；＃對(duì)外通信數(shù)據(jù)模塊原文件的編輯，等等。用戶工作組可協(xié)助開(kāi)發(fā)商完成的開(kāi)發(fā)任務(wù)有：＃AG、AV控制流程；＃事件及報(bào)警記錄的定義；＃語(yǔ)音、報(bào)警和N-ALL信息的定義；＃主站操作流程及防誤操作閉鎖流程；＃歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等等?，F(xiàn)場(chǎng)用戶工作組應(yīng)定期反應(yīng)開(kāi)發(fā)進(jìn)度，全過(guò)程監(jiān)視工程的執(zhí)行，直到開(kāi)發(fā)工作完畢，并一同參與出廠驗(yàn)收。2、太平哨發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程介紹太平哨發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)始于1997年，開(kāi)發(fā)的工程范圍為計(jì)算機(jī)主站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、公用設(shè)備LU。該工程選定東北電科院自動(dòng)化所為合作伙伴，工程各階段的進(jìn)度如下：合作意向簽訂：1997年初自動(dòng)化改造方案和施工期進(jìn)度方案：1997年技術(shù)條件及合同擬定：1998年技術(shù)方案和設(shè)備選型：1998年現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備：1998年2～4月用戶工作組開(kāi)發(fā)：1998年5月～10月；1999年9月～12月〔1998年1號(hào)機(jī)組；1999年2～4號(hào)機(jī)組〕。第一臺(tái)LU連入新主站網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行：1998年10月系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：1999年11月～12月隨著試驗(yàn)的進(jìn)展，各項(xiàng)功能逐步投入使用。至1999年底，已能實(shí)現(xiàn)對(duì)四臺(tái)機(jī)組遙測(cè)、遙控和遙調(diào)。在該工程中，用戶參與開(kāi)發(fā)主要分兩個(gè)階段，第一階段為數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備階段，共有20余人參與，歷時(shí)3個(gè)月；第二階段為開(kāi)發(fā)階段，共有15人參與，歷時(shí)6個(gè)月。3、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)問(wèn)題討論監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)客戶化程度很高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性以及靈敏性等取決于客戶〔包括管理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、使用等〕的要求。在此就一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)展討論。3.1、監(jiān)控系統(tǒng)電源電廠控制層應(yīng)設(shè)有直流和交流控制電源，監(jiān)控系統(tǒng)的LU及外圍自動(dòng)化裝置宜采用交直流雙電源、互為備用、無(wú)擾切換的供電方式，電源裝置的電壓選擇應(yīng)保證正常情況下交流供電、直流備用，以減輕直流系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。運(yùn)行經(jīng)歷說(shuō)明，UPS在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用壽命很短，難以維護(hù)，不宜采用〔太平哨發(fā)電廠正在考慮改良直流供電電源〕。監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備〔工作站、效勞器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等〕的運(yùn)行環(huán)境要到達(dá)國(guó)家規(guī)定要求，采取交流＋UPS供電方式較好。3.2、監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器系統(tǒng)接口LU與上述自動(dòng)化裝置一般采用開(kāi)關(guān)量〔DI〕接口和通信兩種方式。對(duì)于DI方式，由于交換的信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，接線直觀，便于調(diào)試和故障查處。但接線較多，有些控制功能，例如有功和無(wú)功調(diào)節(jié)，必須在LU內(nèi)編制復(fù)雜的PID調(diào)節(jié)程序，如PID參數(shù)不當(dāng)還可能造成調(diào)節(jié)性能不佳?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用說(shuō)明，這種方式對(duì)無(wú)功/電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)尚能滿足要求，但對(duì)有功閉環(huán)調(diào)節(jié)，常常出現(xiàn)超調(diào)或調(diào)節(jié)不到位、或凋節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)等現(xiàn)象。上述三種自動(dòng)化裝置宜采用通信方式，LU直接將給定值傳送至電調(diào)和勵(lì)磁裝置，實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功的一次設(shè)定；LU通過(guò)通信鏈路獲得各個(gè)自動(dòng)化裝置的內(nèi)部詳細(xì)狀態(tài)和微機(jī)保護(hù)的事故追憶采樣值數(shù)據(jù)包〔假如微機(jī)保護(hù)有此功能的話〕。盡管監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器裝置存在接口聯(lián)絡(luò)，但各系統(tǒng)間應(yīng)保持相對(duì)獨(dú)立，并在通信上設(shè)置"互檢"和容錯(cuò)功能，一方故障不應(yīng)影響其它系統(tǒng)的正常運(yùn)行。上述裝置中直接作為控制和調(diào)節(jié)條件的信號(hào)〔例如主開(kāi)關(guān)狀態(tài)、機(jī)組轉(zhuǎn)速和機(jī)組狀態(tài)等〕不應(yīng)互相轉(zhuǎn)送利用，而應(yīng)通過(guò)高可靠的渠道直接從設(shè)備上采集。3.3、監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)地自動(dòng)控制回路和裝置的功能協(xié)調(diào)機(jī)組或公共輔助設(shè)備，例如冷卻水系統(tǒng)、壓油泵、深井泵、空壓機(jī)等，一般設(shè)有現(xiàn)地自動(dòng)控制裝置。處理現(xiàn)地自動(dòng)化與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系時(shí)，應(yīng)遵循現(xiàn)地自動(dòng)化為主的原那么，監(jiān)控系統(tǒng)那么通過(guò)開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集〔無(wú)需通信〕承當(dāng)監(jiān)視、后備控制的任務(wù)，一旦發(fā)生異常，那么發(fā)出信號(hào)，并通過(guò)獨(dú)立的信號(hào)采集進(jìn)展緊急控制。直流電源裝置也應(yīng)視為現(xiàn)地自動(dòng)裝置，監(jiān)控系統(tǒng)只對(duì)直流系統(tǒng)和電源裝置的工作狀態(tài)進(jìn)展監(jiān)視，不參與控制。無(wú)需建立網(wǎng)絡(luò)或串行通信聯(lián)絡(luò)。3.4、事件記錄與故障錄波的考慮事件記錄與故障錄波裝置都是運(yùn)行和事故分析的手段。事件記錄一般集成在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，但由于采樣速度、內(nèi)存等限制往往不能提供足以用來(lái)分析事故的波形；故障錄波一般用在開(kāi)關(guān)站，作為線路故障數(shù)據(jù)的采集和分析工具。機(jī)組不必配置故障錄波器，因?yàn)榕渲霉收箱洸ㄆ鲿?huì)導(dǎo)致信號(hào)的重復(fù)采集，使二次回路和電纜布置復(fù)雜化，而且不可能搜集太全的信號(hào)〔有些設(shè)備的關(guān)鍵量、中間計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)無(wú)法提供接口〕。將事故記錄與故障錄波功能分別由監(jiān)控系統(tǒng)和具有快速交流采樣功能的微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器等分擔(dān)較為合理。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器具有判別故障、存儲(chǔ)、對(duì)時(shí)等功能。3.5、信號(hào)返回屏的考慮信號(hào)返回屏是電廠實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和控制的重要人機(jī)交流界面，由于顯示直觀、明晰可靠，畫(huà)面和各儀表、元件位置固定，對(duì)運(yùn)行值班非常方便，尤其是事故情況下，運(yùn)行人員對(duì)全廠的狀況一目廠然，其作用是計(jì)算機(jī)屏幕不可替代的〔采用大屏幕電視或投影替代也是不可取的〕。信號(hào)返回屏宜考慮采用一些指針儀表，以反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程〔例如系統(tǒng)振蕩〕。3.6、工業(yè)電視、消防報(bào)警、保安、故障錄波器及IS的接入鑒于監(jiān)控系統(tǒng)在電廠運(yùn)行控制中的突出地位，其接入系統(tǒng)越少越好，信息交換量不大時(shí)，為了保證各個(gè)系統(tǒng)的平安運(yùn)行，能采用I/接入的決不采用通信連接。對(duì)工業(yè)電視，由于圖像信號(hào)數(shù)據(jù)量大，占用網(wǎng)絡(luò)資源多，不應(yīng)通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)傳送，而應(yīng)自成網(wǎng)絡(luò)，在控制室設(shè)置工業(yè)電視專(zhuān)用RT。但假如工業(yè)電視要實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)聯(lián)控切換功能，仍應(yīng)以通信方式接入監(jiān)控系統(tǒng)，通信鏈路上僅從監(jiān)控系統(tǒng)單向傳送用于圖像自動(dòng)聯(lián)控切換的信息。而工業(yè)電視與電廠管理信息系統(tǒng)〔IS〕應(yīng)聯(lián)網(wǎng)，以便受權(quán)用戶進(jìn)展圖像訪問(wèn)。消防報(bào)警對(duì)運(yùn)行監(jiān)視非常重要，其數(shù)據(jù)量不大，因此接入監(jiān)控系統(tǒng)比擬合理。消防報(bào)警火情信號(hào)和保安監(jiān)視信號(hào)可轉(zhuǎn)送給工業(yè)電視系統(tǒng)，進(jìn)展圖像自動(dòng)聯(lián)控切換。故障錄波器為大容量數(shù)據(jù)采集和記錄分析設(shè)備，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)作用不強(qiáng)，離線分析的成分較多，應(yīng)各自自成系統(tǒng)，并建立各自的中心分析站。從運(yùn)行管理形式看，電廠實(shí)現(xiàn)"無(wú)人值班"或"少人值守"后，控制室運(yùn)行人員很少，而這兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析工作非常費(fèi)時(shí)，專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，不合適運(yùn)行值班人員操作；假如兩系統(tǒng)與IS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)僅通過(guò)I/對(duì)其故障和動(dòng)作等情況進(jìn)展監(jiān)視。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員通過(guò)IS即可訪問(wèn)兩系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程管理功能。為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)發(fā)電與電廠管理相結(jié)合，IS應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。由于IS用戶多，IS上數(shù)據(jù)多種多樣，為平安起見(jiàn)，兩網(wǎng)之間除采取防火墻等隔離措施外，還應(yīng)采用單向數(shù)據(jù)流〔從監(jiān)控系統(tǒng)流向IS〕，控制室設(shè)置專(zhuān)用IS終端。4、自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)展水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)由I/設(shè)備(傳感器和執(zhí)行器)、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開(kāi)場(chǎng)的，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)程以及典型系統(tǒng)的應(yīng)用如表1所示：表1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)展過(guò)程表4.1、功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)以單功能微機(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專(zhuān)門(mén)采集開(kāi)關(guān)量，有的微機(jī)裝置專(zhuān)采集模擬量，有的微機(jī)裝置專(zhuān)門(mén)進(jìn)展控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)展了一些有益的嘗試，但從形式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。4.2、以設(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PL裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LU。LU無(wú)法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LU都裝備PU〔中央處理器〕接入以太網(wǎng)，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，尚不能形成理想的開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境。4.3、基于開(kāi)放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來(lái)越復(fù)雜和龐大，軟件開(kāi)發(fā)的投入也越來(lái)越大，如何使這些宏大的資源不僅在這一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：TP/IP、PSIX、SQL、DB、JDB、P等?；陂_(kāi)放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開(kāi)放系統(tǒng)特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開(kāi)放系統(tǒng)為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。4.4、基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)開(kāi)展迅速，給軟件開(kāi)發(fā)提供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)開(kāi)展到如今除了遵循開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如：SUN公司的JavaRI、irsft公司的/D。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電廠運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開(kāi)關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言選擇到用戶界面等一系列過(guò)程都根據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟睢⒃敲春图夹g(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來(lái)使用和維護(hù)上的極大方便。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.5、水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)措施水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)必須具備完備的硬件構(gòu)造，開(kāi)放的軟件平臺(tái)和強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)。5.1、系統(tǒng)構(gòu)造目前監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)造根本上以面向網(wǎng)絡(luò)為根底，系統(tǒng)級(jí)設(shè)備大多采用Ethernet或FDDI等通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接高性能的微機(jī)、工作站和效勞器，在被控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)那么較多地采用PL或智能現(xiàn)地控制單元，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與根底層的智能I/設(shè)備、智能儀表、遠(yuǎn)程I/等相聯(lián)接，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)，與廠級(jí)系統(tǒng)結(jié)合形成整個(gè)控制系統(tǒng)。隨著平安消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)管理及電力市場(chǎng)等功能的擴(kuò)展，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的才能也提出了更高的要求，在系統(tǒng)級(jí)設(shè)備中64位的工作站、效勞器的選用已是絕大多數(shù)系統(tǒng)的必然選擇，Intel公司的64位TitaniuPU和微軟公司64位inds操作系統(tǒng)也即將推出，它將帶給基于P和inds平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)用戶以宏大的尋址空間和遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于32位P的強(qiáng)大運(yùn)算處理才能。高速交換式以太網(wǎng)〔100bit/srlGbit/s〕技術(shù)的開(kāi)展克制了以往低速以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)應(yīng)用上的缺乏，其更具開(kāi)放性的標(biāo)準(zhǔn)，眾多消費(fèi)廠商的支持，使其無(wú)論是在設(shè)備的選購(gòu)，產(chǎn)品的更換、產(chǎn)品的價(jià)格、硬軟件的可移植性等諸多方面都比FDDI等其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的甚至是無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于現(xiàn)地控制單元，智能控制器加上現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)是一個(gè)好的開(kāi)展趨勢(shì)，根據(jù)IE標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分枝構(gòu)造的通信網(wǎng)絡(luò)。它具有如下技術(shù)特點(diǎn)：＃系統(tǒng)開(kāi)放性；＃互可操作性與可用性；＃現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性；＃系統(tǒng)構(gòu)造的高度分散性；＃對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。機(jī)組容量變大、控制信息量增多，控制任務(wù)功能增加，控制負(fù)荷加重、網(wǎng)絡(luò)通信故障都會(huì)造成現(xiàn)地控制單元控制才能的降低。針對(duì)水電廠被控制對(duì)象分散的特點(diǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)總線將分散在現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表、智能I/、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能變送器、智能控制器連接成一體。正好表達(dá)了分散控制的特點(diǎn)，進(jìn)步了系統(tǒng)的自治性和可靠性，節(jié)省了大量信號(hào)電纜和控制電纜。所以說(shuō)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)較適應(yīng)分布式、開(kāi)放式的開(kāi)展趨勢(shì)。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要是要有分散在被控對(duì)象現(xiàn)場(chǎng)的智能傳感器、智能儀表、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支持，而目前在水電廠中這些還是大量的舊式裝備。只能逐步過(guò)渡，最后取代舊式的數(shù)字/模擬混合裝備和技術(shù)，形成全新的全數(shù)字式系統(tǒng)。5.2、軟件系統(tǒng)平臺(tái)5.2.1、支持軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件包向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)展為適應(yīng)開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的開(kāi)展技術(shù)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺(tái)和應(yīng)用軟件包應(yīng)更趨向于通用化、開(kāi)放化和標(biāo)準(zhǔn)化。從電力行業(yè)高可靠性的要求出發(fā)，在大中型水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的UNIX操作系統(tǒng)等得到廣泛的應(yīng)用，中小型水電廠因較多采用P構(gòu)架的計(jì)算機(jī)，所以較多地采用inds操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)方面由于商用數(shù)據(jù)庫(kù)在電力消費(fèi)控制的實(shí)時(shí)性上還難以充分滿足要求，專(zhuān)有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)＋商用的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)形式，這是目前較為普遍的結(jié)合方式。由于部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的專(zhuān)用性帶來(lái)了數(shù)據(jù)變換的不便，在現(xiàn)今電力行業(yè)推進(jìn)信息化和數(shù)字化建立的大背景下它的不適應(yīng)性就凸現(xiàn)出來(lái)，較好的方法是遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)，使大家可在統(tǒng)一的"數(shù)字總線"上便捷地進(jìn)展數(shù)據(jù)交換。5.2.2、eb、Java等新技術(shù)的應(yīng)用eb及面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來(lái)越多地引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。筆者理解到南瑞自控新近開(kāi)發(fā)的N-2000監(jiān)控系統(tǒng)，全面采用了面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)技術(shù)，人機(jī)界面采用跨平臺(tái)的Java來(lái)實(shí)現(xiàn)，它不僅給用戶提供了更加方便地進(jìn)展可編程二次開(kāi)發(fā)的功能豐富多彩的界面，而且由于eb、Java等技術(shù)的采用，前臺(tái)操作員站的應(yīng)用支撐軟件大大減少，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的"瘦客戶機(jī)"。如在大中型電廠用高性能的UNIX工作站或效勞器作為全系統(tǒng)的主控機(jī)和數(shù)據(jù)效勞器，而用P機(jī)作為操作員站，由Java一次編譯，多處運(yùn)行的特性，不僅可輕松地在操作員站和主處理器等監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)獲得同樣的人機(jī)界面，加上Internet/Intranet和eb技術(shù)的支持，更可在廠指導(dǎo)辦公室、總工辦公室和消費(fèi)等部門(mén)任何聯(lián)網(wǎng)的地方直接閱讀到同樣的界面，甚至于在任何地點(diǎn)經(jīng)接入后的微機(jī)也可以閱讀到同樣的界面〔為保證平安需增加必要的平安措施〕。5.2.3、功能強(qiáng)大的組態(tài)工具用戶無(wú)需對(duì)操作系統(tǒng)命令深化理解，也不需要復(fù)雜的編程技巧，不管是在UNIX系統(tǒng)上還是在inds系統(tǒng)上，都可通過(guò)組態(tài)界面非常方便地完成：＃數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)定義；＃對(duì)象定義；?，F(xiàn)地控制單元的各種模件定義；＃處理算法定義；＃通信端口；＃通信協(xié)義的定義。順序控制流程生成、檢測(cè)、加載等各種功能的應(yīng)用定義以及維護(hù)，很多功能只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)展選擇，既快捷方便，又防止了使用編輯程序產(chǎn)生的輸入錯(cuò)誤，真正表達(dá)主系統(tǒng)效勞的面向?qū)ο蟆⒖煽?、開(kāi)放、友好、可擴(kuò)展和透明化。5.3、強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)展到今天，其性能越來(lái)越高，其應(yīng)用也就越來(lái)越廣泛。隨著無(wú)人值班工作向縱深開(kāi)展，也向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論是系統(tǒng)構(gòu)造上，還是功能上都提出了更高的要求，現(xiàn)就幾個(gè)方面說(shuō)明如下：5.3.1、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)際上是監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，只是將原來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)中需要?dú)v史保存的數(shù)據(jù)、事件和相關(guān)信息進(jìn)展分門(mén)別類(lèi)的存放在商用數(shù)據(jù)庫(kù)中，供需要時(shí)進(jìn)展查詢、打印或備份。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以單獨(dú)的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有美觀的人機(jī)界面，方便的操作方式和豐富多彩的顯示形式。這樣的配置既減輕了監(jiān)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，減化了監(jiān)控系統(tǒng)的軟件復(fù)雜性，增加了監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，還能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口SQL、DB、JDB等與其他系統(tǒng)互連，如IS系統(tǒng)。5.3.2、電能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水電廠中每臺(tái)發(fā)電機(jī)、每條線路甚至每臺(tái)主變都安裝了電度量表，傳統(tǒng)的電度量采集一般采用由電度量表輸出電度量脈沖到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)節(jié)比擬多，在監(jiān)控系統(tǒng)中必須設(shè)定電度量初值，一旦有設(shè)備退出工作或工作不正常，電度量測(cè)量就有誤差或以前的測(cè)量值喪失，需要重新設(shè)定其初值，這種方法實(shí)際上無(wú)法保證電度量監(jiān)測(cè)的結(jié)果正確性，而且維護(hù)的工作量也很大。目前，市場(chǎng)上有一種智能電度量表，它具有智能通信接口。這種電度量表能完好地保存電度量數(shù)據(jù)，并隨時(shí)可以通過(guò)通信接口獲得電度量數(shù)據(jù)。因此，以這種電度量表為根底，通過(guò)電度量表的通信接口，回聚在一起，裝備歷史數(shù)據(jù)管理功能的計(jì)算機(jī)就可以形成電度量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以相對(duì)獨(dú)立，也可以與監(jiān)控系統(tǒng)互相通信，實(shí)現(xiàn)信息共享，為水電廠運(yùn)行管理提供可靠根據(jù)。5.3.3、效率檢測(cè)系統(tǒng)水輪機(jī)效率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的作用。水輪機(jī)的在線監(jiān)測(cè)既可用于水電廠機(jī)組在安裝開(kāi)工或大修完畢后的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)，以便檢查設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修質(zhì)量是否滿足要求，又能通過(guò)對(duì)機(jī)組運(yùn)行性能進(jìn)展長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，提供在不同的水流和工況條件下水輪機(jī)性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為確定電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)和負(fù)荷優(yōu)化分配以及機(jī)組的狀態(tài)檢修等提供參考。因此，水輪機(jī)效率在線檢測(cè)一直是實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)考核和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重大科技攻關(guān)課題。但是多年來(lái)，一方面由于流量的在線檢測(cè)技術(shù)還未能得到廣泛的推廣應(yīng)用，另外，由于種種原因的限制，也使效率測(cè)試難以在電廠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此盡管隨著計(jì)算機(jī)、通信、信息及測(cè)控等一系列新技術(shù)的迅速開(kāi)展和在電廠的廣泛應(yīng)用，給效率在線檢測(cè)工程的開(kāi)發(fā)提供了成熟的技術(shù)基矗當(dāng)前，以廠網(wǎng)分開(kāi)為根底的電力體制改革方案已經(jīng)出臺(tái)，電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)亦將成為必然的開(kāi)展趨勢(shì)。因此，在保證平安運(yùn)行，滿足電力系統(tǒng)要求的根底上，不斷進(jìn)步水資源利用率和設(shè)備可用率，減少運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，已成為每個(gè)電廠迫切需要開(kāi)展的工作。5.3.4、運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)面對(duì)著實(shí)際的運(yùn)行設(shè)備，肯定不能在上面隨意操作，否那么會(huì)出現(xiàn)誤操作行為，造成事故，任何水電廠都不希望出現(xiàn)這種情況。那么一些操作不熟煉或新來(lái)的運(yùn)行人員，如何讓他們盡快熟悉環(huán)境，進(jìn)步操作程度，進(jìn)入角色。除了可以進(jìn)展培訓(xùn)、實(shí)習(xí)、考試等形式熟悉業(yè)務(wù)外，應(yīng)該有一個(gè)讓運(yùn)行人員實(shí)際動(dòng)手操作的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。培訓(xùn)仿真系統(tǒng)可作為對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的補(bǔ)充，任何重要的控制操作或復(fù)雜的操作，應(yīng)該在培訓(xùn)仿真系統(tǒng)上驗(yàn)證一次，保證操作的完好性和正確性，確保水電廠運(yùn)行的平安。5.3.5、狀態(tài)檢修系統(tǒng)這是水電廠熱門(mén)的課題，設(shè)備狀態(tài)檢修和設(shè)備運(yùn)行壽命評(píng)估，既是設(shè)備檢修工作開(kāi)展的必然趨勢(shì)，也是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。狀態(tài)檢測(cè)主要利用現(xiàn)代化先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和分析技術(shù)對(duì)水電廠主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量，如：機(jī)組的振動(dòng)和擺度，發(fā)電機(jī)絕緣，定子部分放電，變壓器絕緣等數(shù)據(jù)進(jìn)展在線實(shí)時(shí)采集和監(jiān)視，經(jīng)過(guò)集合了現(xiàn)場(chǎng)積累的運(yùn)行、檢修、試驗(yàn)資料和專(zhuān)家經(jīng)歷的智能〔專(zhuān)家〕系統(tǒng)綜合分析，從而對(duì)設(shè)備可能存在的機(jī)械、水力、電氣等問(wèn)題作出一個(gè)貼近實(shí)際的評(píng)估。要作出一個(gè)較準(zhǔn)確的評(píng)估目前尚有很大的難度，國(guó)內(nèi)外都已做了大量的嘗試性工作，獲得了一定的經(jīng)歷。在施行中，它也作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，但目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)水電廠都有了較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，集聚了大量監(jiān)測(cè)設(shè)備，從節(jié)省投資與實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，狀態(tài)檢修系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間有大量的數(shù)據(jù)需要共享，在考慮狀態(tài)檢修系統(tǒng)時(shí)應(yīng)與已建成的監(jiān)控系統(tǒng)作統(tǒng)籌考慮，使兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既可省去一些重復(fù)部件的投資，又可以使運(yùn)行管理人員在執(zhí)行實(shí)時(shí)消費(fèi)控制時(shí)，隨時(shí)監(jiān)視到消費(fèi)設(shè)備的安康狀態(tài)，讓安康狀態(tài)良好的設(shè)備充分發(fā)揮潛力，讓處于亞安康狀態(tài)的設(shè)備減荷承當(dāng)適當(dāng)?shù)墓ぷ髫?fù)荷，而讓安康狀態(tài)有問(wèn)題或趨于出問(wèn)題的設(shè)備及時(shí)得到維修。5.3.6、消費(fèi)管理系統(tǒng)目前，雖然許多電廠都有了功能較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但因種種原因還有部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)信號(hào)無(wú)法輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中完成自動(dòng)監(jiān)視。所以設(shè)備的巡檢工作是必不可少的。為了加強(qiáng)巡檢工作的管理和進(jìn)步巡檢工作的質(zhì)量，可通過(guò)消費(fèi)管理信息子系統(tǒng)，在當(dāng)班巡檢人員出發(fā)前開(kāi)列出巡檢道路，查看設(shè)備運(yùn)行情況，記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，巡檢工作完成后,輸入相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等信息傳輸至消費(fèi)管理信息系統(tǒng)，進(jìn)展分析比照，并記入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)備查。按照技術(shù)規(guī)程要求，電廠在執(zhí)行設(shè)備操作或維護(hù)時(shí)必須辦理相應(yīng)的一次、二次工作票。這些工作也可以借助消費(fèi)管理信息子系統(tǒng)來(lái)完成。各相關(guān)部門(mén)計(jì)算機(jī)連入該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)后，就不必拿著工作票來(lái)回去簽票、消票了。它完全成了數(shù)字化傳輸，省時(shí)省力，并可隨時(shí)對(duì)簽票、消票的詳情進(jìn)展實(shí)時(shí)和歷史的查詢。消費(fèi)管理信息系統(tǒng)完成的工作還包括：運(yùn)行值長(zhǎng)日志，智能操作票〔可由消費(fèi)管理信息子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)展分析，并經(jīng)過(guò)平安閉鎖條件檢查〕，設(shè)備缺陷管理，運(yùn)行臺(tái)帳等。5.3.7、智能報(bào)警效勞系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)，按照告警信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別和被通知者的處理優(yōu)先級(jí)，提供實(shí)時(shí)智能報(bào)警通知，把消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的事件經(jīng)過(guò)智能化的處理，通過(guò)內(nèi)部通信系統(tǒng)、、尋呼、挪動(dòng)通信等多種通信手段，以最快的速度把報(bào)警信息傳遞給相關(guān)的人員，以便他們及時(shí)作出對(duì)事件的響應(yīng)。它不僅是一個(gè)智能的可通過(guò)各種通訊工具報(bào)警的系統(tǒng)，而且還是一個(gè)功能強(qiáng)大的交互