水電廠計算機監(jiān)控課件

水電廠計算機監(jiān)控主講：余波副教授水電廠計算機監(jiān)控參考教材：陳光大.計算機監(jiān)控系統(tǒng).武漢水利電力大學出版社

王定一.水電廠計算機監(jiān)視與控制.中國電力出版社DL/T5065-1996

水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定課程內(nèi)容水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能指標數(shù)據(jù)采集和處理微機調(diào)速器勵磁調(diào)節(jié)器LCU人機聯(lián)系A(chǔ)GC和AVC通訊技術(shù)電廠控制級梯級水電廠的控制1.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況一、實現(xiàn)水電廠計算機監(jiān)控緣由提高電廠自動化水平、保證安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行電廠規(guī)模大，功能復(fù)雜計算機技術(shù)發(fā)展日臻完善1.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況二、國外發(fā)展概況二十世紀70年代取得實質(zhì)性進展，出現(xiàn)了計算機控制的水電廠。先是由一臺計算機實現(xiàn)對主要工況的監(jiān)視和操作，逐步進入到由多臺小型機實現(xiàn)閉環(huán)控制。法國基本上實現(xiàn)了無經(jīng)常值班人員，大廠采用在家值班方式。梯級實現(xiàn)集中監(jiān)控、聯(lián)合調(diào)度。日本大部分實現(xiàn)無人值班，廠級控制規(guī)模不大，而設(shè)有規(guī)模較大的地區(qū)控制所。美國大小電站多，大型電站采用龐大的功能復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。二十世紀70年代就采用分層分布控制事件分辨率達1ms?，F(xiàn)廣泛采用監(jiān)控系統(tǒng)1.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況二、國外發(fā)展概況美國大小電站多，大型電站采用龐大的功能復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。二十世紀70年代就采用分層分布控制事件分辨率達1ms?，F(xiàn)廣泛采用微機監(jiān)控系統(tǒng)。由于水電廠在系統(tǒng)中地位重要，都保留少量值班人員。加拿大由于電廠容量大，氣候環(huán)境惡劣，人少，監(jiān)控系統(tǒng)水平較高。1.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展概況二、國內(nèi)發(fā)展概況二十世紀70年代末起步。南自、長辦、華工開始對葛洲壩監(jiān)控系統(tǒng)的研究。水科院開始對富春江監(jiān)控系統(tǒng)的研究。天傳所開始對永定河梯級監(jiān)控系統(tǒng)的研究。同時大力開展引進工作近十年成效顯著，達到國際90年代水平。典型代表：EC2000、NC2000、H90001.2水電廠計算機監(jiān)控方式的演變一、常規(guī)為主，計算機為輔（CASC）計算機可靠性受置疑、性價比低，電廠直接控制功能由常規(guī)控制完成，計算機僅作監(jiān)視、記錄、打印和一些離線處理。功能少性能低，自動化水平提高有障礙。代表：富春江自動化一期（20世紀80年代上半期）。1.2水電廠計算機監(jiān)控方式的演變二、計算機和常規(guī)雙重監(jiān)控（CCSC）計算機可靠性有所提高、性價比有所改善，電廠同時配置相互獨立的計算機監(jiān)控系統(tǒng)和常規(guī)控制系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)可切換，互為備用。（新建廠不采用）原因：心理障礙，人員習慣；計算機系統(tǒng)檢修時可啟用常規(guī)系統(tǒng)；對已有常規(guī)系統(tǒng)的電站改造容易。缺點：投資大、二次接線復(fù)雜可靠性反而低代表：葛洲壩大江、龍羊峽。1.2水電廠計算機監(jiān)控方式的演變四、全計算機監(jiān)控方式CBSC方式的延伸，是以計算機為唯一監(jiān)控設(shè)備的全計算機監(jiān)控方式。特點：中控室無常規(guī)集中控制設(shè)備，機旁無自動操作盤，不考慮機旁自動操作。系統(tǒng)可靠性、冗余度要求極高。代表：隔河巖水電廠。1.2水電廠計算機監(jiān)控方式的演變五、趨勢狀態(tài)檢修控制、維護和管理集成系統(tǒng)1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能與裝機容量、臺數(shù)、電廠在系統(tǒng)中的地位和承擔的任務(wù)有關(guān)。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能二、開關(guān)量監(jiān)視記錄和事件順序記錄（SOE）

開關(guān)量：機組工況、開關(guān)位置、事故故障信號事件順序記錄：對重要信號動作順序的記錄，便于事故分析。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能三、事故追憶和故障錄波

發(fā)生事故時，對一些與事故有關(guān)的參數(shù)的歷史值和事故期間的采樣值進行顯示和打印。如線路及機組的電壓、電流和頻率。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能四、正常的控制和操作機組工況轉(zhuǎn)換；同期；倒閘操作；功率調(diào)節(jié)；輔助設(shè)備控制等。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能六、自動發(fā)電控制（AGC）在滿足各項限制條件的前提下，以迅速、經(jīng)濟的方式控制整個水電廠的有功功率來滿足電力系統(tǒng)的需要。主要內(nèi)容：計算最佳運行臺數(shù)和組合；確定運行機組臺號；運行機組間的負荷經(jīng)濟分配；校核各項限制條件。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能七、自動電壓控制（AVC）在滿足電廠和機組各種安全約束條件下，比較高壓母線電壓實測值和設(shè)定值，根據(jù)不同運行工況對全廠的機組做出實時決策（改變勵磁），或改變聯(lián)絡(luò)變壓器分接頭有載調(diào)節(jié)位置，以維持高壓母線電壓設(shè)定值，并合理分配廠內(nèi)各機組的無功功率，盡量減少水電廠的功率消耗。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能八、人機接口（HMI）是運行人員監(jiān)控全廠生產(chǎn)過程，維修人員管理、維護、開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的必需手段。主要內(nèi)容：系統(tǒng)控制權(quán)的設(shè)置和切換；機組及重要設(shè)備的狀態(tài)設(shè)置；測點和設(shè)備的投運；參數(shù)整定值和限值的修改；電廠運行方式的設(shè)置和切換；調(diào)各種畫面；各類打印和報表；操作票顯示和在線修改；機組啟停和工況轉(zhuǎn)換操作；斷路器及隔離開關(guān)的開斷、關(guān)合操作；機組有功無功的調(diào)整；AGC和AVC功能設(shè)置和參數(shù)設(shè)定；故障和事件報警處理。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能十、自診斷及時發(fā)現(xiàn)自身故障并指出故障部位。當監(jiān)控系統(tǒng)程序鎖死或失控時，自動恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)。1.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能十一、仿真培訓在不涉及電廠生產(chǎn)設(shè)備的情況下，對電廠運行和檢修人員進行基本知識技能、模擬操作和事故處理等方面的培訓，以提高水電廠人員的素質(zhì)，保證水電廠安全運行。代表：委內(nèi)瑞拉古里水電廠、中國葛洲壩水電廠。1.4實現(xiàn)計算機監(jiān)控可取得的效益二、實現(xiàn)經(jīng)濟運行

通過AGC可優(yōu)化電廠、機組的工作狀態(tài)，達到多發(fā)

電，少耗水的目的。1.4實現(xiàn)計算機監(jiān)控可取得的效益三、減少運行值班人員

強大的數(shù)采和處理能力減少了人的工作強度和工作量。因此可大大減少運行值班人員，相應(yīng)的生活和文化設(shè)施也大大減少。最終走向少人和無人值班。1.5少人值班和“無人值班”(少人值守)問題一、客觀上需要

水電廠大多位置偏遠、工作生活環(huán)境差；附屬設(shè)施多，人員膨脹厲害；社會進步對人精神文化方面的沖擊；技術(shù)人員流失嚴重；電廠、機組容量增大，功能復(fù)雜。1.5少人值班和“無人值班”(少人值守)問題二、無人值班和“無人值班”(少人值守)的含義

無人值班在家值班和遠方集中值班；定期巡視或有事應(yīng)召?！盁o人值班”(少人值守)值班人員在廠外，廠內(nèi)保留少數(shù)“值守”人員進行日常維護、巡視檢查、檢修管理、現(xiàn)場緊急事故處理等。1.5少人值班和“無人值班”(少人值守)問題三、國內(nèi)外情況

國外以法國為代表國內(nèi)逐步開始實施1.5少人值班和“無人值班”(少人值守)問題四、實現(xiàn)無人值班和“無人值班”(少人值守)的條件和方式條件：主輔設(shè)備安全可靠，能長期穩(wěn)定運行；基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)完善可靠；已建立全廠自動化系統(tǒng)，能監(jiān)、控、錄；素質(zhì)良好的運行人員隊伍；完整的科學管理制度。1.5少人值班和“無人值班”(少人值守)問題四、實現(xiàn)無人值班和“無人值班”(少人值守)的條件和方式方式：梯調(diào)集中控制，各廠實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）；上級調(diào)度所直接監(jiān)控水電廠，實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）；小廠按流量（水位）或日負荷曲線自動運行，實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）；第二章水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能指標2.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演變2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)2.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的幾種實用模式2.4水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求和主要性能指標2.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演變一、集中式監(jiān)控系統(tǒng)全廠由一臺或兩臺計算機進行集中監(jiān)控。備用方式：冷備用方式；溫備用方式；熱備用方式特點：計算機負荷重可靠性低，故障影響面大。電纜多，故障多。典型：20世紀70年代美國石河段水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)。適用于容量小、臺數(shù)少、控制功能簡單的電廠。2.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演變二、功能分散式監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能由多臺計算機分別完成。如：數(shù)采機；調(diào)整控制機；事件記錄機；通訊機。由于功能分散，計算機負荷小，可采用微機系統(tǒng)。仍然存在信息過于集中的缺點。一旦某單工設(shè)備出現(xiàn)故障，有可能全廠功能因此將全部喪失。2.1水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演變?nèi)⒎謱臃植际奖O(jiān)控系統(tǒng)分布式監(jiān)控系統(tǒng)是按控制對象進行分散，（如：機組；開關(guān)站；公用設(shè)備；閘門等）。并按控制對象設(shè)置單獨的控制單元（LCU）。同時分布式系統(tǒng)與分層系統(tǒng)結(jié)合——將現(xiàn)地控制單元組成為現(xiàn)地控制級（層），另外再設(shè)置電廠級（層）監(jiān)控系統(tǒng)負責全廠性的功能，從而構(gòu)成分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。特點：某機組LCU故障，不影響全廠運行；信息分布而不是集中處理，電纜敷設(shè)少。2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)一、分層控制的優(yōu)、缺點底層不涉及全系統(tǒng)性的功能，響應(yīng)快，減輕控制中心負擔；系統(tǒng)某部分故障不易波及全部，分層之間還可相互備用；信息傳送量少，電纜少，控制、傳輸設(shè)備要求低，系統(tǒng)價格下降；變更和擴展性強，可分階段實施；計算機多而配置能更好地與功能要求相適應(yīng)；整個系統(tǒng)控制較復(fù)雜，通常須采取迭代式控制；系統(tǒng)軟件復(fù)雜，需要很好協(xié)調(diào)。2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)二、水電廠的分層控制

水電廠是龐大的電力系統(tǒng)的分層控制系統(tǒng)中的基層。但是因其本身的復(fù)雜性也采用分層控制。水電廠分層控制模型：驅(qū)動層功能組控制層機組控制層電廠控制層2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)三、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題水電廠的分層分布式控制通常采用計算機局域網(wǎng)進行相互之間的信息交換。其速度快、糾錯力強、可靠性高、擴充性好、傳輸距離長、支持用戶量大、投資低。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：星形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)總線網(wǎng)2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)四、開放式系統(tǒng)問題定義：不同廠家的設(shè)備可以通過其設(shè)備特征對系統(tǒng)是透明的方式在功能上實現(xiàn)集成。中心點：遵守共同的軟件接口、網(wǎng)絡(luò)通訊接口、用戶操作接口等標準（IEEE、ISO、IEC）特點：體系結(jié)構(gòu)模塊化；模塊接口標準化；功能處理分布化；應(yīng)用軟件可移植；不同系統(tǒng)之間可操作。優(yōu)點：系統(tǒng)的開放性、可升級性、可擴展性，系統(tǒng)升級換代的低成本。2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)五、分布式人機工作站過去：采用終端式人機工作站。主機負荷大，距離短、速度受影響，工作站數(shù)量受硬件限制。現(xiàn)在：采用基于網(wǎng)絡(luò)通訊和微機的分布式人機工作站。克服了上述缺點。2.2水電廠的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)六、開放式分層全分布式系統(tǒng)主要是以分布式數(shù)據(jù)庫為特征。2.3水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)

的幾種實用模式

見p24～p322.4水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)

的基本要求和主要性能指標一、實時性（即響應(yīng)速度）

數(shù)采時間；人機接口響應(yīng)時間；現(xiàn)地單元響應(yīng)命令時間；AGC/AVC執(zhí)行周期；雙機切換時間。2.4水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)

的基本要求和主要性能指標二、可靠性/可利用率

事故平均間隔時間（MTBF）；平均停運時間（MDT）；平均檢修時間（MTTR）；可利用率A=MTBF/（MTBF+MDT）。2.4水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)

的基本要求和主要性能指標三、可維修性四、系統(tǒng)安全性五、可適應(yīng)性或可擴展性六、簡單性和經(jīng)濟性七、使用壽命

第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.1數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)分類3.2水電廠信息源及其特征3.3水電廠數(shù)據(jù)采集要求3.4數(shù)據(jù)處理要求3.5傳感器、變送器3.6數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.1數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)分類

通常按照信號性質(zhì)的不同把它們分為：模擬量（電氣、非電氣、溫度）開關(guān)量（中斷型開關(guān)量、非中斷型開關(guān)量）脈沖量、數(shù)字量第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.2水電廠信息源及其特征水電廠信息源分類方法可按設(shè)備分布位置、設(shè)備對象或控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行劃分。尤以按設(shè)備對象劃分最普遍。如：發(fā)電電動機、勵磁系統(tǒng)、發(fā)電機端和中性點、變壓器、斷路器和開關(guān)、水輪機/水泵、調(diào)速系統(tǒng)、引水系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、全廠公用設(shè)備、開關(guān)站、外部系統(tǒng)等。

（信息源特征同3.1）第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.3水電廠數(shù)據(jù)采集要求一、實時性對各類信息的采集有不同的采樣周期。二、可靠性主要指抗干擾和防錯糾錯措施。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.4水電廠數(shù)據(jù)處理要求一、模擬量處理要求包括預(yù)防回路斷線及斷線檢測功能、信號抗干擾、數(shù)字濾波、誤差補償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標度換算、梯度計算、越復(fù)限判斷及越限報警，最后經(jīng)格式化處理后形成實時數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫。二、開關(guān)量處理要求包括光電隔離、接點防抖動處理、硬件及軟件濾波、基準時間補償、數(shù)據(jù)有效性合理判斷、啟動相關(guān)量處理功能(如啟動事故順序記錄、發(fā)事故報警音響、畫面自動推出以及自動停機等)，最后經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.4水電廠數(shù)據(jù)處理要求三、脈沖量處理要求包括接點防抖動處理、數(shù)據(jù)有效性合理判斷、標度變換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。

四、數(shù)字量處理要求包括光電隔離、數(shù)字濾波、碼制變換、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標度變換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.5傳感器、變送器

功能：將被測物理量轉(zhuǎn)換成電氣參數(shù)來實現(xiàn)對物理量的檢測。類型：溫度、壓力、液位、流量、位移、轉(zhuǎn)速、振動擺度第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.6數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)

水電廠的數(shù)據(jù)采集主要通過現(xiàn)地控制單元的硬件與軟件的結(jié)合來實現(xiàn)。現(xiàn)在普遍采用板卡、模塊與相應(yīng)的軟件結(jié)合，通過參數(shù)設(shè)置即可進行數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)。

例：利用組態(tài)王和研祥CPL726板卡結(jié)合實現(xiàn)DI、DO、D/A第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

一、數(shù)據(jù)庫概述

定義：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由實現(xiàn)有組織地動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，為多種應(yīng)用服務(wù)，方便用戶訪問的計算機軟硬件資源組成的系統(tǒng)。特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化；冗余?。粩?shù)據(jù)與程序的獨立性高；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能（安全性、完整性、并發(fā)控制等）。模式結(jié)構(gòu)：外模式（子模式）、模式（概念模式）、內(nèi)模式（存儲模式）。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

一、數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)模型：分為層次、網(wǎng)狀和關(guān)系型。均含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整規(guī)則三要素。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，用于對數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)資源進行統(tǒng)一管理和控制的軟件。定義：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由實現(xiàn)有組織地動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，為多種應(yīng)用服務(wù)，方便用戶訪問的計算機軟硬件資源組成的系統(tǒng)。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

二、水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的特殊問題在水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)廣泛采用分布式數(shù)據(jù)庫。同時又分為主控層和現(xiàn)地單元層數(shù)據(jù)庫。（一）、主控層數(shù)據(jù)庫按主機、工程師站、操作員站、網(wǎng)關(guān)等分別建立數(shù)據(jù)庫。其中實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫或SCADA數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)中受到廣泛關(guān)注的重要數(shù)據(jù)庫。第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

二、水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的特殊問題（一）、主控層數(shù)據(jù)庫內(nèi)容：模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量和脈沖主控層量。實時數(shù)據(jù)庫生成步驟：數(shù)據(jù)記錄的輸入或修改；數(shù)據(jù)庫下裝文件的生成第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

二、水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的特殊問題（一）、主控層數(shù)據(jù)庫內(nèi)容：報表和趨勢顯示數(shù)據(jù)。有快速（高頻采樣）和普通（普頻采樣）主控層歷史數(shù)據(jù)庫生成：歷史數(shù)據(jù)庫文件的編輯；對源文件的編譯并下裝到目標站第三章數(shù)據(jù)采集和處理3.7水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫

二、水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的特殊問題（二）、現(xiàn)地控制單元實時數(shù)據(jù)庫現(xiàn)地控制單元實時數(shù)據(jù)庫包含有本單元的全部數(shù)據(jù)記錄，以保證該單元脫離系統(tǒng)能獨立運行。同時還有各種功能模塊或算法，以形成該單元軟件的中心環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)記錄類型和結(jié)構(gòu)模擬點數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)：通道、轉(zhuǎn)換、采樣周期控制、極限檢測信息、說明信息和索引信息。數(shù)字點數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)：通道、采樣周期控制、索引信息、點狀態(tài)值、點狀態(tài)值報警定義、報警級別及控制項第四章微機調(diào)速器4.1概述4.2微機調(diào)速器原理4.3典型的微機調(diào)速器第四章微機調(diào)速器4.1概述一、微機調(diào)速器國內(nèi)外發(fā)展情況起源于20世紀80年代，發(fā)展迅速，國內(nèi)外基本同步。第四章微機調(diào)速器4.1概述二、微機調(diào)速器主要功能1、自動調(diào)節(jié)與控制基本功能2、特殊功能在線故障診斷和處理離線診斷容錯控制（主要采用冗余技術(shù)）計算機輔助試驗功能事故記錄功能與上位機通訊功能第四章微機調(diào)速器4.1概述三、微機調(diào)速器的主要技術(shù)指標GB/T9652.1-1997水輪機調(diào)速器與油壓裝置技術(shù)條件GB/T9652.2-1997水輪機調(diào)速器與油壓裝置試驗驗收規(guī)程第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理一、微機調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、微機調(diào)節(jié)器加電液隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2、具有中間接力器的調(diào)速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器＋電液伺服裝置＋機械液壓隨動系統(tǒng)3、用電機控制的微機調(diào)速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器＋電氣伺服裝置＋機械液壓隨動系統(tǒng)第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理二、微機調(diào)節(jié)器的工作原理及硬件配置

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，微機調(diào)速器和模擬電調(diào)的主要區(qū)別在于：前者用工業(yè)控制計算機、單片機或可編程控制器取代了后者所用的電子調(diào)節(jié)器。正是由于這一取代，使水輪機調(diào)速器不僅可以實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，而且可以方便地實現(xiàn)更高級的控制策略，同時在控制算法上也有所不同。

第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理二、微機調(diào)節(jié)器的工作原理及硬件配置（一）微機調(diào)節(jié)器的控制算法目前的微機調(diào)節(jié)器就其調(diào)節(jié)規(guī)律來說大多數(shù)是PID型連續(xù)PID算法離散化的數(shù)字PID表達式（位置型算法）第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理二、微機調(diào)節(jié)器的工作原理及硬件配置（一）微機調(diào)節(jié)器的控制算法增量型PID算法實用的PID算法第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理二、微機調(diào)節(jié)器的工作原理及硬件配置（一）微機調(diào)節(jié)器的控制算法考慮在并網(wǎng)之后按永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp作有差調(diào)節(jié)后的算法

第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理（二）、微機調(diào)節(jié)器的硬件配置及工作原理帶數(shù)液隨動系統(tǒng)的增量型數(shù)字PID微機調(diào)速器控制系統(tǒng)原理框圖

第四章微機調(diào)速器4.2微機調(diào)速器的工作原理（二）、微機調(diào)節(jié)器的硬件配置及工作原理硬件結(jié)構(gòu)實例圖第五章微機勵磁調(diào)節(jié)器5.1概述5.2微機勵磁調(diào)節(jié)器的工作原理5.3典型的微機勵磁調(diào)節(jié)器（略）第六章計算機同步裝置6.1采用計算機同步裝置的必要性6.2計算機同步裝置的基本原理6.3與同步有關(guān)的幾個問題6.4計算機同步裝置實例第七章機組的順序操作7.1概述7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求7.3機組自動操作第七章機組的順序操作7.1概述機組的順序操作是LCU自動控制的組成部分，是監(jiān)控的基礎(chǔ)。任務(wù)：按給定的運行命令自動按規(guī)定順序控制機組的調(diào)速、勵磁、同步和機組自動化元件，實現(xiàn)工況的轉(zhuǎn)換。常規(guī)機組運行狀態(tài)：停機發(fā)電調(diào)相第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求一、機組潤滑系統(tǒng)二、機組冷卻系統(tǒng)三、水輪機密封和排水系統(tǒng)四、機組制動系統(tǒng)五、壓水調(diào)相系統(tǒng)第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求一、機組潤滑系統(tǒng)自循環(huán)潤滑系統(tǒng)系統(tǒng)工作簡單，僅要求設(shè)置油槽油位信號器，并按規(guī)定整定和動作。強迫油循環(huán)潤滑系統(tǒng)多用于臥式機組，油泵設(shè)主備用，主管上設(shè)電動閥，高位油箱設(shè)溢油管，軸承油槽設(shè)油位信號器。第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求二、機組冷卻系統(tǒng)軸承冷卻系統(tǒng)潤滑油（水）同時取冷卻作用，冷卻器水管裝示流信號器，軸承設(shè)溫度信號器和傳感器，水輪發(fā)電機冷卻系統(tǒng)

1、空冷式冷卻水供水總管設(shè)自動操作閥，冷卻器水管裝示流信號器，進出口設(shè)風溫溫度傳感器，定轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯設(shè)溫度信號器和傳感器。2、水冷式3、蒸發(fā)冷卻式第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求三、水輪機密封和排水系統(tǒng)主軸密封設(shè)密封潤滑水電磁閥，示流信號器，主備用潤滑水切換，（水泵密封無上述要求）。檢修密封

圍帶式設(shè)充氣、排氣電磁閥。頂蓋排水有自流式和水泵排水方式，水泵需設(shè)主備用泵。第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求四、水輪發(fā)電機制動系統(tǒng)機械制動用低壓壓縮空氣系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降到一定值時頂制動閘。電氣制動

發(fā)電機解列、滅磁后將其出口三相短路，利用外部電源供給轉(zhuǎn)子恒定電流以產(chǎn)生電磁制動轉(zhuǎn)矩（發(fā)電機內(nèi)部故障不能使用）。轉(zhuǎn)速達（50~60％）nr時投入，轉(zhuǎn)速達（5~20％）nr時投機械制動水力制動用于沖擊式機組。第七章機組的順序操作7.2機組及輔助設(shè)備的自動化要求五、機組壓水調(diào)相系統(tǒng)機組調(diào)相時打開給氣閥壓水，水位達下限時關(guān)閉閥，水位達上限時再開。機組調(diào)相時補氣閥長開，以免給氣閥動作頻繁。第七章機組的順序操作7.3機組自動操作機組自動操作控制方式的演變：繼電器邏輯控制晶體管無觸點控制IPC和PLC控制第七章機組的順序操作7.3機組自動操作IPC和PLC順序控制方式

通過微機的外圍設(shè)備中的開關(guān)量、模擬量輸入模板采集有關(guān)的信息，由CPU進行計算、分析和邏輯判斷，將處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成像繼電器通、斷一樣的輸出信號，再去控制機組及其輔助系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、同步裝置等設(shè)備。第七章機組的順序操作7.3機組自動操作一、輸入/輸出配置機組順序控制的輸入/輸出配置與機型、容量、輔助設(shè)備配置、運行方式等有關(guān)。通常電廠采用接點配置表方式提供給系統(tǒng)集成供應(yīng)商。典型的機組順序操作I/O接點表（P145~P148）第七章機組的順序操作7.3機組自動操作二、順序操作程序的設(shè)計原則

人員發(fā)出操作命令后，可自動按預(yù)定流程完成全部操作，也可在人的干預(yù)下進行單步操作。停機命令優(yōu)先于發(fā)電和調(diào)相命令，在開機、發(fā)電或調(diào)相態(tài)時，均可執(zhí)行停機令，并禁止其他操作。操作過程中的每步操作均設(shè)啟動判斷條件，滿足執(zhí)行下一步，不滿足中斷操作并作相應(yīng)處理。操作過程中的每個命令，均檢查執(zhí)行情況。當操作失敗使設(shè)備處于不允許的運行狀態(tài)，采取相應(yīng)的控制，使設(shè)備進入某穩(wěn)定的運行狀態(tài)。若機組、設(shè)備事故，或運行狀態(tài)變化，不允許操作繼續(xù)，則自動中斷過程使程序退出。第七章機組的順序操作7.3機組自動操作三、機組操作流程停機轉(zhuǎn)發(fā)電（p149）發(fā)電轉(zhuǎn)停機（p151）發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相（p152）調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電（p153）停機轉(zhuǎn)調(diào)相：停機轉(zhuǎn)發(fā)電＋發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相調(diào)相轉(zhuǎn)停機：調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電＋發(fā)電轉(zhuǎn)停機第七章機組的順序操作7.3機組保護與信號四、機組操作流程水力機械事故保護溫度過高或事故低油壓時進入事故停機調(diào)速系統(tǒng)事故進入事故停機發(fā)電機內(nèi)部事故進入事故停機緊急事故保護事故停機過速或剪斷銷剪斷，事故閘門或主閥動作水力機械故障保護溫度越限、油槽油位異常、冷卻水中斷，發(fā)故障信號第八章現(xiàn)地控制單元8.1概述8.2功能8.3結(jié)構(gòu)類型8.4典型實例第八章現(xiàn)地控制單元8.1概述

LCU是水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是安全運行的關(guān)鍵所在。擔負與生產(chǎn)過程聯(lián)系、采集信息，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制；向廠級傳送信息，并接受其指令。LCU包括機組、開關(guān)站、公用設(shè)備和閘門等的LCU。LCU的特點：模塊化設(shè)計，接線簡單，可靠性可維護性強；有計算處理和存儲功能可變性、可擴充性強可置于生產(chǎn)過程設(shè)備附近，節(jié)省電纜、投資可實現(xiàn)自診斷可進行趨勢分析判斷可對冗余設(shè)備實現(xiàn)自動選擇和操作第八章現(xiàn)地控制單元8.2功能數(shù)字采集功能數(shù)據(jù)處理功能控制與調(diào)節(jié)功能通訊功能時鐘同步功能自診斷和自恢復(fù)功能人機接口功能第八章現(xiàn)地控制單元8.3結(jié)構(gòu)類型一、以高性能可編程控制器為基礎(chǔ)控制器＋智能I/O＋冗余現(xiàn)場總線＋模擬量采集裝置控制器CPU+存貯器＋通訊模塊＋電源模塊智能I/O有自己的CPU、存貯器、現(xiàn)場總線通訊接口、各種I/O板第八章現(xiàn)地控制單元8.3結(jié)構(gòu)類型二、以工控機或微處理器為基礎(chǔ)（一）工控機或微處理器＋一般I/O＋智能I/O結(jié)構(gòu)由主控制器（CPU＋通訊模板＋I/O模板）、子控制器（遠程I/O、調(diào)速、勵磁、保護等，）和現(xiàn)場總線組成。（二）工控機或微處理器＋一般I/O結(jié)構(gòu)各種I/O信號均通過I/O接口板直接與I/O板連接，所有模擬量信號均通過變送器連接模擬量輸入通道?？刂戚敵鐾ㄟ^繼電器隔離輸出。國外采用工控機直接上網(wǎng)方式，國內(nèi)以前需令配工業(yè)微機上網(wǎng)（原因是以前的工業(yè)單板機不能直接上網(wǎng)）。第八章現(xiàn)地控制單元8.3結(jié)構(gòu)類型三、工業(yè)微機加PLC此種方式在國內(nèi)較多。原因：當初人們對以微機為基礎(chǔ)的LCU不放心，PLC可靠且易掌握；以前的PLC不能上網(wǎng)。優(yōu)點：能使用流行的操作系統(tǒng)和軟件；人機界面豐富；現(xiàn)地數(shù)據(jù)庫功能強缺點：多一個微機環(huán)節(jié)，其故障影響大；溫度測量裝置直接與微機通訊，使PLC對溫度的響應(yīng)延遲。第九章人機聯(lián)系（略）第十章AGC和AVC10.1電力系統(tǒng)的AGC10.2水電廠的AGC10.3電力系統(tǒng)的AVC10.4水電廠的AVC第十章AGC和AVC10.1電力系統(tǒng)的AGC一、基本任務(wù)和內(nèi)容電力系統(tǒng)負荷變動會導致系統(tǒng)頻率變化。調(diào)速器進行一次性調(diào)節(jié)（過渡過程10s左右）。但其ep值會導致頻率出現(xiàn)靜差；消除頻率靜差的方式是用負荷頻率控制器進行二次性調(diào)節(jié)（啟動周期10s左右）。但廠間、機組間負荷的分配可能不經(jīng)濟；負荷經(jīng)濟分配為三次性調(diào)節(jié)（