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水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)展概況第一局部根底理論水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的科學(xué),它是水電站硬件技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)等多種技術(shù)的有機(jī)融合。要深入了解水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù),必需先了解水電站監(jiān)控系統(tǒng)的各種根底裝置、計(jì)算機(jī)應(yīng)用根底、數(shù)據(jù)通信根底以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模式和配置等內(nèi)容。在后面的學(xué)習(xí)中,我們將逐步理解水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的深刻內(nèi)涵。1安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是水電站最根本的任務(wù)之一。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)進(jìn)展,電力需求迅猛增長(zhǎng),興建的水電站越來(lái)越多,其容量也越來(lái)越大,如正在建設(shè)的三峽水電站,總裝機(jī)容量高達(dá)18200MW。為了實(shí)現(xiàn)安全發(fā)供電,需要常常監(jiān)測(cè)的量成千上萬(wàn),需要實(shí)現(xiàn)的掌握功能也越來(lái)越簡(jiǎn)單。特別是抽水蓄能電廠的消滅,機(jī)組的工況不僅有發(fā)電、調(diào)相,而且還有抽水、各種工況之間的相互轉(zhuǎn)換,使掌握功能進(jìn)一步簡(jiǎn)單。為了實(shí)現(xiàn)水電站的優(yōu)化運(yùn)行以期到達(dá)整個(gè)系統(tǒng)的的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,需要進(jìn)展的計(jì)算更為簡(jiǎn)單。以上這些簡(jiǎn)單的工作使原來(lái)在水電站上廣泛使用的布爾規(guī)律型自動(dòng)裝置越來(lái)越難以勝任,因此承受更為先進(jìn)的技術(shù)成了迫不及待的任務(wù)。與此同時(shí),計(jì)算機(jī)科學(xué)進(jìn)展特別迅猛,技術(shù)日月異,其性能日趨完善,而價(jià)格日益下降,這為計(jì)算機(jī)監(jiān)控取代常規(guī)的布爾規(guī)律型自動(dòng)裝置供給了良好的物質(zhì)根底。2070線計(jì)算和工況的監(jiān)測(cè),后來(lái),漸漸進(jìn)入到掌握領(lǐng)域。它經(jīng)受了一段從低級(jí)到高級(jí),從挨次掌握到閉環(huán)調(diào)整掌握,從局部掌握到全廠掌握,從電能生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到水情測(cè)報(bào)、水工建筑物的監(jiān)控、航運(yùn)治理掌握等各個(gè)方面,從監(jiān)控到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,從個(gè)別電廠監(jiān)控到整個(gè)梯級(jí)和流域監(jiān)控的進(jìn)展過(guò)程。消滅了一批用微機(jī)構(gòu)成的調(diào)速器、勵(lì)磁調(diào)整器、同期裝置和繼電保護(hù)裝置等。多媒體技術(shù)應(yīng)用使電廠中控室的設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大的變化。巨大的模擬顯示屏正在漸漸被計(jì)算機(jī)顯示器所代替;常規(guī)操作盤(pán)根本上已被計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的值班員掌握臺(tái)所取代;運(yùn)行人員的操作已從過(guò)去的扭把手、按開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)操作。運(yùn)行人員的工作性質(zhì)也發(fā)生了質(zhì)的變化,從過(guò)去的日常監(jiān)盤(pán)和頻繁操作轉(zhuǎn)變?yōu)檠膊欤35谋O(jiān)測(cè)和掌握調(diào)整工作都由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去完成。運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕,人數(shù)也大大削減,甚至消滅了無(wú)人值班或“無(wú)人值班”〔少人值守〕的水電站??傊惺苡?jì)算機(jī)監(jiān)控已成了水電站自動(dòng)化的主流。1.1.1國(guó)外研制水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有很多公司,其中比較著名的有,加拿大的CAEABBALSTOM〔原CEGELEC〕、日本的日立公司和東芝公司、美國(guó)和加拿大的貝利公司、奧地利的依林〔ELIN〕公司等。各公司都推出自己的系列產(chǎn)品,在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作起步并不晚。早在70年月末,原水電部就組織了南京自動(dòng)化爭(zhēng)論所〔現(xiàn)改為電力自動(dòng)化爭(zhēng)論院〕、長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室〔現(xiàn)改為長(zhǎng)江水利委員會(huì)〕2和華中工學(xué)院〔現(xiàn)改為華中科技大學(xué)〕爭(zhēng)論葛洲壩水電站承受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)題。隨后,中國(guó)水利水電科學(xué)院爭(zhēng)論院〔簡(jiǎn)稱水科院〕自動(dòng)化爭(zhēng)論所開(kāi)頭了富春江水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作。天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)爭(zhēng)論所〔簡(jiǎn)稱天傳所〕也開(kāi)頭了永定河梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研80與此同時(shí),我國(guó)也引進(jìn)了一些國(guó)外研制的監(jiān)控系統(tǒng)。承受CAE品的有葛洲壩大江電廠、隔河巖水電站和龔嘴梯調(diào);承受西門(mén)子公司產(chǎn)品的有魯布格水電站、廣州抽水蓄能電廠CABB司產(chǎn)品的有潘家口、天生橋二級(jí)、溪口、寶興河梯級(jí)和二灘等水電站;承受貝利公司產(chǎn)品的有十三陵抽水蓄能電廠和天荒坪抽水蓄能電廠;承受法國(guó)CEGELEC〔一期〕、高壩洲水電站;承受依林公司產(chǎn)品的有小浪底水電站。十多年來(lái),國(guó)內(nèi)的研制單位也取得了很大的成就。已投運(yùn)的幾十個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中絕大多數(shù)是由國(guó)內(nèi)單位研制的。技術(shù)水平也有了很大的提90數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)放系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、專家系統(tǒng)等,都得到了相應(yīng)的應(yīng)用。電力自動(dòng)化爭(zhēng)論院和水科院自動(dòng)化爭(zhēng)論所還推出了自己的系列產(chǎn)品,不僅在國(guó)內(nèi)水電站得到廣泛的應(yīng)用,甚至還出口到國(guó)外。依據(jù)近年來(lái)的實(shí)踐,建的大中型水電站已根本承受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),不承受的已是少數(shù)。1.1.2隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)展,水電站監(jiān)控的方式也隨之轉(zhuǎn)變,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)設(shè)備的關(guān)系也發(fā)生了變化,其演化過(guò)程大致如下。早期由于計(jì)算機(jī)價(jià)格比較昂貴,而且人們對(duì)它的牢靠性不夠信任,因此,計(jì)算機(jī)只起監(jiān)視、記錄打印、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算、運(yùn)行指導(dǎo)等作用,水電站的直接掌握功能仍由常規(guī)掌握裝置來(lái)完成。承受此方式時(shí),對(duì)計(jì)算機(jī)可靠性的要求不是很高,即使計(jì)算機(jī)局部發(fā)生故障,水電站的正常運(yùn)行仍能維持,只是性能方面有所降低。承受這種掌握方式的典型例子是依泰普水電站運(yùn)行的初期〔80〕。當(dāng)時(shí)承受這種掌握方式的理由是,依據(jù)巴西和巴拉圭的國(guó)情,認(rèn)為承受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的閱歷還不夠成熟,缺乏相應(yīng)的技術(shù)力氣,故而先承受能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視記錄等功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而水電站的掌握仍由常規(guī)設(shè)備來(lái)完成。這樣,可以為將來(lái)可實(shí)現(xiàn)掌握功能的系統(tǒng)作預(yù)備,同時(shí)可以削減前期的投資。后來(lái),依泰普水電站已將它更為具有簡(jiǎn)單掌握功能的、比較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)承受這種掌握方式的典型例子是富春江水電站綜合自動(dòng)化的一期工程〔80〕。一期工程是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理、供給機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指導(dǎo)和全廠運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視記錄,計(jì)算機(jī)不直接作用于生產(chǎn)過(guò)程的掌握。這在當(dāng)時(shí)是適合的,后來(lái)也被更為能實(shí)現(xiàn)掌握功能的比較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。這種掌握方式的缺點(diǎn)是,功能和性能都比較低,并對(duì)整個(gè)水電站自動(dòng)化水平的提高有肯定的限制,目前建水電站已很少承受。對(duì)已運(yùn)行的水電站,尤其是在中小型水電站,在常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的根底上,加一點(diǎn)專用功能的全廠自動(dòng)扮裝置,如自動(dòng)巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置,按水流或負(fù)荷調(diào)整經(jīng)濟(jì)運(yùn)行裝置等,也3可取得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,投資也不大,對(duì)運(yùn)行治理水平要求不太高,這種CASC隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)牢靠性的提高和價(jià)格的下降以及人們對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的信任度的提高,人們較簡(jiǎn)潔承受讓計(jì)算機(jī)直接參與掌握,但對(duì)它還不是很放心,所以消滅了計(jì)算機(jī)與常規(guī)掌握裝置雙重監(jiān)控的方式。此時(shí),水電站要設(shè)置兩套完整的掌握系統(tǒng),一套是以常規(guī)掌握裝置構(gòu)成的系統(tǒng),一套是以計(jì)算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng),相互之間根本上是獨(dú)立的。兩套掌握系統(tǒng)之間可以切換,互為備用,保證系統(tǒng)安全牢靠運(yùn)行。承受這種方式的緣由是:有些用戶,特別是大型水電站,對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的牢靠性仍有較大的顧慮,總覺(jué)得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有常規(guī)系統(tǒng)牢靠,心理上有障礙,要設(shè)一套常規(guī)系統(tǒng)作后備。原來(lái)的水電站運(yùn)行值班人員習(xí)慣于常規(guī)設(shè)備的操作,不生疏計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作,需要一段適應(yīng)過(guò)程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)檢修時(shí),常規(guī)系統(tǒng)可以投入運(yùn)行,不影響水電站的正常運(yùn)行。假設(shè)水電站已有常規(guī)系統(tǒng),加設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以削減干擾,不影響電廠的正常運(yùn)行。這一點(diǎn)對(duì)已運(yùn)行水電站的改造是有現(xiàn)實(shí)意義的。國(guó)外承受這種方式的典型例子是美國(guó)邦納維爾其次電廠〔558MW〕和巴斯康提抽水蓄能電廠〔2100MW〕。國(guó)內(nèi)承受這種掌握方式的典型例子是葛洲壩大江電廠〔1750MW〕和龍羊峽水電站〔1280MW〕。承受這種方式的缺點(diǎn)是:①由于需要設(shè)置兩套完整的掌握系統(tǒng),投資比較大;②由于兩套系統(tǒng)并存,相互之間要切換,二次接線簡(jiǎn)單,牢靠性反而有所降低。目前建水電站已很少承受這種掌握方式。承受此種方式時(shí),中控室僅設(shè)置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的值班員掌握臺(tái),模擬屏已成為關(guān)心監(jiān)控手段,可以簡(jiǎn)化甚至取消。國(guó)外承受這種方式的典型例子是美國(guó)的大古力水電站〔6150MW〕,委內(nèi)瑞拉的古里水電站〔10000MW〕、法國(guó)的孟德齊克抽水蓄能電廠〔920MW〕等。國(guó)內(nèi)承受這種方式的典型例子是漫灣水電站〔1250MW〕。這種掌握方式是目前國(guó)內(nèi)外水電站普遍承受的計(jì)算機(jī)掌握方式。4.取消常規(guī)設(shè)備的全計(jì)算機(jī)掌握方式隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)展和水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行閱歷的累積,消滅了以計(jì)算機(jī)為唯一監(jiān)控設(shè)備的全計(jì)算機(jī)掌握方式,實(shí)際上它是CBSC消了自動(dòng)操作盤(pán)。中控室還保存模擬顯示屏,但其信息取自計(jì)算機(jī)系統(tǒng),不考慮在機(jī)組掌握單元〔計(jì)算機(jī)型的〕發(fā)生故障時(shí)進(jìn)展機(jī)旁的自動(dòng)操作。此時(shí),對(duì)計(jì)4算機(jī)系統(tǒng)的牢靠性提出更高的要求,冗余度也要進(jìn)一步提高。承受這種方式的典型例子是我國(guó)隔河巖水電站〔1200MW〕,承受CAE公司的產(chǎn)品。這種方式投資比較大,但它有良好的應(yīng)用前景,將成為將來(lái)的水電站計(jì)算機(jī)掌握方式的主流。1.1.3由于早期的研制主要集中于大、中型水電站,對(duì)小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的爭(zhēng)論較少,因此使得我國(guó)水電站自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展消滅了極不平衡的局面,小型水電站的自動(dòng)化水平目前還處于比較落后的狀態(tài)。在小型水電站自動(dòng)扮裝置的爭(zhēng)論方面,與國(guó)外的先進(jìn)水平相比還有一段較大的差距。2090期進(jìn)展的,是由國(guó)電自動(dòng)化爭(zhēng)論院與石景山發(fā)電總廠合作在下葦?shù)樗娬?5MW56〔GCU〕的爭(zhēng)論試驗(yàn)。由于GCU5于一體,因此又稱為“五合一”裝置。經(jīng)一段時(shí)間的試運(yùn)行,甩100%負(fù)5常,到達(dá)預(yù)期目的。為了促進(jìn)小水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化掌握,水利部亞太小水電中心和國(guó)家電力公司南京自動(dòng)化股份都在小型水電站監(jiān)控方式方面進(jìn)展了一些探討。此外,武漢華工電氣自動(dòng)化有限責(zé)任公司、南京自動(dòng)化設(shè)備廠和許昌繼電器集團(tuán)等科研、制造單位也做了不少工作,在我國(guó)已形成SDJK、DZWSSJ-3000、CSCSSD200SJK-3000下面作一簡(jiǎn)要介紹。SDJK發(fā)研制成功的水電站綜合自動(dòng)化系列產(chǎn)品之一,適用于中小型水電站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、掌握和保護(hù),對(duì)水電站實(shí)行遙測(cè)、遙信、遙調(diào)和遙控,使電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化,并提高了電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、牢靠性和安全性。電站假設(shè)與電力調(diào)度系統(tǒng)連接,可作為電力調(diào)度自動(dòng)掌握系統(tǒng)的廠站端。該系統(tǒng)集多種功能于一體,承受分層分布式構(gòu)造,模塊化設(shè)計(jì),以工業(yè)級(jí)微機(jī)為上位機(jī),以可編程序規(guī)律掌握器PLC、微機(jī)保護(hù)裝置、智能采集與遠(yuǎn)動(dòng)裝置RTU〔如智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x、溫度巡檢儀及其他的智能采集與遠(yuǎn)動(dòng)裝置〕等構(gòu)成現(xiàn)地掌握測(cè)量單元LCU,以此作為下位機(jī)主體設(shè)備單元,這種配置極大地提高了該系統(tǒng)的敏捷性和牢靠性。SDJK模塊化設(shè)計(jì),具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)構(gòu)造合理。SDJK先進(jìn)的分層分布式智能構(gòu)造,整個(gè)系統(tǒng)層次清楚、構(gòu)造敏捷、有用性強(qiáng)、擴(kuò)展便利、性能價(jià)格比高。擴(kuò)展敏捷。SDJK際規(guī)模,敏捷配置,并留有充分的備用和可擴(kuò)大容量,該系統(tǒng)還能與調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信,實(shí)現(xiàn)更高層次上的擴(kuò)展。性能牢靠。SDJK要部位實(shí)現(xiàn)多重冗余,某一設(shè)備故障不影響系統(tǒng)性能;全部輸入輸出均帶隔離、軟硬件數(shù)字濾波、防觸點(diǎn)抖動(dòng)等措施。上位機(jī)與LCU備的防誤操作、自診斷、自恢復(fù)程序,PLC5件的雙重閉鎖,并通過(guò)多種防雷和抗干擾的措施,大大提高了系統(tǒng)的牢靠性。DZW〔AC400V630kW〕的設(shè)備配套及運(yùn)行特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的一套牢靠、有用又經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)的廠站端。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是盡可能使小型水電站在削減配置,削減投資的狀況下實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化,所以它在SDJK上又參加自身設(shè)計(jì)特色:DZW設(shè)備同組一屏,即對(duì)電站配置來(lái)說(shuō),只需一機(jī)一屏,整個(gè)系統(tǒng)層次清楚、構(gòu)造敏捷、有用性強(qiáng)、擴(kuò)展便利、性能價(jià)格比高。取消自動(dòng)調(diào)速器,只需電手動(dòng)兩用操作器或電動(dòng)機(jī),完成機(jī)組的自動(dòng)同期并網(wǎng)及功率調(diào)整。智能掌握器完成機(jī)組的殘壓測(cè)頻、電站掌握、調(diào)整操作及電站運(yùn)行狀態(tài)的采集。(4)智能電量測(cè)量?jī)x完成機(jī)組的電氣參數(shù)采集及保護(hù)。(6)DZW敏捷配置,并留有充分的備用和可擴(kuò)大容量,該系統(tǒng)還能與調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信,實(shí)現(xiàn)更高層次上的擴(kuò)展。DZW影響系統(tǒng)性能;全部輸入輸出均帶隔離、軟硬件數(shù)字濾波、防觸點(diǎn)抖動(dòng)等措施。上位機(jī)與LCU輸出口承受了軟件和硬件的雙重閉鎖,并通過(guò)多種防雷和抗干擾的措施,大大提高了系統(tǒng)的牢靠性。SSJ-3000運(yùn)行監(jiān)視、掌握調(diào)整和運(yùn)行治理自動(dòng)化。其特點(diǎn)為牢靠性高、功能強(qiáng)、人機(jī)界面友好、可擴(kuò)性好。系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)采集和處理;各種開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖量、溫度量的輸入處理,狀態(tài)監(jiān)視,故障登陸、報(bào)警,相應(yīng)的保護(hù)功能;生產(chǎn)過(guò)程的操作掌握;自動(dòng)完成機(jī)組開(kāi)機(jī)、停機(jī)過(guò)程,輔機(jī)設(shè)備的啟停,隔離開(kāi)關(guān)、斷路器的分合;機(jī)組有功功率、無(wú)功功率、頻率的自動(dòng)調(diào)整;運(yùn)行監(jiān)視和大事報(bào)警;遠(yuǎn)動(dòng)通信;統(tǒng)計(jì)記錄;操作票治理等。國(guó)電南京自動(dòng)化股份生產(chǎn)的SD200放、模塊化構(gòu)造設(shè)計(jì),能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理、機(jī)組順控、自動(dòng)準(zhǔn)同步、調(diào)速、勵(lì)磁、功率調(diào)整掌握等功能;承受了當(dāng)今已成熟的先進(jìn)技術(shù)和器件,如WINNTDSPCAN術(shù)和INTERNET于擴(kuò)大等根本原則,符合相關(guān)部頒與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);適合各種容量等級(jí),不同功能要求的水電站,既適用于建水電站、又可用于已建水電站的改造及梯級(jí)水電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),并可與各種微機(jī)保護(hù)裝置,變電站微機(jī)監(jiān)控裝置,縣、地級(jí)調(diào)度中心系統(tǒng)等配套供貨,實(shí)現(xiàn)電站“無(wú)人值班”〔少人值守〕的牢靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其局部功能也可構(gòu)成獨(dú)立裝置使用,如機(jī)組順控裝置、微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置、微機(jī)溫度巡檢/保護(hù)裝置、微機(jī)溝通電量采集裝置、閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)等,操作便利,配置敏捷。6SJK-3000在總結(jié)多年從事中小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)閱歷的根底上,適應(yīng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)展和用戶的要求,與許繼電氣集團(tuán)合作與1998成功的產(chǎn)品,19994“兩部”鑒定。該系統(tǒng)承受了“工業(yè)掌握微機(jī)+現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)+PCC掌握單元”的構(gòu)造模式,以WindowNT現(xiàn)了SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)潔且硬件承受標(biāo)準(zhǔn)化工控產(chǎn)品,即使上位機(jī)消滅故障,現(xiàn)地PCC本身的牢靠性。另外,除具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)掌握與調(diào)整、運(yùn)行治理、遠(yuǎn)程通信等功能外,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與調(diào)速、勵(lì)磁及保護(hù)裝置連接后,便可構(gòu)成水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),這為用戶供給了極大的便利。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控的目的和意義水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控的目的和意義,就是通過(guò)對(duì)電站各種設(shè)備信息進(jìn)展采集、處理,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視、掌握、調(diào)整、保護(hù),從而保證水電站設(shè)備充分利用水能安全穩(wěn)定運(yùn)行,并按電力系統(tǒng)要求進(jìn)展優(yōu)化運(yùn)行,保證電能的質(zhì)量,同時(shí)削減運(yùn)行與維護(hù)本錢(qián),改善運(yùn)行條件,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班或少人值守。減員增效,改革水電站值班方式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用,使水電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的操作工作量大大削減,減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,削減了水電站的運(yùn)行人員數(shù)量,使水電站實(shí)現(xiàn)少人值守或無(wú)人值守。由于運(yùn)行人員削減,電站生活設(shè)施等根底設(shè)施也可以相應(yīng)地削減、簡(jiǎn)化,降低了電站的造價(jià);水電站運(yùn)行人員削減的同時(shí),也削減水電站的運(yùn)行費(fèi)用及發(fā)電本錢(qián),到達(dá)減員增效的目的。此外,在水電站實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控,可對(duì)水電站運(yùn)行人員的職能進(jìn)展轉(zhuǎn)變,把運(yùn)行人員從對(duì)水電站設(shè)備的操作向?qū)λ娬驹O(shè)備的治理進(jìn)展轉(zhuǎn)化,使電站運(yùn)行人員有更多的時(shí)間和精力花在水電站設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)上,保證水電站設(shè)備的可用性及完好性,延長(zhǎng)水電站設(shè)備的使用壽命及檢修周期,水電站設(shè)備的一些重復(fù)操作、調(diào)整、運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)的記錄則由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在不須允許人員干預(yù)的狀況下自動(dòng)完成。水電站實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控后,充裕出來(lái)的人員則可進(jìn)展輪番培訓(xùn),以提高對(duì)電站的運(yùn)行治理水平,還可為電站從事多種經(jīng)營(yíng)、第三產(chǎn)業(yè)制造條件,充分開(kāi)發(fā)水電站的資源,為水電站增加經(jīng)濟(jì)效益。1.2.2水電站自動(dòng)掌握系統(tǒng)與機(jī)組自動(dòng)掌握系統(tǒng)相結(jié)合,使電站自動(dòng)掌握系統(tǒng)能按優(yōu)化運(yùn)行方案給機(jī)組安排有功功率和無(wú)功功率,讓機(jī)組運(yùn)行在高效率區(qū)。對(duì)于水電站內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行,則可把水電站運(yùn)轉(zhuǎn)特性、水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性等數(shù)學(xué)模型編成軟件放7入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)水電站運(yùn)行狀況自動(dòng)調(diào)整水電站、機(jī)組的運(yùn)行,以保證整個(gè)水電站的運(yùn)行處在高效率區(qū);對(duì)于具有月調(diào)整、年調(diào)整、多年調(diào)整力量的水庫(kù)電站,則同樣可把中長(zhǎng)期洪水預(yù)報(bào)建成數(shù)學(xué)模型,編成軟件,放入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)按中長(zhǎng)期洪水預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)模型調(diào)整水電站的運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)也可對(duì)水電站運(yùn)行人員給出調(diào)整指導(dǎo),由水電站運(yùn)行人員調(diào)整水電站的運(yùn)行;對(duì)于只具有日調(diào)整力量或無(wú)調(diào)整力量的徑流式水電站,水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與洪水實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)系統(tǒng)相結(jié)合,可避開(kāi)這類水電站在汛期大量棄水。洪水實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的根底是水電站所在集雨面積內(nèi)的自動(dòng)雨量站,當(dāng)水電站所在集雨面積內(nèi)發(fā)生降雨,自動(dòng)雨量站把降雨量狀況發(fā)送到水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)則按預(yù)先設(shè)計(jì)好的數(shù)學(xué)模型調(diào)整水電站的運(yùn)行,增加水電站的出力,降低日調(diào)整池或前池水位。當(dāng)數(shù)小時(shí)后,由于降雨而形成的洪水到達(dá)水電站時(shí),則可削減洪汛時(shí)的棄水。1.2.3水電站電能質(zhì)量眾所周知,在寬闊山區(qū)、農(nóng)村和遙遠(yuǎn)地區(qū),有相當(dāng)多的地方大電網(wǎng)延長(zhǎng)不到,而絕大多數(shù)的中小水電站也主要集中在山區(qū)、農(nóng)村和遙遠(yuǎn)地區(qū),因此產(chǎn)生了由中小水電站形成的相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域供電網(wǎng)或地區(qū)供電電網(wǎng)。在這些電網(wǎng)中,水電站在供給電力方面起了主要作用。隨著山區(qū)和農(nóng)村工農(nóng)業(yè)的進(jìn)展及農(nóng)村電氣化實(shí)現(xiàn),人民生活水平的不斷提高和家用電器的不斷增加,早期對(duì)電的低層次的需求——如照明、農(nóng)副產(chǎn)品的粗加工等也在靜靜地發(fā)生變化,漸漸提高了對(duì)電的需求的層次,由此,對(duì)水電站發(fā)出的電能的質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提出了較高的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不僅能準(zhǔn)確而快速地反映水電站各設(shè)備正常運(yùn)行的狀態(tài)及參數(shù),還能準(zhǔn)時(shí)反映水電站設(shè)備的不正常狀態(tài)及事故狀況,自動(dòng)實(shí)施安全處理。水電站的自動(dòng)掌握削減了運(yùn)行人員直接操作的步驟,從而大大降低了發(fā)生誤操作的可能性,避開(kāi)了運(yùn)行人員在處理事故的緊急關(guān)頭,發(fā)生誤操作,保證了水電站設(shè)備運(yùn)行的牢靠性,從而也保證了電網(wǎng)運(yùn)行的牢靠性。在設(shè)備牢靠運(yùn)行的狀況下,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)掌握發(fā)電機(jī)組頻率和電壓,并依據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度要求,自動(dòng)調(diào)整發(fā)、供、用電的平衡,保障了水電站發(fā)出的電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。競(jìng)價(jià)上網(wǎng),爭(zhēng)取水電站上網(wǎng)時(shí)機(jī)水電站承受計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)可加快水電站、機(jī)組的掌握調(diào)整過(guò)程。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可按預(yù)定的規(guī)律掌握挨次或調(diào)整規(guī)律,依次自動(dòng)完成水電站設(shè)備的掌握調(diào)整,免去了人工操作在各個(gè)操作過(guò)程中的時(shí)間間隔,還免去了人工操作過(guò)程中的檢查復(fù)核時(shí)間,由自動(dòng)掌握系統(tǒng)快速完成各個(gè)環(huán)節(jié)的檢查復(fù)核,大大加快了掌握調(diào)整過(guò)程。比方機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程,承受人工操作,光是機(jī)組并網(wǎng)這一環(huán)節(jié),有的機(jī)組經(jīng)十多分鐘都并不了網(wǎng),運(yùn)行操作人員精神高度集中緊急,弄不好還可能發(fā)生非同期合閘,給電網(wǎng)和機(jī)組帶來(lái)沖擊。承受計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)、自動(dòng)掌握裝置并網(wǎng),機(jī)組的頻率、電壓自動(dòng)迅速跟蹤電網(wǎng)的頻率、電壓,當(dāng)頻率、電壓、相位差滿足并網(wǎng)合閘要求后,機(jī)組自動(dòng)并網(wǎng),并網(wǎng)時(shí)間很短,一般只需一、二分鐘即可解決問(wèn)題,時(shí)間短的只需半分鐘就可并上網(wǎng)。依據(jù)國(guó)家電力體制改革的要求,實(shí)現(xiàn)“廠網(wǎng)分開(kāi),競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”后,水電站假設(shè)沒(méi)有自動(dòng)化系統(tǒng),而是依靠傳統(tǒng)的人工操作掌握,將難以滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。不了解實(shí)時(shí)行情,參與競(jìng)價(jià)將格外困難,即使?fàn)幦〉搅税l(fā)電上網(wǎng)的時(shí)機(jī),又因設(shè)備陳舊落后而不能牢靠運(yùn)行,既影響電網(wǎng)供電,又使自身效益受損,最終也失去了來(lái)之不易的發(fā)電機(jī)遇。8簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)變水電站設(shè)計(jì)模式承受常規(guī)掌握,電氣設(shè)計(jì)格外繁瑣,訂貨時(shí)要向廠家供給原理圖、布置圖,還要進(jìn)展各種繼電器的選型。而自動(dòng)掌握設(shè)備集成后,設(shè)計(jì)單位只要供給一次主接線和保護(hù)配置及自動(dòng)化要求即可,故能以選型的方法代替電氣設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試工作。小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)小水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,是改善電站運(yùn)行條件,提高電站綜合經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。與大型水電站相比,小型水電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn):(1)建設(shè)資金不富有(2)運(yùn)行方式變化大小型水電站一般水庫(kù)容量很小,運(yùn)行方式受降雨量的影響較大,而用電規(guī)律受生產(chǎn)季節(jié)與生活用電的影響極大,因而運(yùn)行方式變化大,機(jī)組啟停頻繁。電壓變化極大農(nóng)村電站往往為獨(dú)立供電,農(nóng)村用戶分散,輸送距離遠(yuǎn),負(fù)荷變化幅度極大,因而電壓變化幅度大。為了照看首末端用戶的使用電壓,所以電壓的設(shè)定和調(diào)整變化頻繁。無(wú)特別用戶農(nóng)村電站供電對(duì)象一般為鄉(xiāng)鎮(zhèn)加工企業(yè)和生活照明用電。沒(méi)有要求不停電、高電能質(zhì)量的特別企業(yè)及單位。技術(shù)力氣薄弱農(nóng)村電站的運(yùn)行維護(hù)人員一般均為非專業(yè)學(xué)校的技術(shù)人員,不行能去面對(duì)簡(jiǎn)單、繁多的自動(dòng)扮裝置和應(yīng)付簡(jiǎn)單的運(yùn)行方式。技術(shù)更費(fèi)用少農(nóng)村小水電站的年維護(hù)更費(fèi)用是很少的,不行能象大中型電站那樣有打算的去進(jìn)展設(shè)備的更和完善。依據(jù)上述小水電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)可知,在中國(guó)這樣一個(gè)人口眾多、勞動(dòng)力豐富、經(jīng)濟(jì)根底薄弱的進(jìn)展中國(guó)家,小水電站搞自動(dòng)化比興旺國(guó)家難得多,它要更多地考慮價(jià)格因素、適應(yīng)運(yùn)行人員的學(xué)問(wèn)水平、經(jīng)濟(jì)效益等。所以,小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控有其自身的特點(diǎn),這里將其概括為經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡(jiǎn)潔牢靠。1.3.1小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不能搞花架子,要強(qiáng)調(diào)以經(jīng)濟(jì)有用為原則。過(guò)去,有的小水電站為了應(yīng)付領(lǐng)導(dǎo)參觀,測(cè)量參數(shù)不管有用沒(méi)用,總是加大采集量,似乎顯示畫(huà)面越花哨,系統(tǒng)就越先進(jìn)。有的電站盲目學(xué)大電站,1000kW前置機(jī)、工程師工作站等,結(jié)果自動(dòng)化投資很高,收到的效益甚微。由于小水電站不比大中型水電站,它在系統(tǒng)中地位不格外重要,系統(tǒng)對(duì)它的可靠性和穩(wěn)定性要求也相對(duì)較低,因此自動(dòng)化功能和配置可以簡(jiǎn)化,只要滿足運(yùn)行要求即可。事實(shí)上,對(duì)一些裝機(jī)容量只有幾百千瓦的農(nóng)村小水電站,在歐美國(guó)家也有承受“開(kāi)機(jī)手動(dòng),停機(jī)自動(dòng)”的自動(dòng)化模式的,尋常無(wú)人值守,值班人員住在山下城鎮(zhèn),開(kāi)機(jī)時(shí)騎摩托車(chē)來(lái),開(kāi)完機(jī)就走。遇事故自動(dòng)停機(jī),向9值班人員住處或傳呼機(jī)發(fā)信號(hào),值班人員再過(guò)來(lái)處理。依據(jù)小水電站不同裝機(jī)容量或等級(jí),承受不同的自動(dòng)化模式,一切從有用化動(dòng)身,這也是近幾年小水電站自動(dòng)化得到進(jìn)展的緣由之一。1.3.2由于小水電站位于偏僻的農(nóng)村,電站運(yùn)行人員大多數(shù)是當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民,只是水平比較低。假設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)操作維護(hù)簡(jiǎn)單,就很難為他們所承受。2080系統(tǒng),但原先人員仍在原掌握臺(tái)監(jiān)控,微機(jī)閑置,僅在為參觀人員表演時(shí)投入運(yùn)行。詢問(wèn)緣由,是電站生疏微機(jī)的運(yùn)行人員不多,擔(dān)憂誤操作出事故,而且出了問(wèn)題資金沒(méi)法解決,要千里之外請(qǐng)專家來(lái)排解。可見(jiàn),小水電站自動(dòng)化假設(shè)操作維護(hù)簡(jiǎn)單,運(yùn)行人員不敢用,它最終成為一種供人參觀的擺設(shè)。對(duì)于小水電站,運(yùn)行人員期望使用的是一種“傻瓜”型高牢靠型自動(dòng)掌握保護(hù)系統(tǒng),就像一部傻瓜型照相機(jī),只需簡(jiǎn)潔培訓(xùn)就能完全把握。小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)潔,反而提高了系統(tǒng)的牢靠性。水電站綜合自動(dòng)化20701979年由原電力部科技委在福建古田主持召開(kāi)的“全國(guó)水電站自動(dòng)化技術(shù)閱歷1979~1985進(jìn)展七年規(guī)劃,要求加強(qiáng)梯級(jí)電站和大型電站綜合自動(dòng)化試點(diǎn)工作,但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,爭(zhēng)論的留意力漸漸集中于計(jì)算機(jī)監(jiān)視和掌握技術(shù)的爭(zhēng)論。經(jīng)過(guò)多年的進(jìn)展,水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)已根本成熟,在國(guó)內(nèi)的大中小型水電站得到推廣應(yīng)用,取得了格外好的經(jīng)濟(jì)效果。同時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的快速進(jìn)展,水電站內(nèi)消滅了多系統(tǒng)互聯(lián)的趨勢(shì),如隔河巖水電站原引進(jìn)加拿大CAE但在幾年運(yùn)行中覺(jué)察還不能滿足電站的運(yùn)行要求,后又增加了很多防洪、調(diào)度、治理、通信等子系統(tǒng),使原引進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)外部連接混亂,治理維護(hù)困難。廣州蓄能電站也有類似狀況,為了能進(jìn)展擴(kuò)大,從原打字機(jī)接口接入MIS無(wú)人值班”〔少人值守〕的方向進(jìn)展,迫切需要進(jìn)一步爭(zhēng)論水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),進(jìn)一步提高水電站的運(yùn)行治理水平和綜合自動(dòng)化水平。1.4.1從水電站的總體層次上來(lái)分析,其綜合自動(dòng)化表達(dá)在如下多個(gè)方面:水電站綜合自動(dòng)化涉及電力調(diào)度、水利調(diào)度、航運(yùn)調(diào)度、水情測(cè)報(bào)以及澆灌及防洪等,因此有關(guān)的爭(zhēng)論應(yīng)涉及上述各行業(yè)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。水電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)及推測(cè)檢修是當(dāng)前很受關(guān)注的問(wèn)題,它除了涉及監(jiān)控系統(tǒng)常規(guī)的內(nèi)容外,還包括與振動(dòng)擺度、汽蝕磨損、絕緣間隙等測(cè)量裝置的接口與協(xié)作問(wèn)題等,需要全面考慮。水電站綜合自動(dòng)化也涉及如何在原有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的根底上,實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展及提高的問(wèn)題,如型計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)增建及延長(zhǎng)、人工智能、多媒體技術(shù)等。水電站綜合自動(dòng)化任務(wù)的提出,更使水電站的自動(dòng)化成為一個(gè)系統(tǒng)工程,其各部門(mén)和領(lǐng)域之間的有機(jī)協(xié)調(diào)協(xié)作將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)配置更為合理、利用效率更高,例如一些綜合性的問(wèn)題,以往單項(xiàng)掌握時(shí)他們之間所隱含的關(guān)系常被無(wú)視掉,而在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中則比較簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn),以此來(lái)提高系統(tǒng)性能,加速系統(tǒng)的速動(dòng)性及實(shí)時(shí)性并改善系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性。10水電站實(shí)施綜合自動(dòng)化改造的根本原則水電站進(jìn)展技術(shù)改造,逐步提高自動(dòng)化水平和運(yùn)行治理水平已是必定趨勢(shì)。水電站由于受各方面條件的限制,必定承受分步實(shí)施方式進(jìn)展技改。因此,如何進(jìn)展總體設(shè)計(jì)以利于分步實(shí)施,最大限度地避開(kāi)重復(fù)投資,是技術(shù)改造合理、成功的關(guān)鍵。CIM哲理近年來(lái)在全球范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。針對(duì)不同類型的企業(yè),有不同的應(yīng)用模式。同時(shí),由于其系統(tǒng)集成的簡(jiǎn)單性,尤其是在我國(guó)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平相對(duì)較低的狀況下,實(shí)施CIMS企業(yè)現(xiàn)在的根底設(shè)施的現(xiàn)狀,使用最有效的對(duì)組織最有利的方式將各種技術(shù)集成到企業(yè)的計(jì)算環(huán)境中。從現(xiàn)有的組織治理體制看,以縣電力公司為一個(gè)CIPS是縣級(jí)CIPS系統(tǒng)的有用性。系統(tǒng)的目標(biāo)必需與企業(yè)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題相結(jié)合,要和企業(yè)的核心問(wèn)題掛鉤。電站要解決的核心問(wèn)題是基層生產(chǎn)單位的自動(dòng)化掌握以及信息溝通。因此承受CIM括生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)和治理信息系統(tǒng)兩局部,承受目前成熟和已獲得成功應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的廣泛性。初始的應(yīng)用設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足企業(yè)現(xiàn)實(shí)的、各生產(chǎn)和治理環(huán)節(jié)的需求,同時(shí)還應(yīng)考慮企業(yè)將來(lái)進(jìn)展的潛在需求,即系統(tǒng)要具備良好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性,便于系統(tǒng)今后的升級(jí)、擴(kuò)大和先進(jìn)技術(shù)的承受。系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性。在建設(shè)初期,企業(yè)整個(gè)技術(shù)水平和治理水平都可能還不適應(yīng),相應(yīng)的企業(yè)其他信息資源、治理環(huán)境都不完善的狀況下,要從作一些簡(jiǎn)潔的應(yīng)用開(kāi)頭、簡(jiǎn)單的應(yīng)用可能不易實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)建設(shè)的階段性。設(shè)立恰當(dāng)?shù)碾A段性目標(biāo),明確需要解決的主要問(wèn)題,制定切實(shí)可行的打算。用系統(tǒng)工程的方法建立一個(gè)系統(tǒng)的框架,實(shí)現(xiàn)一些根本的功能,然后在這個(gè)根本系統(tǒng)的根底上不斷進(jìn)展。水電站綜合自動(dòng)化改造分步實(shí)施的思想企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平是企業(yè)文化的一局部,對(duì)于運(yùn)行多年的企業(yè),員工在長(zhǎng)期生產(chǎn)活動(dòng)中,已形成了基于現(xiàn)有設(shè)備狀況和技術(shù)水平的思維方式和工作方式,因此在實(shí)施技改和承受技術(shù)時(shí),應(yīng)留意培育員工思維和工作方式的逐步轉(zhuǎn)變,承受分批技改,可保證從舊企業(yè)文化向企業(yè)文化的平穩(wěn)過(guò)渡,從而保證技術(shù)過(guò)渡期生產(chǎn)的安全。另一方面,從技術(shù)
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