水电厂计算机监控系统简介.doc

水电厂计算机监控系统简介 水电厂计算机监控系统是一个多功能的复杂的控制系统，这里只作简要的介绍。 一、水电厂计算机监控系统的发展 早在70年代，计算机已开始应用于水电厂，起先用于各项离线计算和工况的监测，后来，逐渐进入到控制领域。它经历了一段从低级到高级，从顺序控制到闭环调节控制，从局部控制到全厂控制，从电能生产领域扩展到水情测报、水工建筑物的监控、航运管理控制等各个方面，从监控到实现经济运行，从个别电厂监控到整个梯级和流域监控的发展过程。出现了一批用微机构成的调速器、励磁调节器、同步并列装置、继电保护装置。多媒体技术应用使电厂中控室的设计发生了巨大的变化。巨大的模拟显示屏正在逐渐被计算机显示器所代替；常规操作盘基本上已被计算机监控系统的值班员控制台所取代；运行人员的操作已从过去的扭把手、按开关转为计算机键盘和鼠标操作。运行人员的工作性质也发生了质的变化，从过去的日常监盘和频繁操作转变为巡视，经常的监测和调节控制都由计算机系统去完成。运行人员的劳动强度大大减轻，人数也大大减少，甚至出现了无人值班或“无人值班，(少人值守)的电厂。国内新建的大中型水电厂己基本上采用计算机监控系统，一些小型水电厂也有应用，原来己有的采用常规控制的水电厂也在逐步进行改造。采用计算机监控已成了水电厂自动化的发展方向。二、水电厂实现计算机监控的目的1提高安全运行水平安全运行是水电厂最重要的任务。为保证水电厂的安全运行，必须对水电厂的运行工况和设备进行经常的严密监测。水电厂需要经常监测的信息量与水电厂容量和机组台数有关，大型水电厂的信息量可以多达数千甚至数万。如葛洲坝水电厂约有2027个模拟量、3132个开关量和134个脉冲量。因人的反应能力有限，靠人工监视不能及时发视问题，结果可能导致事故的发生。计算机能迅速采集和处理大量信息，弥补了人的能力局限性，因而能迅速发现异常以便及时采取措施，防止事故的发生，大大提高了水电厂安全运行的水平。2提高经济效益水电厂实现自动发电控制以后，可以使水电厂经常处于优化工况下运行，达到多发电、少耗水的目的。梯级水电厂实现全梯级优化运行后，可以进一步节约宝贵的水电资源，提高经济效益。我国一些水电厂运行实践表明，平均效益约为1。具体效益的大小随水电厂的类型而异，具有调节性能强的水库和负荷曲线变化大的水电厂的经济效益尤为显著。梯级水电厂实现经济运行后的效益更大，可达百分之几。3减少运行值班人员水电厂采用计算机监控以后，监测和操作大多由计算机系统进行，运行值班人员只是在旁进行监视以及进行少量的键盘和鼠标操作，工作量大大减少，劳动强度大大减弱。因此，可以大大减少运行值班人员，有的水电厂甚至可以实现无人值班。主厂房一般可不设人值班，中控室只留一、两人值班。大型水电厂完全没有人值班在现阶段还是不合适的。控制后，每次值班只需1人。我国沙田水电厂，总容量54MW，原来职工总数为300人，实现计算机控制后，减为40人，其中运行人员不到20人。运行值班人员减少后，相应的生活建筑和社会文化设施也可减少，从而大大节约投 三、全开放分层分布式计算机监控系统水电厂计算机监控系统经历了一个演变过程。从模式上看，由以常规控制装置为主，计算机为辅，到计算机监控为主，常规控制装置为辅，再到取消常规控制设备的全计算机监控系统。从结构类型看，由集中式计算机监控系统，到功能分散式系统，再到全开放的分层分布式系统。现对目前水电厂最通用的全开放的分层分布式计算机监控系统作一介绍。1 开放系统的特点全开放的计算机系统有几个特点：（1）应用软件的可移植性：更换计算机平台时，应用软件可移植到新的计算机平台上；（2）同系统之间的相互操作性：在多个厂家的计算机组成的网络中， 用户可以共享硬件、软件、信息等各种网络资源； (3) 模块接口标准化：应用软件接口，用户操作接口，网络通信接口 的标准化。2 分层控制(1) 驱动层：监视与控制机组的各种驱动，如油泵、水泵、阀、高低压开关等；(2）功能组控制层：介于机组控制层和驱动层之间的自动控制子系统，实现某一特定的功能，如调速器、励磁装置、同期并列、制动停机等；(3) 机组控制层（现地控制单元LCU）：按被控对象设置，如每台机组、公用设备、开关站、闸门等。机组的LCU具有数据采集和处理、开停机控制、同期控制、转速和有功功率的调节、电压及无功功率的调节等功能，并与上一个控制层进行信息交换； (4) 电厂控制层：是控制系统的最高层，用于控制全厂的运行。如对各LCU发出有关开停或运行方式转换命令；调节机组的有功功率和无功功率；采集和处理各LCU的实时数据；与调度进行通信，发送有关信息和接受上一级的指令等等。 现地控制单元与电站控制级之间的信息交换采用星形网络或总线网络结构。 3 主要功能 (1) 数据采集：模拟量、数字量（开关量）、脉冲量、非电量等；(2) 数据处理和实时报警：模拟量数据处理，状态数据处理，事件顺序记录，参数趋势分析，事故追忆处理，历史数据处理等； (3) 生产过程的控制：机组的开停，线路的停送电，变压器的投切，辅助设备的投等。操作方法可由电站级计算机远方发出命令或由LCU现地发令。 (4) 负荷调节：按给定值进行机组有功功率和无功率的调节； (5) 制表打印与记录：运行日志、操作记录、事故和故障记录、越限记录、报表打印等； (6) 人机联系：包括电站级工作站的CRT、鼠标、键盘、打印机和LCU的CRT、键盘。可以下达操作控制命令；对各种画面、报表、曲线等的显示；参数设置和修改；报警显示处理等；(6) 自动发电控制（AGC）：在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制整个电站的有功功率来满足系统的需要；(7) 自动电压控制（AVC）：控制发电机励磁和有载调压变压器分接头，使高压母线电压不超过容许值，并使机组间的无功合理分配；(8) 通信功能：与上级调度部门通信，与梯级调度中心通信，与综合自动化其它子系统通信；(9) 在线自诊断和自恢复；(10) 仿真与培训。以上只是可能实现的功能，具体需要的功能要根据容量、台数、重要性而定。四、水电厂计算机监控系统的实施对于新建的水电厂，计算机监控系统的实施应该一步到位。而对于己投产采用常规控制的水电厂进行改造要注意以下几点：(1) 做好规划：实施水电厂自动化既要积极，又要慎重稳妥。要根据电厂的实际情况和条件做好深入的可行性分析和规划，认真选定系统的结构和功能，要注意监控系统的实用性、简单性、可扩性、阶段性。(2) 基础自动化设备的更新改造：基础自动化设备的可靠性和稳定性是实现计算机监控系统的基础和先决条件，主要有：调速器更换为具有通信功能的微机型调速器；励磁装置更换为具有通信功能的自并励微机励磁装置；温度、压力、液位、流量、转速变送器或传感器的更换；油、风、水系统的改造。根据情况也可以先进行基础自动化设备的更新改造，再上计算机监控系统。(3) 原有常规控制系统的考虑：必要时近期可保留，以便在安装调试和计算机监控系统试运行期间保证电厂正常发电。