水电厂计算机监控系统的结构与功能演示文稿课件

水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统v主讲：贾振国 长春工程学院能源动力工程学院 电站控制教研室 1第二章：水电厂计算机监控系统的结构与功能第二章：水电厂计算机监控系统的结构与功能 计算机监控系统的基本类型 一一二二计算机监控系统的基本结构 计算机监控系统的基本功能 三三四四计算机监控系统的性能指标 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统2一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 CASC:CASC:Computer-Aided Supervisory Control Computer-Aided Supervisory Control 计算机辅助监控系统计算机辅助监控系统CBSC:CBSC:Computer-Based Supervisory Control Computer-Based Supervisory Control 以计算机为基础的监控系统以计算机为基础的监控系统CCSC:CCSC:Computer-Conventional Supervisory ControlComputer-Conventional Supervisory Control 计算机与常规装置双重监控系统计算机与常规装置双重监控系统CBSC:CBSC:全计算机监控系统全计算机监控系统以计算机为主，常规设备为辅的监控系统以计算机为主，常规设备为辅的监控系统 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3取消常规设备的全计算机监控系统取消常规设备的全计算机监控系统 1一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 特特 点：点：取消全部常规设备取消全部常规设备适用对象：适用对象：新建大、中型水电厂新建大、中型水电厂典型应用：典型应用：隔河岩水电厂隔河岩水电厂 五强溪水电厂五强溪水电厂 小浪底水电厂小浪底水电厂 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统4一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 最大坝高最大坝高151m151m；坝顶长坝顶长6536535m5m；坝顶高程坝顶高程206m206m；正常蓄水位为正常蓄水位为200 m200 m；总库容总库容3434亿亿m m3 3；4 4台台3030万万kWkW机组；机组；年发电年发电30.430.4亿亿 kWhkWh。19931993年年6 6月首台机组发电，月首台机组发电，19941994年年1111月月4 4台机组全部投产，台机组全部投产，19981998年年4 4月整个月整个工程除升船机外，通过国家竣工验收。工程除升船机外，通过国家竣工验收。v 隔河岩水电厂隔河岩水电厂水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统5一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 五强溪水电厂五强溪水电厂 湖南省沅陵县境内；湖南省沅陵县境内；混凝土重力坝；混凝土重力坝；坝高坝高85.5m85.5m；5 5台台2424万万kWkW混流式机组；混流式机组；年发电年发电53.753.7亿亿kWhkWh。工程成功地应用了大型表孔弧门（高工程成功地应用了大型表孔弧门（高23m23m，宽，宽19m19m）、水轮机大转轮（直）、水轮机大转轮（直径径8.3m8.3m）、大面积通仓薄层浇筑、蠕变高边坡治理等）、大面积通仓薄层浇筑、蠕变高边坡治理等1010项国内、国际领先的项国内、国际领先的新技术，为中国大型水电站新技术的推广和应用作出了贡献。新技术，为中国大型水电站新技术的推广和应用作出了贡献。五强溪水电厂于五强溪水电厂于19941994年首台机组发电年首台机组发电,1996,1996年年5 5台机组全部投产运行。台机组全部投产运行。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统6一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 小浪底水电厂小浪底水电厂 河南省洛阳市以北；河南省洛阳市以北；长期有效库容长期有效库容5151亿亿m3m3；引水式电站；引水式电站；6 6台台3030万万KWKW混流机组；混流机组；总装机总装机180180万万kWkW；年均发电年均发电5151亿亿kWhkWh。意大利英波吉罗公司承建大坝工程；德国旭普林公司为责任方的中德意大利英波吉罗公司承建大坝工程；德国旭普林公司为责任方的中德意联营体中标承建泄洪工程；法国杜美兹公司为责任方的小浪底联营体中意联营体中标承建泄洪工程；法国杜美兹公司为责任方的小浪底联营体中标承建引水发电设施工程；水轮机由美国标承建引水发电设施工程；水轮机由美国VOITHVOITH公司制造，发电机由哈尔滨公司制造，发电机由哈尔滨电机和东方电机股份有限公司联合制造；机电安装工程由水电十四局、水电机和东方电机股份有限公司联合制造；机电安装工程由水电十四局、水电四局、水电三局组成的电四局、水电三局组成的FFTFFT联营体中标。联营体中标。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统7特特 点：点：保留部分常规设备作为备用保留部分常规设备作为备用 适用对象：适用对象：新建大、中型水电厂新建大、中型水电厂 老电厂的技术改造老电厂的技术改造典型应用：典型应用：新安江水电厂新安江水电厂 大广坝水电厂大广坝水电厂 万安水电厂万安水电厂以计算机为主、常规设备为辅的监控系统以计算机为主、常规设备为辅的监控系统 2一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统8一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 新安江水电厂新安江水电厂 浙江省钱塘江上游新安江上，距杭州市浙江省钱塘江上游新安江上，距杭州市170km,170km,混凝土宽缝混凝土宽缝重力坝，最大坝高重力坝，最大坝高105m105m，水库总库容，水库总库容220220亿亿m3m3。总装。总装9 9台，总容台，总容量量66.2566.25万万kWkW，19601960年首台投产，年首台投产，19771977年全部投产。年全部投产。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统9一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 大广坝水电厂大广坝水电厂 海南省东方市境内昌化江中游河段，最大库容海南省东方市境内昌化江中游河段，最大库容17171 1亿亿 m m3 3，电厂装有电厂装有4 4台台6 6万万 kWkW混流式机组，设计年发电量混流式机组，设计年发电量5.045.04亿亿kWhkWh。工程于工程于19901990年年6 6月正式开工，月正式开工，19931993年第一台机组发电，年第一台机组发电，19951995年竣工。年竣工。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统10一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 万安水电厂万安水电厂 江西省赣江中游万安县；江西省赣江中游万安县；大坝全长大坝全长11 04 m11 04 m；最大坝高最大坝高68681m1m；总库容总库容22221616亿亿m m3 3。装机容量装机容量5 51010万万kWkW；初期装机初期装机 4 41010万万kWkW；年发电量年发电量11115050亿亿kWhkWh。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统11以计算机为辅、常规设备为主的监控系统以计算机为辅、常规设备为主的监控系统 3一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 特特 点：点：控制操作主要由常规设备完成；控制操作主要由常规设备完成；过渡模式过渡模式适用对象：适用对象：早期水电厂和中小型水电厂的分早期水电厂和中小型水电厂的分 步技术改造步技术改造典型应用：典型应用：富春水电厂一期工程富春水电厂一期工程水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统12一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型一、水电厂计算机监控系统的基本类型 v 富春江电厂富春江电厂 浙江省桐庐县；库容浙江省桐庐县；库容 4.44.4亿亿m m3 3；总装机；总装机29297272万万kWkW；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统131集中式集中式计算机计算机监控系统监控系统3分层分层分布式分布式计算机计算机监控系统监控系统2分散式分散式计算机计算机监控系统监控系统基本结构类型基本结构类型 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统14二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 集中式计算机监控系统集中式计算机监控系统 1v基本结构基本结构v基本概念基本概念 所谓集中式监控系统，就所谓集中式监控系统，就是用一台计算机对整个水电厂是用一台计算机对整个水电厂的各种电量和非电量的信息进的各种电量和非电量的信息进行采集、分析、处理，并由这行采集、分析、处理，并由这台计算机发出所有的控制命令。台计算机发出所有的控制命令。v基本特点基本特点（1 1）价格便宜；）价格便宜；（2 2）危险比较集中；）危险比较集中；（3 3）电缆敷设多、长；）电缆敷设多、长；v适用范围适用范围机组台数少，容量小、主接线简单的小型水电厂机组台数少，容量小、主接线简单的小型水电厂水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统15问题：如何提高集中式监控系统可靠性问题：如何提高集中式监控系统可靠性 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 （1 1）以常规控制为备用的集中式计算机监控系统）以常规控制为备用的集中式计算机监控系统 （2 2）采用双机备用方式）采用双机备用方式 冷备用（冷备用（Cold StandbyCold Standby）温备用（温备用（Warm StandbyWarm Standby）热备用（热备用（Hot StandbyHot Standby）备用方式备用方式 特征：备用机平时处于空闲状态；特征：备用机平时处于空闲状态；主机故障时人工投入。主机故障时人工投入。特征：正常运行时，备用机也处于运转状态；特征：正常运行时，备用机也处于运转状态；存储器被主控机的实时刷新；存储器被主控机的实时刷新；主控机机故障时人工投入。主控机机故障时人工投入。特征：主控机和备用机并列运行；特征：主控机和备用机并列运行；备用机不输出控制；备用机不输出控制；主控机故障时自动投入备用机。主控机故障时自动投入备用机。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统16实例：集中式计算机监控系统实例：集中式计算机监控系统二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 新安江水电厂早期采用的单计算机系统新安江水电厂早期采用的单计算机系统 机型：机型：DJS-131DJS-131 字长字长1616位位 内存内存32KB32KB美国的石河段水电厂美国的石河段水电厂 装机装机1111台台 总容量总容量1300MW1300MW 1977 1977年装设了一台年装设了一台PDP-11/35PDP-11/35小型计算机小型计算机 字长字长1616位位 内存内存80KB80KB美国田纳西州的拉孔山抽水蓄能水电厂美国田纳西州的拉孔山抽水蓄能水电厂 一套计算机系统一套计算机系统 4 4台台425MW425MW抽水蓄能机组抽水蓄能机组水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统17二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分散式计算机监控系统分散式计算机监控系统 2v问题的提出问题的提出v基本结构基本结构水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统18二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分散式计算机监控系统分散式计算机监控系统 2v基本特征基本特征（1 1）按功能分散构成多个）按功能分散构成多个 计算机的子系统；计算机的子系统；（2 2）子系统由专项功能计）子系统由专项功能计 算机构成；算机构成；v特点特点（1 1）有效缩小故障影响；）有效缩小故障影响；（2 2）可靠性高；）可靠性高；（3 3）降低设备性能要求；）降低设备性能要求；（4 4）连接复杂；）连接复杂；水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统19二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 改进：改进：总线型分散式计算机监控系统总线型分散式计算机监控系统 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统20实例：实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 位置：位置：长江西陵峡出口；长江西陵峡出口；装机：装机：96.596.5万万kWkW；1717万万KW*2KW*2 12.5 12.5万万KW*5KW*5 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统21实例：实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统22实例：实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统23实例：实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统24二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v问题的提出问题的提出v基本特征基本特征 具有多个分布的资源具有多个分布的资源 具有统一的操作系统具有统一的操作系统 分布的资源独立而又相互一作用分布的资源独立而又相互一作用 系统内部不存在层次控制关系系统内部不存在层次控制关系v基本结构基本结构 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统25二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 水电厂控制层次的划分水电厂控制层次的划分 （1）驱动层驱动层 机组油、水、风、电机组油、水、风、电系统数据据采集及设备系统数据据采集及设备驱动驱动特征：特征：最底层，最底层，与生产设备直接连接与生产设备直接连接要求：要求：高安全性高安全性 高可靠性高可靠性 任务：任务：水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统26二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 水电厂控制层次的划分水电厂控制层次的划分 （2）功能组控制层功能组控制层 任务：任务：独立完成某一特定功能独立完成某一特定功能 特征：特征：自治性自动控制子系统自治性自动控制子系统 内容：内容：微机调速器微机调速器 微机励磁调节器微机励磁调节器 微机同期并列装置微机同期并列装置 温度巡检装置温度巡检装置 事件顺序记录装置等事件顺序记录装置等 要求：要求：稳定、简单、可靠稳定、简单、可靠 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统27二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 水电厂控制层次的划分水电厂控制层次的划分 （3）机）机组控制层组控制层 任务：任务：工况的转换、有功、无功工况的转换、有功、无功 调整、数据采集处理、运调整、数据采集处理、运 行参数行参数 检测报警、与上一检测报警、与上一 层信息交换等层信息交换等 特征：特征：监控子系统，按设备分布监控子系统，按设备分布 要求：要求：稳定可靠稳定可靠 可独立工作可独立工作水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统28二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 水电厂控制层次的划分水电厂控制层次的划分 （4）电厂）电厂控制层控制层 在独立水电厂中，这一层在独立水电厂中，这一层是控是控 制系统中的最高层，用于制系统中的最高层，用于控制控制 整个水电厂的运行。整个水电厂的运行。（5）梯级调度）梯级调度层层 制制定定发发电电计计划划，实实现现负负荷荷频频率率控控制制，协协调调各各梯梯级级电电厂厂的的运行。运行。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统29二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 简单的分层分布式监控系统简单的分层分布式监控系统 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统30特特 点：点：主控机主控机1 12 2台台 双机互为备用双机互为备用 应用范围：应用范围：机组台数较少的电厂机组台数较少的电厂 存在问题：存在问题：主机承担的任务过多主机承担的任务过多 解决办法：解决办法：将主机的任务分散到多台计算机中去将主机的任务分散到多台计算机中去二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 简单的分层分布式监控系统简单的分层分布式监控系统 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统31二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 分层分布式计算机监控系统分层分布式计算机监控系统 3v 基于局域网技术的分层分布式监控系统基于局域网技术的分层分布式监控系统 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统32v开放式分层分布监控系统开放式分层分布监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 (1)(1)问题的提出：问题的提出：随着装机容量越来越大，功能越来越复杂，计算机系统的随着装机容量越来越大，功能越来越复杂，计算机系统的规模也越来越大。由单一厂商包揽控制系统的全部硬件和软件规模也越来越大。由单一厂商包揽控制系统的全部硬件和软件已越来越困难。已越来越困难。随着生产技术的发展，原有计算机监控系统的规模和功能随着生产技术的发展，原有计算机监控系统的规模和功能也需要扩充，新增加的硬件设备如何与原有系统接口就是个大也需要扩充，新增加的硬件设备如何与原有系统接口就是个大问题。问题。随着系统的扩充，有时需要开发一些新的软件，原有软件随着系统的扩充，有时需要开发一些新的软件，原有软件怎么办，能不能保留，如何接口，都是需要解决的问题。怎么办，能不能保留，如何接口，都是需要解决的问题。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统33v 开放式分层分布监控系统开放式分层分布监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 (2)(2)开放式分层分布监控系统的特点开放式分层分布监控系统的特点 A A、模块化的体系结构、模块化的体系结构B B、标准化的模块接口、标准化的模块接口 C C、分布化的功能处理、分布化的功能处理D D、可移植的应用软件、可移植的应用软件E E、不同系统之间的相互操作、不同系统之间的相互操作F F、分布数据库的应用、分布数据库的应用水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统34v 开放式分层分布监控系统开放式分层分布监控系统 二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构二、水电厂计算机监控系统的基本结构 (3)(3)开放式分层分布监控系统典型应用开放式分层分布监控系统典型应用 位于广西郁江上游位于广西郁江上游的右江河段。是一座以的右江河段。是一座以防洪为主，结合航运、防洪为主，结合航运、发电、灌溉、供水等综发电、灌溉、供水等综合利用的大型水利枢纽。合利用的大型水利枢纽。百百色色水水电电厂厂装装机机4 4台台，单单机机135MW135MW。在在系系统统中中承担调峰作用。承担调峰作用。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统35通信工通信工作站作站主控计主控计算机站算机站1主控计主控计算机算机2工程师工程师工作站工作站操作员操作员工作站工作站1操作员操作员主机站主机站2双机切换装置双机切换装置厂长终端厂长终端打印机打印机1打印机打印机2CRT1CRT2键盘键盘1键盘键盘2打印机打印机CRT1CRT2键盘键盘1键盘键盘2打印机打印机#1机组机组LCU#1机组机组LCU#1机组机组LCU#1机组机组LCU#1机组机组LCU#1机组机组LCU至地调至地调至中调至中调至水情系统至水情系统至防汛系统至防汛系统至火灾系统至火灾系统至闸门系统至闸门系统至升船系统至升船系统至通风系统至通风系统百色水电厂计算机监控系统结构示意图百色水电厂计算机监控系统结构示意图 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统36水口水电厂计算机监控系统结构图水口水电厂计算机监控系统结构图 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统37水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统38三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能一、数据采集功能一、数据采集功能1 1、模拟量数据采集、模拟量数据采集电气模拟量：电气模拟量：定子电压定子电压 定子电流定子电流 有功功率有功功率 无功功率无功功率 励磁电压励磁电压 励磁电流励磁电流 频率（转速）频率（转速）非电气模拟量：各轴承油温非电气模拟量：各轴承油温 各轴承油瓦温各轴承油瓦温 定子线圈温度定子线圈温度 定子铁芯温度定子铁芯温度 冷风和热风温度冷风和热风温度 机组的流量机组的流量 振动、摆度振动、摆度 主变压器油温度主变压器油温度 上、下游水位上、下游水位 闸门开度闸门开度 对非电气模拟量数量要求：对非电气模拟量数量要求：机组容量：机组容量：100MW100MW及以下时，一般不超过及以下时，一般不超过5050个个 机组容量：机组容量：100-200MW100-200MW时，一般不超过时，一般不超过8080个个 机组容量为机组容量为200MW200MW以上时，一般不超过以上时，一般不超过120120个个 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统39国内几个水电厂机组模拟量统计国内几个水电厂机组模拟量统计 电厂名称单机容量（MW）每机模入量其中电气量其中温度量其中其它量三峡700140-广蓄3006294013隔河岩300921676-安康20010814868十三陵200126157733三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统40一、数据采集功能一、数据采集功能2 2、数字输入状态量、数字输入状态量 数字输入状态量也常常被称为开关量，主要包括断路器及数字输入状态量也常常被称为开关量，主要包括断路器及隔离开关的位置信号、机组设备运行状态信号、继电保护的动隔离开关的位置信号、机组设备运行状态信号、继电保护的动作信号、手动自动方式选择信号、位置报警信号等。作信号、手动自动方式选择信号、位置报警信号等。主要内容：主要内容：（1 1）机组的停机、发电、调相、抽水等运行工况状态信号。）机组的停机、发电、调相、抽水等运行工况状态信号。（2 2）6 kV6 kV及以上高压断路器、反映厂用电源情况的断路器和及以上高压断路器、反映厂用电源情况的断路器和 自动开关以及反映系统运行状况的隔离开关的位置信号。自动开关以及反映系统运行状况的隔离开关的位置信号。（3 3）主要设备的事故和故障信号，以及主要设备的总事故和）主要设备的事故和故障信号，以及主要设备的总事故和 总故障信号。总故障信号。（4 4）计算机监控系统的故障信号。）计算机监控系统的故障信号。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统41一、数据采集功能一、数据采集功能3 3、数字输入事件顺序量、数字输入事件顺序量 采集目的采集目的：事故原因分析事故原因分析 采集内容：采集内容：采集要求：采集要求：20ms、10ms、5ms4 4、数字输入脉冲量、数字输入脉冲量有功电能和无功电能有功电能和无功电能 脉冲式蜗轮流量计脉冲式蜗轮流量计 脉冲式转速计脉冲式转速计 三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统42一、数据采集功能一、数据采集功能5 5、数字输入、数字输入BCDBCD码量码量 数字输入数字输入BCDBCD码量主要指水位、超声波流量计等智能传码量主要指水位、超声波流量计等智能传 感器输出的测量值通常以感器输出的测量值通常以BCDBCD码格式输入到计算机监控系统码格式输入到计算机监控系统 中。对于这类格式的数据类型一般取并行二进制数字量，中。对于这类格式的数据类型一般取并行二进制数字量，为取值的完整准确，应按并行方式输入系统。为取值的完整准确，应按并行方式输入系统。6 6、外部链路数据量、外部链路数据量 外部链路数据量是指其它微机化智能装置或网络计算外部链路数据量是指其它微机化智能装置或网络计算机向计算机监控系统传输的数据，如微机调速器、微机励机向计算机监控系统传输的数据，如微机调速器、微机励磁调节器、时钟同步装置、智能温度巡检仪或监控系统中磁调节器、时钟同步装置、智能温度巡检仪或监控系统中的其它计算机等需要向主机传送的数据。的其它计算机等需要向主机传送的数据。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统43二、数据处理功能二、数据处理功能模模拟拟量量数数据据处处理理 状状态态数数据据处处理理 数数据据计计算算处处理理 事事故故追追忆忆处处理理 趋趋势势分分析析处处理理 数据处理数据处理三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统44三、控制调节功能三、控制调节功能正正常常控控制制和和操操作作 紧紧急急控控制制 恢恢复复控控制制 正正常常的的调调节节操操作作 自自动动发发电电控控制制（A AG GC C）自自动动电电压压控控制制（A AV VC C）控制调节控制调节三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统451 1、正常的控制和操作、正常的控制和操作 主要内容：主要内容：（1 1）机组运行工况的转换，如开机、停机、发电、调相）机组运行工况的转换，如开机、停机、发电、调相 等运行工况的转换。等运行工况的转换。（2 2）机组的自动同期并列。）机组的自动同期并列。（3 3）断路器和隔离开关的分、合操作。）断路器和隔离开关的分、合操作。（4 4）机组辅助设备的操作，主要包括压油装置、冷却水）机组辅助设备的操作，主要包括压油装置、冷却水 系统、空压机、机组排水泵、渗漏泵等的操作。系统、空压机、机组排水泵、渗漏泵等的操作。三、控制调节功能三、控制调节功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统462 2、紧急控制和恢复控制、紧急控制和恢复控制 三、控制调节功能三、控制调节功能紧急控制：紧急控制：紧急控制是当系统和设备发生异常情况时，监控计算机紧急控制是当系统和设备发生异常情况时，监控计算机能够作出判断，采取自动跳闸和紧急停机或增加机组出力、能够作出判断，采取自动跳闸和紧急停机或增加机组出力、投入备用机组、改变机组运行工况等相应的处理措施，使电投入备用机组、改变机组运行工况等相应的处理措施，使电力系统及时回到安全状态。力系统及时回到安全状态。恢复控制：恢复控制：恢复控制是当事故发生后能得到尽快的处理，恢复到正恢复控制是当事故发生后能得到尽快的处理，恢复到正常运行的状态，以尽可能的缩小事故范围和减少事故损失的常运行的状态，以尽可能的缩小事故范围和减少事故损失的一系列控制和操作。例如调整机组的出力，将解列的机组重一系列控制和操作。例如调整机组的出力，将解列的机组重新并列等。新并列等。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统473 3、正常的调节操作、正常的调节操作 三、控制调节功能三、控制调节功能主要内容：主要内容：（1 1）通过电厂控制级计算机或现地控制单元向调速器发）通过电厂控制级计算机或现地控制单元向调速器发 出出有功有功“增增”或或“减减”的调节命令和向励磁调节器的调节命令和向励磁调节器发出发出 无功无功“增增”或或“减减”的命令；的命令；（2 2）在调节过程中按照功率给定值通过）在调节过程中按照功率给定值通过PIDPID调节等算法自调节等算法自 动的向调速器或励磁调节器发出无功动的向调速器或励磁调节器发出无功“增增”或或“减减”的的 命令，即实现机组有功功率和无功功率的闭环调节。命令，即实现机组有功功率和无功功率的闭环调节。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统484 4、自动发电控制（、自动发电控制（AGCAGC）三、控制调节功能三、控制调节功能自动发电控制（自动发电控制（AGCAGC）：）：自动发电控制（自动发电控制（AGCAGC）是指在满足机组各项安全发电的）是指在满足机组各项安全发电的约束条件下，以迅速、经济的方式控制整个水电厂有功功率约束条件下，以迅速、经济的方式控制整个水电厂有功功率来满足电力系统多方面的需求。来满足电力系统多方面的需求。AGCAGC主要任务：主要任务：根据水电厂需发功率、供电的可靠性和设备的实际状况，根据水电厂需发功率、供电的可靠性和设备的实际状况，考虑调频和备用容量的需要，通过实时计算，在避开机组的气考虑调频和备用容量的需要，通过实时计算，在避开机组的气蚀振动区和保证机组安全运行的前提下，确定当前水头下最佳蚀振动区和保证机组安全运行的前提下，确定当前水头下最佳经济负荷分配方案，即确定水电厂的最佳发电机组台数和组合经济负荷分配方案，即确定水电厂的最佳发电机组台数和组合方式。方式。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统495 5、自动电压控制（、自动电压控制（AVCAVC）三、控制调节功能三、控制调节功能自动电压控制（自动电压控制（AVCAVC）：）：自动电压控制（自动电压控制（AVCAVC）是指在满足水电厂和机组各种安）是指在满足水电厂和机组各种安全约束条件的前提下，根据不同的运行方式和运行工况，对全约束条件的前提下，根据不同的运行方式和运行工况，对全厂的机组作出实时的控制决策，以自动维持母线电压或全全厂的机组作出实时的控制决策，以自动维持母线电压或全厂无功功率为当时的设定值，并合理的分配厂内各机组的无厂无功功率为当时的设定值，并合理的分配厂内各机组的无功功率，尽量减少水电厂的功率消耗。功功率，尽量减少水电厂的功率消耗。AVCAVC调节方式：调节方式：在优化计算的基础上通过改变励磁或改变联络变压器分在优化计算的基础上通过改变励磁或改变联络变压器分接头实现。接头实现。三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统501 1、人机联系的设置原则、人机联系的设置原则 （1 1）运行人员控制台的功能；）运行人员控制台的功能；（2 2）人机联系应有汉字显示和打印功能；）人机联系应有汉字显示和打印功能；（3 3）人机联系操作简便、灵活、可靠、一致性原则；）人机联系操作简便、灵活、可靠、一致性原则；（4 4）画面、对话区、提示三者相结合原则；）画面、对话区、提示三者相结合原则；（5 5）校核及闭锁原则；）校核及闭锁原则；（6 6）响应速度要求；）响应速度要求；（7 7）安全等级的操作权限原则。）安全等级的操作权限原则。四、人机联系功能四、人机联系功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统51四、人机联系功能四、人机联系功能2 2、CRTCRT的基本功能的基本功能 CRTCRT基本功能基本功能 画画面面显显示示 画画面面实实时时刷刷新新 信信息息提提示示 光光标标与与画画面面的的控控制制 显显示示画画面面的的编编排排 画画面面图图形形符符号号及及显显示示颜颜色色的的定定义义 三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统52云峰电厂监控系统云峰电厂监控系统 CRTCRT界面界面 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统53云峰电厂监控系统云峰电厂监控系统 CRTCRT界面界面水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统54云峰电厂监控系统云峰电厂监控系统 CRTCRT界面界面 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统55云峰电厂监控系统云峰电厂监控系统 CRTCRT界面界面 水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统56四、人机联系功能四、人机联系功能3 3、键盘操作与控制、键盘操作与控制 各种参数的设置或修改各种参数的设置或修改 报警处理报警处理 4 4、制表打印与记录、制表打印与记录 定时打印定时打印 召唤打印召唤打印 5 5、现地控制单元的人机联系、现地控制单元的人机联系 三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统57五、五、设备运行管理统计功能设备运行管理统计功能 统计内容：统计内容：开机次数开机次数停机次数停机次数检修次数检修次数并网发电次数并网发电次数开机时间开机时间停机时间停机时间检修时间检修时间并网发电时间并网发电时间线路线路 送电次数送电次数停电次数停电次数检修次数检修次数送电时间送电时间停电时间停电时间并网发电时间并网发电时间机组和线路机组和线路 主开关动作次数主开关动作次数事故次数事故次数试验次数试验次数峰发电量累计峰发电量累计谷谷发电量累计发电量累计平平发电量累计发电量累计三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统58六、六、系统通信功能系统通信功能 系统通信构成：系统通信构成：1 1、监控系统与各调度级的调度自动化系统间的通信监控系统与各调度级的调度自动化系统间的通信 2 2、监控系统与电厂其它计算机系统之间的通信监控系统与电厂其它计算机系统之间的通信 3 3、监控系统内部通信监控系统内部通信 4 4、时钟同步控制时钟同步控制 七、七、多媒体功能多媒体功能 多媒体功能多媒体功能 视频服务视频服务 语音服务语音服务 动画服务动画服务 综合显示服务综合显示服务 语音报警语音报警 电话语音报警及信息查询电话语音报警及信息查询 语音朗读语音朗读 语音控制语音控制 三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统59九、九、仿真培训功能仿真培训功能 十、十、专家系统功能专家系统功能 运行操作安全分析运行操作安全分析 事故分析处理事故分析处理 智能报警智能报警设备状态检修设备状态检修八、八、系统自诊断与自恢复功能系统自诊断与自恢复功能 三、水电厂计算机监控系统的基本功能三、水电厂计算机监控系统的基本功能水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统60四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标一、一、实时性实时性 实时性：实时性：所谓实时性即计算机监控系统对外部事件所谓实时性即计算机监控系统对外部事件 的响应速度。的响应速度。1 1、对机组现地控制单元实时性的要求、对机组现地控制单元实时性的要求（1 1）数据采集时间：）数据采集时间：状态和报警点采集周期：状态和报警点采集周期：1s1s或或2s2s模拟点采集周期：电量模拟点采集周期：电量1s1s或或2s2s；非电量：非电量：1 130s30s事件顺序记录（事件顺序记录（SOESOE）点分辨率：小于等于点分辨率：小于等于5 520ms20ms（2 2）现地控制单元接受控制命令到开始执行的时间应小于）现地控制单元接受控制命令到开始执行的时间应小于1s 1s（3 3）供事件顺序记录使用的时钟同步精度应高于所要求的）供事件顺序记录使用的时钟同步精度应高于所要求的 事件分辨率。事件分辨率。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统612 2、对电厂控制级实时性的要求、对电厂控制级实时性的要求 （1 1）从）从LCULCU回收的数据至电厂控制级数据库的时间回收的数据至电厂控制级数据库的时间 1 12s2s。（2 2）人机接口响应时间：）人机接口响应时间：（3 3）双机切换时间：）双机切换时间：热备用时：保证实时任务不中断。热备用时：保证实时任务不中断。温备用时：小于温备用时：小于30s30s。冷备用时：小于冷备用时：小于5min5min。一、一、实时性实时性（4 4）电厂控制级控制功能的响应时间：）电厂控制级控制功能的响应时间：有功功率联合控制任务执行周期可取有功功率联合控制任务执行周期可取3-15s3-15s。无功功率联合控制任务执行周期可取无功功率联合控制任务执行周期可取6s6s、12s12s、3min3min。自动经济运行功能处理周期时间可取自动经济运行功能处理周期时间可取5-15min5-15min。四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统62二、二、可靠性可靠性 可靠性可靠性 ：所谓可靠性就是在给定条件下计算机监控：所谓可靠性就是在给定条件下计算机监控 系统能够持续保持正确工作的能力，或正系统能够持续保持正确工作的能力，或正 确的功能可维持的时间。确的功能可维持的时间。1 1、可靠性的衡量指标、可靠性的衡量指标 （1 1）平均故障间隔时间（）平均故障间隔时间（MTBFMTBF）：即系统的可使用时间）：即系统的可使用时间 。（Mean Time Between FailuresMean Time Between Failures）（2 2）平均停运时间）平均停运时间 （MDT MDT）：系统的维修停机时间。）：系统的维修停机时间。（Mean Down Time Mean Down Time）2 2、具体要求、具体要求:主机系统主机系统 LCULCU 四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统63三、三、可维修性可维修性 可维修性可维修性 ：所谓可维修性是指计算机监控系统或设：所谓可维修性是指计算机监控系统或设 备发生故障后能够进行维护和修理的可备发生故障后能够进行维护和修理的可 能性和难易程度。能性和难易程度。1 1、可维修性的衡量指标、可维修性的衡量指标 平均修复时间（平均修复时间（MTTRMTTR ）：）：即系统的修复所用时间即系统的修复所用时间 。（Mean Time To Repair Mean Time To Repair）平均修复时间平均修复时间(MTTR)(MTTR)参数一般由制造商提供，当不包括参数一般由制造商提供，当不包括 管理辅助时间和运送时间时，一般取管理辅助时间和运送时间时，一般取0.50.51h1h。2 2、具体要求、具体要求 四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统64四、四、可用性可用性 可用性可用性 ：可用性也称可利用率，它是表征计算机监：可用性也称可利用率，它是表征计算机监 控系统在任何需要时间内能够工作的指标。控系统在任何需要时间内能够工作的指标。1 1、可利用率的表达式、可利用率的表达式 A=100%MTBFMTBF+MDT其中：其中：MTBFMTBF：平均故障间隔时间，单位小时。：平均故障间隔时间，单位小时。MDT:MDT:平均停运时间平均停运时间,单位小时。单位小时。2 2、具体要求：、具体要求：99.9%99.9%、99.7%99.7%、99.5%99.5%四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统65五、系统安全性五、系统安全性 （1 1）操作安全性）操作安全性（2 2）通信安全性）通信安全性（3 3）固件设计安全性）固件设计安全性六、可扩性六、可扩性 1 1、根据实际需要，预留、根据实际需要，预留10%10%以上的备用点、布线点和以上的备用点、布线点和 空位点设备。空位点设备。2 2、电厂控制级计算机的存储器容量应有、电厂控制级计算机的存储器容量应有40%40%以上的余度。以上的余度。3 3、应留有扩充现地控制单元、外围设备或系统通信的接口。、应留有扩充现地控制单元、外围设备或系统通信的接口。4 4、通道的容量应留有足够的余度，期望的通道利用率应小、通道的容量应留有足够的余度，期望的通道利用率应小 于于50%50%。四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统66七、可变性七、可变性 可变性可变性 ：可变性是指对监控系统中输入、输出点的：可变性是指对监控系统中输入、输出点的 参数或结构配置能够根据实际需要进行改参数或结构配置能够根据实际需要进行改 变的能力。一般需要改变的内容包括：输变的能力。一般需要改变的内容包括：输 入、输出点说明的改变；模拟量输入、输入、输出点说明的改变；模拟量输入、输 出点限值及限制值死区和工程单位标度的出点限值及限制值死区和工程单位标度的 改变；控制点时间参数的改变等。改变；控制点时间参数的改变等。四、水电厂计算机监控系统的性能指标四、水电厂计算机监控系统的性能指标水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统67第第1 12 2章作业章作业 一、画结构示意图说明水电厂集中式计算机监控系统、一、画结构示意图说明水电厂集中式计算机监控系统、分散式计算机监控系统和分层分布式计算机监控系分散式计算机监控系统和分层分布式计算机监控系 统的特点和应用范围。统的特点和应用范围。二、简要说明值班与值守、无人值班与二、简要说明值班与值守、无人值班与“无人值班无人值班”（少（少 人值守）的概念。人值守）的概念。三、简要说明简要说明水电厂计算机监控系统层次的划三、简要说明简要说明水电厂计算机监控系统层次的划 分和各层的功能。分和各层的功能。四、说明水电厂计算机监控系统的主要功能有哪些？四、说明水电厂计算机监控系统的主要功能有哪些？五、解释五、解释MTBFMTBF、MDTMDT、MTTRMTTR及可利用率及可利用率A A的含义的含义 并说明提高监控系统可利用率的途径。并说明提高监控系统可利用率的途径。水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统68登高使人心旷，登高使人心旷，临流使人意远；临流使人意远；读书于雨雪之夜，读书于雨雪之夜，使人神清；使人神清；舒啸于丘阜之巅，舒啸于丘阜之巅，使人兴迈。使人兴迈。69