乌都河水电站计算机监控系统

1、乌都河水电站计算机监控系统、全厂保护设备及公用系统控制方案汇和集团天津市瑞晟水电设备有限公司许继电气股份有限公司2015年8月第一章 设备特性及性能保证控制系统满足水电厂计算机监控系统基本技术条件DL/T587-1995中华人民共和国电力行业标准的要求。近年来，随着水电站运行水平的日益提高，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握水电站的运行情况。因此，水电站自动化系统得到日益广泛的应用，较过去常规水电站，极大的提高了劳动生产率，降低了运行人员的劳动强度，减少了误操作的可能，改变了变电站运行的面貌。另一方面，通过应用计算机技术，通讯技术等先进技术手段，改变了传统二次设备的模式，简化了二次保护控

2、制系统，实现了信息共享，降低造价。随着水电站自动化系统应用逐渐深入，在实际的工程应用过程中，也暴露出来一些问题，主要体现在以下几方面：（1）采用计算机监控系统带来的信息爆炸。随着对各类设备运行监控的要求越来越高，系统设计日趋复杂，愈来愈多的信息接入到监控系统，在发生事故时，运行人员所需的信息被淹没在大量信息中，不利于运行人员及时了解事故信息，快速制订事故处理方案。（2）缺乏系统整体设计，目前，大多数水电站自动化系统在设计上，无法很好地实现信息共享，造成某些功能的重复设置。（3）大中型水电站自动化系统中网络节点数量繁多，网络布线十分复杂，任何一个节点的故障均影响对该节点的实时监控，因此，如何更好

3、地对水电站自动化系统中的通信网络实施在线监视和管理，及早发现隐患，消除故障，保障系统可靠的运行，也是水电站自动化系统时应该重点考虑的问题。通过分析当前水电站自动化系统在实际工程应用中存在的问题，结合我公司及许继SJK-8000水电站自动化系统在过去几年中千余套产品的供货经验，同时针对智能化水电站对自动化系统的要求，许继对原SJK-8000水电站自动化系统进行了升级设计，系统按照跨平台的技术要求，采用完全面向对象的设计方法，升级后系统采用同一套软件，完全兼容UNIX/Windows/Linux不同的操作系统。可以根据不同电压等级的变电站自动化系统对监控主站软件的需求选择不同的操作系统。第二章 监

4、控系统设备技术方案1、总述根据本水电站的整体情况，结合当前水电站计算机监控系统的发展现状及招标文件的要求，该系统按满足“无人值班，少人值守”的原则进行总体配置，既可实现电站集中控制，又能实现上级调度中心(省调、梯调、地调)远方遥控、遥调。整个电站的监控系统设计原则如下：1）按照“无人值班”（少人值守）的原则设计；2） 能实现电站与地调、省电力公司调度中心计算机监控系统之间的通信；3） 通过现场总线或者串行接口等实现电站计算机监控系统与电厂保护系统、励磁装置、调速器装置、直流系统、LCU屏、电量采集系统等之间的通信；4） 系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，

5、系统达到当前的国际先进水平；5） 系统高度可靠、冗余，其本身的局部故障不应影响现场设备的正常运行，系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均能达到中国电力部部颁水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578-95)的规定；6） 系统为全分布、全开放系统，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断；7） 实时性好、抗干扰能力强；8） 人机接口界面友好、操作方便；9） 系统的软件采用开放性的设计思想，具有标准、开放的接口，可将通讯协议不同的其他公司设备的信息接入本系统。(与调速器、励磁装置等设备厂家进行

6、沟通协商，以满足综合自动化系统的要求)；10） 所有的系统软件以及应用软件具备版本升级以及开发延续的能力；11） 系统所有的交流和直流输入量进系统前均有完善的抗干扰措施。2 系统结构2.1 结构形式 本水电站内，每台水轮发电机组分别设置一套现地控制单元、以及开关站现地控制单元组成。现地控制单元直接监控被监控设备的生产过程，既可作为分布系统中的现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。站内的各现地控制单元采用100Mbps工业级以太网交换机和多模光缆构成总线结构。本监控系统局域网按IEEE 802.3设计，采用全开放的分布式结构，电站内采用多模光纤电缆，通信规约TCP/IP。系统高度可靠、冗余，其

7、本身的局部故障不应影响现场设备的正常运行，系统特性的各项指标均应达到中国电力行业标准水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578-95)和电力系统调度自动化设计技术规程（DL/T5003-2005）的规定。系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，系统达到国内先进水平。系统结构为分层、全分布、全开放系统，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断。系统特点（1）开放。本监控系统应完全符合国际标准定义的开放式环境。（2）分布。功能和数据库分布在系统各节点上。使本监控系

8、统具有更高的效率、更高的可靠度及更好的可扩性。（3）高度可靠、冗余。电站层监控系统采用总线光纤的100Mbps交换式快速以太网，冗余系统服务器和冗余模块式组合电源系统等。2.2打印机设置打印机一台，打印机具有汉字功能。能实时打印用户进入和退出的信息及日、月、年等各种生产报表；故障、事故时系统能自动记录，能在事故时自动或按人员召唤实时打印主要设备的各类操作，事故和故障记录及有关参数和表格；经运行人员的召唤打印有关历史参数和表格等。打印机具有硬拷贝的功能。打印机通过打印服务器具有网络打印功能。打印机具有自动双面打印的功能。打印方式以召唤打印为主，定时打印为辅。2.3时钟同步装置系统在集控中心设置一

9、套时钟系统。时钟同步装置的输出信号至少包括分脉冲、秒脉冲、网络对时。当主时钟正常接收GPS时间信号，计算机监控系统通过接收GPS时钟同步装置的时钟同步信息，以保持全系统的时钟同步。该装置同时还向故障录波装置、微机自动装置、微机保护装置等发送同步信号。2.4网络设备配置工业级主交换机及各LCU交换机组成光纤以太网。2.5 现地控制单元(LCU) LCU共3套，包括机组LCU2套、升压站以及公用系统LCU 1套。现地控制单元采用GE PAC3I 系列PLC，具有分布式智能I/O模件、多计算机通信接口。现地控制单元的主要功能包括现地数据采集处理、分布式实时数据库、顺序控制流程、逻辑控制流程以及与系统

10、中其它部分的数据交换。采用10.4”人机界面作为现地人机接口。其设计能保证当它与主站级系统脱离后仍然能在当地实现对有关设备的监视和控制功能，当其与主站级恢复联系后又能自动地服从主站级系统的控制和管理。2.6 微机监控系统功能2.6.1 系统主要功能计算机监控系统能实时、准确、有效的完成对本站被控对象的安全监控。其主要功能如下：a) 数据采集及处理功能b) 安全运行监视功能及事件报警c) 事故追忆d) 控制和操作功能e) 自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AGC）和经济运行功能f) 定值、报表的生成与打印功能g) 设备运行统计记录及生产管理功能h) 远动通讯功能i) 画面显示功能j) 人机接

11、口k) 时钟同步l) 软件开发及维护功能m) 系统自诊断与自恢复功能n) 双机冗余容错功能o) 其它辅助功能2.6.2 电站级与单元控制级功能的分配 本监控系统为分层分布式结构。由电站级和现地控制级组成，现地控制级设三台LCU，分别执行对应于两台机组和公用设备等的实时监控。LCU作为全站监控系统的现地控制级，向电站级上行发送采集的各种数据和事件信息，接受电站级的下行命令对设备进行监控，在上位机或网络故障时又能独立工作。因此在系统总体功能分配上，数据采集和控制操作的主要功能均由LCU完成。2.6.3 主控级单元的功能 数据采集与处理功能从各个LCU采集电厂各主辅设备的实时数据，包括

12、模拟量、开关量、数字量、电度量、脉冲量和事件顺序记录(SOE)、越复限事件记录等。按收到的数据进行数据库刷新、报警登录。根据各LCU上送的事件，依据时间顺序记入相应的一览表。具体如下：.1 电站主要设备各运行状态及参数的巡回检测。1) 事件顺序显示记录监控系统对全厂机组、开关站、厂用电等主要设备的事故及故障信号、监控系统的故障信号等进行监视及事件顺序显示记录。 对于一般开关量，包括有关设备运行状态量及一般故障信号，一旦发生变位，计算机控制系统以扫查的方式响应并记录开关量变位的时间。时间为年、月、日、时、分、秒、毫秒。故障信号按发生的先后顺序记录。对于长期不复归的故障信号以及因设备

13、停运检修、控制操作电源断电等其他原因出现的故障信号，计算机控制系统应能判断，并给出标志。 对于具有快速中断要求的开关量，包括主要设备的断路器位置信号及保护信号等，一旦发生变位，计算机控制系统应立即响应并记录发生事故的时间。时间为年、月、日、时、分、秒、毫秒。事故信号按发生的先后顺序记录。2) 控制与调节2) 监控系统根据预定的原则及运行人员实时输入的命令进行机组正常启动与停机、断路器跳合、工作闸门和冲砂闸门的“上升”、“下降”、“停止”等操作。 监控系统能对操作过程进行校核和监视，并进行操作记录。例如：开机操作过程中，监控系统应能显示各主要阶段依次推进过程，过程受阻应指明原因，并将机组恢复到起

14、始状态或安全状态。 监控系统可由增减命令或设定给定值的方式进行机组功率的手动或自动调节。给定值可由运行人员输入或调度远方输入。3) 建立主设备档案监控系统能自动统计主设备运行小时数、动作次数、事故和故障次数以及相应的时间等，以便考核并合理安排运行和检修计划。例如： 水轮发电机开机、停机次数；运行小时数；停机备用小时数；检修小时数；机组压油装置电动机启动次数以及运行小时数。 断路器正常及事故情况下开断次数等有关技术性能指标记录。 退出运行的主要电气设备、装置、器具或回路的打印纪录。 渗漏集水井排水泵，空气压缩机的启动间隙，每次运转时间等。 建立历史数据库，存档备查。 存储继电保护整定值。2.6.

15、3.1.2 综合处理 系统根据设定的周期、定时或以事件触发方式对实时采集和处理后的数据进行综合处理。综合处理包括关系运算，逻辑运算、算术及函数运算。.3 电度量的处理该系统可电度表通讯，直接读取电度表上的数据，其优点是采集的电度量无任何误差。具有复费率功能、预付费及负荷监控功能（可选）、事件记录功能、电压合格率记录功能（设置合格范围）、结算功能。事件记录包括失压事件记录和事件发生次数以及最近五次发生的时刻。.4 测点数值及状态的人工设定 对于监控系统暂时无法采集到的信号，或某些时候由于变送器或接点故障而需要将相应测点退出等情况，监控系统允许运行值班人员和系统操作员对

16、这些测点进行人工设定，并在处理时把它们与其他正常采集的信号等同对待。监控系统可以区分它们并给出相应标志。 安全运行监视及事件报警功能.1 全厂运行实时监视 运行人员可以通过监控系统的彩色监视器对全厂各主设备及辅助设备、公用设备的运行状态和运行参数进行实时监控：越复限报警记录监视，时钟同步与事故顺序记录，故障状变显示记录，温度趋势分析判断，故障显示记录，开、停机过程监视。.2 参数越复限报警记录监控系统将对某些参数以及计算数据进行越限监视，有些量如温度量等还将进行趋势记录，即进行变化梯度监视。这些处理包括越限报警、梯度越限报警、自动显示、记录和打印等。对

17、需要越限报警的电气量、非电气量等进行越限比较。当实时值超过上限或低于下限时，进行报警处理；越限的实时值恢复正常时，进行提示记录；越限值及复限值可在线整定。越限处理至少具有下述特征：越限点名称、越限时间、越限定值及实时值，复限值。.3 事故顺序记录当电站发生事故时，监控系统将立即响应并以毫秒级时间分辨率予以记录；自动显示报警语句；启动语音报警；自动推出相关画面等。监控系统能将发生的事故按其发生的先后顺序记录下来，以便查询与分析。事故顺序记录可显示、打印和存入历史数据库。每条记录有点名称、描述和时标。.4 故障及状态显示记录监控系统定时扫查各故障及状态信号，一旦发生状变

18、将予以记录并显示故障状变名称及其发生时间。.5 趋势记录分析 a、机组轴承温度升高发展趋势监视 b、机组轴承温度变化率监视 c、推力轴承瓦间温差监视 d、机组振动、摆度和压力脉动变化趋势的监视(选件).6 多媒体语音报警监控系统具有独立的语言报警系统，以完成电厂设备的故障、事故报警，并同时在显示屏上显示报警画面，指出故障来源。 事故追忆记录电厂发生事故时，监控系统根据设定的事故追忆点，按采样周期对事故前事故后一段时间内的数值进行记录，形成事故追忆记录。计算机监控系统始终存储事故发生前k点和事故发生后n点的主要参数和数据采集值。k、n可由用户自定义，一般

19、不大于20。内容包括：高压线路和母线的三相电压、三相电流及频率；主变三相及零序电流和温度发电机三相电压、三相电流及转子电压、电流。相关记录：发生事故时，记录其它各元件的对应数值。启动条件及相关量可由运行人员定义。事故追忆记录可用数值记录和曲线记录两种方式在CRT上显示和打印。事故追忆的起始和终止时间、采样周期、参与记忆的变量和追忆启动源均可由用户设置、修改。 电站运行指导(1) 机组工况转换过程监视(2) 电站一次设备操作指导(3) 站用电系统操作指导(4) 事故和故障处理指导 监控系统异常监视监控系统具有故障自检测及容错处理功能。自检测的报警登入自诊断一览表。监控

20、系统能自动显示节点计算机的工作状态，如：主/从机、故障、培训、停机等。其中故障指网络通讯中断，主要功能丧失等情况。监控系统能显示出网络的拓扑结构图，并用颜色标明网络正常或故障。监控系统能直接显示现地控制单元的健康状况，能自动测试并显示出故障部位，至少诊断到插件，将不健康点置无效并屏蔽相关调节控制。监控系统具有自恢复及复执功能，消除暂态故障，提高可用率。 控制和操作功能.1 控制方式 控制方式主要分为调度远方、电站中控和设备现地共三级，优先顺序从下至上，进行控制方式切换。平时监控系统的控制方式主要使用前两级，设备现地仅用于调试和应急处理。调度远方/电站中控的控制权选择

21、在电站中控室实现，缺省选择为中控室控制。通过操作员工作站可以选择控制权。监控系统可保证在进行控制权时电站运行无扰动。.2 控制与调节全站监控系统能根据电站当前运行情况和远方及当地的控制命令、自动发电控制(AGC)及自动电压控制(AVC)的计算，按预定的步骤，对电站设备进行控制及调节，包括机组状态转换；机组有功功率、无功功率的闭环调节；断路器、隔离开关及接地刀闸的分、合操作；辅助设备及公用设备的启、停操作；闸门的启、闭操作等，同时实现高频切机，低频自启动。机组的有功和无功功率给定可以由运行值班人员在中控室输入或由上级调度中心远方输入，也可按AGC、AVC程序运行的结果确定。系统将对

22、该给定值的合法性进行检查，在调节过程中按功率给定值与测定值的偏差进行PID运算。按计算结果向励磁调节器发出负荷或调节命令。为了保证调节的安全可靠和机组的安全稳定运行，采取了一系列的限制与保护措施，如功率限值保护、电压保护、电流保护，避开振动区等。 自动发电控制（AGC）、自动电压控制(AVC)和经济运行功能系统能够接收调度AGC、AVC指令，也可以人机对话方式，接受由运行人员设置的有功功率或无功功率指令。监控系统能自动确定可运行机组和完成有功功率和无功功率分配及调节。.1 自动发电控制(AGC)水电站自动发电控制(AGC)是指按预定条件和要求，以迅速、经济的方式自动

23、控制水电站有功功率来满足系统需要的技术。根据水库上游来水量或电力系统的要求，考虑电站及机组的运行限制条件，在保证电站安全运行的前提下，以经济运行为原则。确定电站机组运行台数、运行机组的组合和机组间的负荷分配。1） AGC主要功能有： l 按负荷曲线方式控制全站有功功率和系统频率 l 按给定负荷方式控制全站总有功负荷 l 调频功能 l 机组启停指导2）AGC分配原则 l 按等微增率最优经济分配AGC机组负荷，考虑避开振动和其他限制条件。.2 自动电压控制(AVC)水电站自动电压控制(AVC)是指按预定条件和要求自动控制水电站母线电压或全站无功功率。在保证机组安全运行的条件下，为系统

24、提供可充分利用的无功功率，减少电站的功率损耗。1) AVC主要功能有： l 按给定无功方式控制全站无功负荷分配 l 按照中调/当地给定的母线电压值，对全站无功进行分配，使母线电压维持在给定水平。2）AVC分配原则： l 按无功容量成比例原则 l 按与实发有功或比例原则 l 等cos原则.3 开机主要策略：l 考虑机组的状态（开机、备用、检修）l 考虑机组累计发电小时数、连续备用小时数、累计备用小时数，是否带厂用电等。.4 停机主要策略：l 机组是否带厂用电、开机连续时间、累计发电小时数、累计备用小时数等。l 有功AGC和经济运行:根据操作员和电网给定的全厂总功率和备

25、用容量以及机组的实际情况等的要求，计算出当前水头下电站机组间的有功功率分配。最优化指在满足总功率分配时考虑机组有功功率上限、机组有功功率下限、调节死区和避开机的气蚀和震动区，并且避免频繁启停机组和频繁功率调整操作。l 无功AVC：运行机组间的无功功率的分配可按等无功功率分配或按等功率因数分配，分配时考虑机组无功功率上限、机组无功功率下限、调节死区。满足系统无功的要求。同时考虑转子电流和定子电流的限制。达到经济运行。 输电线路功率监视与限制为了保证电力系统稳定，监控系统能对输电线路进行监视和限制调节，此时系统将接受调度给出的线路总有功设定值和允许的偏差，并将实测的线路有功与该设定值

26、进行比较。当差值超出允许偏差时，则将通过全站AGC调节保证线路有功限制在给定值之内，在调节中将考虑线路过流和电网频率的限制。 定值、报表的生成与打印功能包括事件列表、 状态列表、 模拟量越复限一览表、 自诊断一览表, 操作一览表等；设备运行工况表;事故与操作次数的统计；电能电量报表等，并将生成的报表打印，可实现定时打印、召唤打印、自动打印功能。1) 定时打印：运行人员所需的各种报表，按时、日、月报表打印，打印的时间可设定。2) 自动打印：自动随事件处理结果输出，如：系统设备运行状态变位；模拟量越限记录；开关量变位记录；遥控操作纪录等。3) 召唤打印：由运行人员通过人机界面召唤启动

27、打印所需的报表；能拷贝任一时刻的CRT画面。0 设备运行统计记录及生产管理功能 系统在实时采集全厂各设备的运行参数和工况的基础上进一步完成统计制表等一系列运行管理的工作，使运行人员不必再进行人工抄表，也可使统计等一系列技术管理工作自动进行。l 电厂发电运行记录；l 主要电气设备动作及运行记录；l 操作记录；l 事故及故障统计记录l 定值变更记录；l 参数越复限统计记录；l 操作票管理等。1人机接口操作人员可通过显示器、键盘、鼠标及打印机等实现全厂运行的监视、控制、调节、在线修改定值、画面调用、报表显示打印等功能。1) 人机接口设计原则l 利用交互式人机对话方式实现各

28、种监控和控制功能，采用面向对象方法进行查询、操作使用起来非常简单、方便、灵活。l 采用多窗口方式提供操作人员与监控系统的接口，图形界面简单友好、信息丰富，包括系统窗口，图形显示、控制窗口、时钟、报警、控制任务窗口等。l 画面调用满足灵活可靠，响应速度快的原则可分为人工召唤方式，选中相应对象调出；自动方式为事件发生时自动弹出。l 人机接口具有权限管理功能。不同职责的运行管理人员有不同等级的操作权限，不同的权限有不同的使用范围，以保证系统的安全性。l 值班人员能在操作员工作站上方便准确的完成修改运行方式，负荷给定值、限值等。l 人机联系请求无效时显示出错信息。2) 操作员工作站主要功能：l 调画面

29、l 测点和设备的投退l 修改限值l 控制和负荷调节命令l AGC/AVC功能设置和参数设定l 召唤打印l 操作票显示与在线修改l 事件确认l 报警设置l 日期设置l 打印周期及打印设备的设置3) 打印机：自动定时或响应召唤打印命令输出各种报表。4) 系统的维护、修改：通过操作员工作站完成对监控系统的管理、维护以及数据库、画面、报表的生成、修改等。2画面显示功能监控系统应能支持彩色屏幕显示器的画面显示。显示器应能自动或按运行人员的召唤实时显示厂内主系统的运行状态、主设备的操作动态过程、事故和故障以及有关参数。事故报警的画面具有最高的优先权（采用多窗口技术）。显示的主要画面至少具有以

30、下几种类型。a) 单线图类：主要包括电站电气主接线图，厂用电接线图、直流系统接线 图、水力机械系统图，油、气、水（供、排水）系统图等。曲线类：包括给定负荷曲线、实际负荷曲线等。b) 柱状图类：包括主要运行参数极限值与实际值、设定值对比及有关运行指标的显示等。c) 报警画面类：包括模拟量的越限报警、复限提示以及有关参数的趋势报警；事故、故障顺序记录；相关量记录以及监控系统自诊断报警等。d) 操作指导画面类：包括正常操作和事故操作指导。例如：开停机操作过程显示（以图形、模拟符号或汉字语句组成操作过程流程图）；有关电气设备操作提示及操作画面；运行及生产管理方面的显示画面等。e) 表格类：包括正常运行

31、报表；操作记录统计表；事故、故障报警统计表；继电保护整定值以及输入/输出点定义表等。3远动通讯功能1) 与调度的通信 l 满足调度自动化系统对电厂的四遥功能； l 将电厂的有关数据和信息送往调度； l 接收调度下达的各种命令；2) 监控系统内部计算机之间的数据通信计算机之间的网络通信，其基本原则是速度快、数据处理能力强、安全可靠性较高。3) 与其他计算机系统的通信4软件开发及维护功能电厂开发维护人员可通过口令实现在工程师工作站上的操作，包括软件开发与维护、画面的增删与修改、定值修改、数据库变更，报表生成、顺控流程修改等一系列工作。5 系统自诊断与自恢复

32、功能1) 能进行在线自诊断，当系统或各功能单元发生故障时，自诊断程序能正确的判断出故障的内容并指出故障模件位置，以便迅速更换。检测结果进行打印记录。2) 主备计算机都有在线自诊断功能，当计算机健康状况下降时，能采取报警等相应措施，必要时进行主备计算机的自动切换。3) 监控系统的双机切换策略能保证主机软硬件故障甚至在无法正确执行指令时，备用机能及时正确接班。4) 无论是主备计算机的切换还是网络上的结点发生故障，都可在操作员工作站上给出提示信息，并记入自诊断表中。5) 可以在线诊断软件运行情况。发生程序走死或失控时，能自动启动或发出冗余切换要求，并具备恢复功能。6 双机冗余容错功能为

33、了提高计算机监控系统中功能节点可用性，监控系统软件支持双机冗余容错功能。即对冗余节点，通过再配一台通型设备，通过网络联系组成双机方式。由软件保证数据的统一性、控制命令单一出口等功能，同时通过软件保证一台设备丢失功能时，备用机及时发现并自动升为主机完成承担的任务。切换过程对生产过程无扰动。7 电站运行维护管理 积累电站运行数据，为提高电站运行、维护水平提供依据，如针对机组，累计机组正常、停运时间、检修次数及时间，累计机组各工况运行时间及开停机次数，根据机组测量参数(流量、振动、摆度、温升等)，分析机组运行工况，为机组状态管理及检修提供指导。8其它辅助功能1) 监控系统

34、备品备件管理2) 程序开发及运行人员培训4.6.4 现地控制单元的功能 数据采集与处理功能 LCU通过此功能对电站的主辅设备的运行状态，运行参数及测量值进行实时采集、工程量化，存入实时数据库，作为系统实时监控、告警、控制、制表，计算和处理的依据。数据采集的对象分为模拟量、开关量、脉冲量、数码量等。1）模拟量模拟量分为电气模拟量、非电气模拟量及温度量。模拟量信号的采集为定时扫查方式。对模拟量信号的处理包括回路断线监测、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度换算、梯度计算、越复限判断及越限告警，最后经工程及格式化处理后存入实时数据库。2）开关量开关量包括事件顺序记录(SOE)

35、开关量和普通开关量两种。SOE开关量指事故、断路器分合及重要继电保护的动作信号。监控系统采用中断方式迅速响应这些动作信号并以毫秒级的时间分辨率进行记录。普通开关量是指SOE开关量以外的各类故障信号、报警信号、隔离开关位置、设备状态等。监控系统对普通开关量的采集为定时扫查方式。对开关量信号的处理包括光电隔离、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性合理性判断、启动相关量处理功能(如启动事件顺序记录、事故报警、自动推出画面及自动停机等)，最后经格式化处理后存入数据库。3) 脉冲量脉冲量主要指来自脉冲电度表的有功电度及无功电度等，即时采集。对脉冲量的处理包括硬件及软件滤波、脉冲累加、数据有效合理性判

36、断、标度变换、检错纠错处理，经格式化处理后存入实时数据库。电度量可以进行峰平谷分时累计。4）数码量数码量信号主要指水位BCD码输入量。采用多点开关量并行采集，然后转换为相应模拟量数值。对数码量的处理包括光电隔离、数字滤波、码制变换、数据有效合理性判断、标度变换等，经格式化处理后存入实时数据库。5) 综合量综合量包括开关量和综合模拟量是对上述采集的量进行四则、逻辑运算得到的量，如机组状态，母线状态等。 安全运行监视1) 状态监视和事件报警2) 越复限检查和梯度越限检查和报警3) 控制命令执行中可在面板显示操作全过程及操作受阻部位4) 电站设备的状态监视和参数显示 控制

37、和调节.1 控制和操作类型LCU能接受当地或来自上位机 的命令，完成对下述被控设备的操作： 机组LCU：各种机组状态的转换，机端断路器的控制，有功、无功负荷调节； 开关站及公用设备LCU：断路器、隔离刀闸和接地刀闸的分、合操作；站用电和辅助设备的操作。.2 关于控制操作安全性的考虑 闭锁条件的检查LCU在收到控制命令后，必须对与该项操作相关的闭锁条件进行检查，只有在符合要求时才能允许操作； 当LCU在线自诊断到有关模件故障时，将自动禁止相应的控制功能； 当LCU在接受来自电站级控制命令时，将通过返送校核等步骤保证控制命令传送的正确性； 控制过程受阻时，将给出受阻原因

38、 事故停机处理机组LCU在事故停机的完成手段上主要有以下几方面的技术： 由LCU的I/O模块直接对采集到的事故信息进行响应和处理，执行相应的事故停机流程。 在LCU的机柜上或现场设置紧急停机按钮，按钮设多对接点，一方面接至LCU的PLC作为事故量来启动事故停机流程，另一方面通过硬布线直接由按钮作用于紧急停机电磁阀和机组出口开关跳闸回路。 采取必要的逻辑判断以减少误认事故并误启动事故停机流程的可能。 数据通信LCU的通信包括二部分： 作为监控系统光纤以太网络中的节点与电站级进行通讯，向上位机发送数据采集和事件信息，并接受其下行的控制命令。 作为现地控制单元，实现和微机

39、励磁、调速、保护等设备的通信。 在线诊断 LCU能在线进行硬件和软件的诊断，硬件诊断到板级，在诊断到故障后将报警，并自动进行冗余切换，闭锁相关控制等一系列处理。2.7 监控系统软件说明2.7.1 概述系统结合许继SJK-8000电站自动化系统在过去几年中千余套产品的供货经验，充分关注用户对电站自动化系统在实际运行中重点关心的问题，对自动化系统的要求，对原SJK-8000变电站自动化系统进行了升级设计，升级系统按照跨平台的技术要求，采用完全面向对象的设计方法，升级后系统采用同一套软件，完全兼容UNIX/Windows/Linux不同的操作系统。用户可以根据不同电压等级的电站自动化系

40、统对监控主站软件的需求选择不同的操作系统。同时，在设备对象建模上，遵循IEC61850对象模型，可以在未来非常方便地兼容IEC61850的装置。SJK-8500电站自动化监控系统可以广泛应用于各大中小型水电站用户系统。2.7.2 软件特色(1) 采用面向对象的思想，提供对象组态工具，简化数据库生成，特别是一些具有共性的事件处理，综合量、二次量计算。做到一次定义，多次使用。(2) 画面生成支持按对象的连接，使得画面可按对象复制，并且画面可独立于实时库进行前景连接检查。画面显示支持动画功能，用鼠标点出设备对象操作菜单。(3) 数据库采用事件驱动方式，当事件产生后，立刻处理和此事件有关的工作，例如判

41、断是否为事故、故障，是否要启动追忆，推出事故处理指导，启动顺控流程等。(4) 分布式智能报警,报警信息就地存放，可以减少网络信文。并且如果局部发生故障不会造成整体报警信息的丢失。采用多媒体技术提供专家指导。报警信息可按对象、设备、级别、时间段查询，并可逐条或全部确认。(5) 控制调节的编程采用电力系统人员熟悉的流程图方式输入，支持在线调试，在线修改、离线仿真，并自动提供运行人员界面，反映流程执行情况。(6) 定制AGC/AVC界面，用户只需配置各种参数，系统自动生成AGC/AVC算法和人机操作界面。提供简单手段，使得可以修改算法，以适应特殊工程要求。(7) 系统生成支持简单安装。提供友善的界面

42、，引导监控软件的安装和配置。用户手册为具有丰富图形的电子书，可随时打印，并可方便地随着软件版本的更新而更新。2.7.3 系统软件 操作系统整个系统软件应符合国际开放系统组织推荐的开放式系统，网络系统中各计算机均应采用TCP/IP网络软件，主机、工作站使用完全兼容UNIX/Windows/Linux不同的操作系统。设备采用模块化设计以确保其操作简便。数据库采用ORACLE或SqlServer数据库。操作系统具有下列特点：(1) 提供了多用户、多进程、并发文件和记录操作，完善的用户安全机制，功能强大、方便的通讯和联网能力。(2) 操作系统在所提供的硬件构造中有实用成功的经验。(3)

43、具有很强的外围设备控制管理能力。(4) 支持多种高级语言软件开发平台。(5) 能将数据从一种格式转换成另一种格式。(6) 执行诊断检查、自动切除故障和自动重新启动。(7) 对系统的启动、终止、监视、组态和其他联机活动将有交互式语言、命令程序支持。(8) 方便有效的多种通讯功能； 具有错误检测和校正的标准程序。(9) 为系统生成提供服务； 可伸缩性，支持集群和多CPU运行。(10) 文件管理系统采用性能优良的层次文件结构和多重保护机制，提供文件控制功能。 开发系统开发系统提供多种工具及管理程序，满足各种应用系统的的开发需求。C,C+,JAVA,FORTRAN等高级语言编译系统及交互

44、式可视化环境提供了较强的编程能力和格式各样的工具，开发用户接口可设计直观、灵巧、风格一致的应用程序。提供了具有国际标准的C,C+,JAVA,TCP/IP,ODBC,SQL等软件接口，使得应用程序具有跨平台的广泛应用环境。还提供了符合IEEE61131标准的PLC编程软件，使控制编程更加规范、通用。 应用软件包为了更好的进行实时数据的统计和保存，以及和其他信息管理系统传递和共享信息资源，使用了以下应用软件包。(1) 商用关系型数据库管理系统通过ODBC接口可使用的系统有SQL Server，DB2,Oracle,Sybase等。这些系统提供了客户机/服务器平台，具有各种高级统计、检

45、索、备份和恢复功能。(2) 丰富的人机接口基本软件软件具有图形显示的X WINDOW/Mitif软件包和报表软件。实时数据进行各种统计后，可按一定表格格式显示和打印。软件包中的电子表格软件，可以非常灵活、方便的生成各种表格，这些表格可以是文本的，也可以是图形的，例如各种饼图、折线、三维表等。 网络管理软件提供TCP/IP、FTP、NFS、浏览器软件等。2.7.4 支持软件许继电气股份有限公司为监视控制系统提供最佳的软件配置，提供用于系统诊断、管理、维护、扩充及远方登录等服务的软件工具，数据库的规模能满足功能所需的全部数据，并适合所需的各种数据类型，以保证实现系统功能要求，操作要求

46、和性能要求。(1) 数据采集与处理l 中断SOE处理变位、记录及报警处理l 状态开关量处理变位、记录及报警处理l 模拟量采集、处理及越限报警l 脉冲量采集、计数及处理l BCD数字量采集及处理l 功能块及综合信息处理及运算l I/O通道及模件、非法处理及系统故障诊断l 正常扫查信息处理(2) 实时数据库管理软件 l 数据库加载l 数据库基本运行计算l 数据库事件引发处理l 数据库功能块及综合处理计算l 数据库管理l 数据库服务l 历史数据库接口l 数据库设备驱动接口(3) 人机接口软件 l 命令分析处理、语法检查、登录l 系统控制方式设置、切换、闭锁l 远方通讯信息处理l 系统控制权限管理l

47、简报登录显示处理l 报表登录、显示、打印处理l 控制流程窗口、运行、闭锁处理l 图形画面显示、刷新处理l 趋势显示、处理l 数值输入处理l 命令输入处理l 语音报警软件l 光字牌显示及查询软件(4) 网络管理、双机切换处理软件 l 网络管理服务l 双机切换控制l 网络节点状态监视l I/O故障检测l 软件功能管理l 软件自恢复功能(5) 设备驱动软件 l 各种PLC驱动软件l 其他设备驱动软件(6) 通讯软件 l 各种远动规约通讯软件l 与其设备通讯软件(7) 历史数据库软件 l 标准实时库与ODBC接口软件l 关系数据库管理软件l 历史数据库图形接口软件l 历史数据库报表处理软件l 历史数据

48、备份及管理软件l 历史趋势处理软件(8) LCU软件 l 实时数据加载l 中断及实时钟处理l 操作命令处理l 事故记录、追忆l 模拟量数据采集和处理l 开关量数据采集和处理l 脉冲量计数和处理l BCD码采集处理l PID调节l 综合量处理l 控制闭锁和操作处理l 顺序控制流程解释与执行l 辅设控制通讯l I/O有效判别处理l 现地人机图形接口(9) GPS时钟同步处理 l 网络对时软件l GPS设备通讯软件l LCU模件分同步对时软件(10) 故障录波分析软件l 原始波形显示（绘制故障录波原始波形，并显示实时值）l 谐波分析（本工具可以计算出124次谐波）l 矢量分析（通过矢量图，可以很直观

49、地比较各个模拟量之间的相对关系）l 功率分析（可以实时了解到线路上的功率分布）l 继电器动作特性及轨迹分析（阻抗轨迹分析）：绘制阻抗轨迹，计算并显示当前阻抗的复数表达式l 序分量分析（监视各模拟量的正序、负序和零序分量）l 差动再现（绘制比例制动式差动动作轨迹，监视差动电流轨迹）l 数值分析（实时计算并显示模拟量通道的瞬时值、基波值和有效值）(11) 高级应用软件 l 站内经济运行软件l 自动电压控制AVCl 自动发电控制AGC(12) 系统组态软件 l 系统配置组态l I/O数据库组态l 对象数据库组态l 图形组态l 可视化流程组态（包括梯形图、SFC、功能块、格式化文本）l 历史数据库组态

50、l 报表组态(13) Web功能软件l Web服务器支持软件l 远程图形处理l 远程报表处理l 防火墙及数字证书安全处理(14) 图形人机接口 图形人机接口的开发是基于多窗口系统。 它提供一个交互式的图形编辑程序供用户产生人机接口的画面，并可由用户定义图形与数据库之间的连接，以便由实时图形软件显示出反映现场情况的动态画面。其中图形功能提供了：矩形、多边形、线、折线、圆(弧)、网格、ASCII字符、汉字、Bitmap及符号操作等目标。操作提供了：选取、移动、删除、拷贝、存取、改变颜色、改变线型、改变填区型、改变字型等。动态链接提供了：变颜色、变数字、变尺寸、闪光、趋势、人工设值、启动顺控、键调画

51、面，信息窗口等功能。人机界面软件将允许操作员在不详尽了解计算机知识的情况下，能增加或修改操作员命令、显示形式和记录形式。操作人员可以直接在画面上选中某个设备，系统弹出控制面板，直观控制现场设备。 数据库管理 我们定义并开发了适用于水电站监控系统应用的实时数据库语言，用户可用这种语言为系统的各节点定义数据库，并规定数据在适当时间或事件发生时应完成的操作。数据库加载程序对用户编写的数据库语言程序进行语法检查，并按要求建立数据库；数据库管理程序借助通讯软件为整个分布系统提供数据库的服务；数据库运行程序对数据中的算术，逻辑运算进行操作，并对实时数据进行刷新。数据库管理软件将满足以下要求：

52、l 提供用于实时数据存储和检索的数据库管理软件，该软件能提供各节点存储瞬时状态、事件数据、测量值和用于趋势分析和定期报告的数据以及归档和检索这类数据库管理。l 提供用于历史数据存储和检索的数据库管理软件.该软件能提供存储、归档和检索这类数据库管理。l 提供数据库生成软件，用此软件生成和修改数据库。l 支持应用软件直接迅速存取数据、以及对数据的查询修改和扩充；l 保持应用程序和数据之间的高度独立性；l 保持数据库中数据的可靠性。将采取措施确保有效的数据记录在数据库中；l 提供数据保护、以防人为或程序造成的不正当修改；l 使用任何编程语言编制的应用程序都可以使用数据库中的数据；l 数据库软件能提供

53、各点数据的瞬时状态，事件事故的报警、登录、动作次数，各测量值的越复限处理、登录、定时定期数据的归档、检索等功能，并可将各基本点进行组合、运算，组成较为复杂，便于使用的运算点。同时系统还提供历史数据库软件，以便对历史数据进行存档并具有查阅、打印、检索等功能。目前的数据库语言包括以下数据类型及功能：设备操作：l 模拟量输入；l 数字量输入；l 交流量输入；l SOE顺序事件记录；l 脉冲量输入；l 数字量输出；l 模拟量输出；l PID比例积分微分操作；关系运算：如：大于> 、小于< 、等于 等逻辑操作：如与、或、非、异或等算术操作：如加、减、乘、模、绝对值、开方、指数、对数、三角函数

54、。其他还有：报警操作、表达式操作等组成一个功能完善的数据库语言。 通讯软件 提供通信软件，用于监控系统各节点之间的通信和数据交换； 提供人-机通信软件，用于通过交互式显示、完成所有操作和控制功能。 顺序控制 为了满足水电站的控制要求，提供画流程图的工具，用直观的、交互的方法，编制控制调节的算法。执行程序解释执行，并用图形化方式显示流程实际执行过程，支持在线调试，在线修改和离线仿真。主要提供画流程的框图：开始框、判断框、操作框、子流程框、注解框等。 报警处理本系统提供了报警处理、报警管理和报警显示来处理现场设备发生的事件。报警处理主要完成当发生某个事件时

55、，进行综合判断，决定是否需要报警，事件发生的重要性如何，是否需要启动相应处理流程、进行报警。报警管理主要收集报警信息，完成按设备、按重要性分类、检索查询。报警显示提供查询界面各类事件，并可对单条、某一设备或全部发生事件进行确认。 统计检索1）历史数据查询管理指定一览表记录查询时间，选择任何一种类型一览表，自动查询一览表记录。2）报表统计自动统计各种报表数据存入数据库中供报表显示使用。统计包括： l 模拟量整点值、日值、月值、季值、年值； l 模拟量每天、每月、每季、每年越上、下限次数和越上、下限时间； l 开关每天、每月、每季、每年分、合次数及时间； l 电度量整点、日、月、季、年表读数； l 电度量每天、每月、每季、每年峰、平、谷累计值。3）自动数据管理l 按所配备设备容量大小，选择历史数据周期，保存周期内历史数据。其他数据按选择方式保存，如保存整点值； l 一览表记录按用户要求保存相应记录；4）手工删除历史记录，指定删除记录时间，删除相应数据库记录。5）备份/恢复可按指定时间段将历史数据库中的数据备份到其他介质。 自诊断提供方便的寻找故障位置、消除故障以及软、硬件维护使用的自诊断软件。自诊断软件将能准确的判断硬件故障具体发生在哪一块