计算机监控系统讲义

计算机监控系统

1计算机监控系统基础

1.1设计原则

(1)采用“无人值班”(少人值守)的运行值班方式，电站监控系统采用全计算机监控的模

式，设置统一的全厂计算机监控系统。出于安全可靠性考虑，另外设置简单的紧急停机、安全闭

锁和事故动作的硬布线回路，满足对电站重要设备进行紧急处理的可靠性要求。

(2)监控系统的各项性能指标均满足部颁《水电站计算机监控系统基本技术条件》及《水力

发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求。

(3)计算机监控系统采用开放性的分层分布式系统结构，当系统中任何一部分设备发生故障

时，系统整体以及系统内的其他部分仍能继续正常工作且功能不会减少。各LCU能脱离主控级独

立运行。

(4)计算机监控系统的通信必须满足国家经贸委最新颁布的《电网和电厂计算机监控系统及

调度数据网络安全防护规定》、国家电力监管委员会颁布的《电力系统安全防护规定》及电力系统

有关“发电厂二次系统安全防护指南”和“电力二次系统安全防护总体方案”的最新文件和规定

的要求进行软、硬件隔离。

(5)计算机监控系统在满足可靠性和实用性的前提下应体现先进性，具有逐步向真正意义上

的无人值班阶段过渡的良好基础和平台。

(6)计算机监控系统保证与电站被控设备同步投运的一次成功。

(7)系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构，且有长期的备品和技术服

务支持。

(8)软件采用模块化、结构化设计，保证系统的可扩性，满足功能增加及规模扩充的需要。

(9)系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场环境。选用开放式、全分布的系统

结构，系统配置和设备选型适应计算机发展迅速的特点，具有先进性和向后兼容性，能充分保护

用户的投资。

(10)系统实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。

(11)人机接口功能强大，适应电站运行习惯。人机联系操作方法简便、灵活、可靠。

L2系统控制调节方式

1.2.1一般要求

计算机监控系统应按照电站运行值班方式以及预定的决策参数进行控制、调节，以满足电网

电力调度对电站发电控制的要求。

计算机监控系统控制、调节方式分为控制方式和调节方式二类。控制方式包括现地控制方式

和远方控制方式，调节方式包括电站调节方式和上级调度部门调节方式。

1.2.2电站各现地控制单元均设有“现地/远方”切换开关，现地方式优先。在现地控制方

式下，现地控制单元只接受通过现地层人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制及调节命

令，电站层设备及远方调度中心只能采集、监视来自电站的运行信息和数据，而不能直接对本

现地控制单元的受控对象进行远方控制与调节。

1.2.3在电站层能进行“电站控制调节/上级调度控制调节”软切换操作，电站控制调节优先。

当电站监控系统处于“电站控制调节”方式且各现地控制单元处于“远方”方式时，电站层可

对电站主辅设备发控制和调节命令，上级调度只能进行监视；当监控系统处于“上级调度控制

调节”方式且现地控制单元处于“远方控制”方式时，电站层可根据上级调度的控制调节指令

将电站作为一个整体对电站进行控制和调节命令

1.2.4控制调节方式的优先级依次为现地层、电站层和上级调度。

2大峡监控系统

2.1大峡监控系统概述

大峡水电站采用先进的、可靠的、有成功经验的SSJ-3000型水电厂计算机监控系统。

SSJ-3000型水电厂计算机监控系统是我国水电厂计算机监控系统领域中的主导产品，已有在

许多电站的成功应用实例。随着科学技术的发展以及用户需求的增加，我们对SSJ-3000监控系统

的功能不断进行完善和提高，采用面向对象的监控系统软件，支持开放系统平台。既有基于UNIX

的NC2000,又有基于Windows的EC2000应用软件系统。面向水电厂自动化SSJ-3OOO型计算机监控

系统已成为既具有国际先进技术水平，又能充分满足国内电厂用户各方面实用化要求的成熟可靠

的监控系统。

大峡水电站计算机监控系统采用基于UNIX操作系统跨平台的全分布开放系统结构的NC2000

监控系统软件。

2.2系统结构

2.2.1概述

(1)电站计算机监控系统分为厂站控制级和现地控制级。电站层设备布置在副厂房中控室、

计算机室内。其中操作员工作站、ON-CALL工作站的多媒体音箱等布置在中控室内，其它的电站

层设备布置在计算机室内。电网调度自动化系统本站端设备(组屏一面)布置在在通讯机房(设

备另订)。全厂公用LCU及开关站LCU布置在中控室内。各机组LCU布置在主厂房运行层相应机组

段。

电站监控系统采用冗余100M星型网络结构。

(2)现地控制单元内的PLC选用法国Schneider公司生产的UnityQuantum系列PLC。法国

Schneider公司是目世界上唯一一家专业致力于电力与自动化技术的公司，在配电、终端配电解决

方案、安全电源、建筑自动化与安全、工业控制、PLC、传感器、驱动器以及其他自动化专业项

目方面处于全球领先位置，其UnityQuantum系列PLC为其生产的所有PLC中的最高端的PLC,无

论在数据的处理速度、通讯的准确性、模件的安全可靠性等都完全能够满足监控系统的功能要求,

并且使得监控系统达到国内一流水平。此UnityQuantum系列PLC在国内多个大中型水电站的监控

系统中使用，例如长江三峡水电站、广西龙滩水电站、湖北清江水布娅电站、贵州光照电站等。。

(3)系统采用分布式体系结构。符合技术发展趋势，系统以双局域网为核心，实现各服务器、

工作站功能分担，数据分散处理。处理速度快、工作效率高。

各工作站/服务器在系统中处于平等地位，系统以后扩充时不引起原系统大的变化，并为整个

系统不断完善创造条件。

在系统中，各工作站的故障只涉及局部功能，使整个系统的复杂性降低，可靠性大为提高。

(4)开放式系统环境

开放式环境分为应用开发环境、用户接口环境和系统互联环境。采用开放式系统环境作到：

•保证用户在更新计算机硬件的同时，应用软件能继续使用，解决不同产品间的可移植性;

・保护用户资源的投资，提供不同计算机的互操作性；

・提供一个网络环境，用户可选择适合自己的不同厂商的硬件，提高系统对计算机设备可

集成性；

・系统通过双局域网将全图形工作站/服务器连接为基础，将整个系统组成分布式开放系

统。

2.2.2监控系统组成部分功能

(1)主机服务器

主要完成处理、归档，数据库管理，历史数据库的生成、转储，参数越复限记录，测点定义

及限值存储，各类运行报表生成和储存等数据处理和管理。系统按指定的周期和存储实时数据库

缓冲区中的数据转储到该系统，实现实时数据的长期存档。

两台主机服务器互为热备用。

(2)操作员工作站

操作员工作站的功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过彩色液

晶显示器可以对电厂的生产、设备运行做实时监视，取得所需的各种信息。电厂所有的操作控制

都可以通过鼠标器及键盘实现。

两台操作员工作站互为热备用。

(3)工程师兼培训工作站

工程师工作站用于系统维护和管理人员进行修改系统参数、修改定值，增加和修改数据库、

画面和报表，并可做一些的操作培训工作。主要负责系统的维护管理、功能及应用的开发、程序

下载等工作。此外，工程师站具有操作员工作站的所有功能，可以作为操作员工作站的备用。

(4)打印及历史数据工作站

主要负责对于监控系统中打印任务及历史数据的管理，安排打印队列分别发送给相应的打印

机打印。

(5)远动通信工作站

主要负责监控系统与远方调度系统通信。与调度通讯的数据传输通道按主、备方式配置，主

用通道接入甘肃电力调度数据网，远动数据经交换机、路由器、安全隔离设备、数配单元入光纤

通讯网与甘肃电力调度数据网互连。远动数据的备用通道采用点对点方式，由远动工作站串口经

MODEM与话音(专用)传至调度端。远动数据接入电力调度数据网配置二次安全防护设备(系

统远动数据通信设备由业主另行订货)

(6)厂内通信工作站

主要负责监控系统与电站内的其它自动化设备进行通讯，获取数据。例如：水情测报系统、

电能计费系统、火灾报警系统、工业电视系统、闸门系统等。

(7)ON-CALL及语音报警服务器

主要负责语音/电话报警、电话查询、事故自动寻呼(ON-CALL)及手机短信报警；实现电

站设备启停等重大事件在全厂自动广播功能，此功能的音频输出放大和喇叭设备可与在消防报警

广播系统中己设置的共享。

当监控系统出现重要故障和事故时监控系统除产生•般报警还产生电话语音报警。电话语音

自动报警支持8路同时自动拨号，电话号码与时段可以重新定义。电话语音报警可根据预先规定进

行自动拨号，拨号顺序按从低级到高级方式进行，当某一级为忙音或在规定时间内无人接话时，

自动向其高--级拨号，当对方摘机后，立即告诉对方报警内容。同时配置1套短信息发送装置，可

将重要报警信息进行短消息发送。发送方式包括：可选择群发也可选择按对象、按时段、按管理

级别不同，有选择性的自动发送。

(8)GPS时钟同步系统

根据招标文件中的要求，配置了1套GPS时钟同步系统。GPS主机中可以输出标准串口信号、

脉冲对时信号，通过脉冲信号扩展装置将脉冲对时信号扩展出多路，分别连接到各个现地控制单

元内。

⑼打印机

系统配置2台A3幅面黑白激光打印机和1台A4幅面彩色激光打印机，完成监控系统的各种打印

服务功能。根据多个电厂的使用经验，打印方式以召唤打印为主，定时打印为辅的方法。

(10)网络设备

根据招标文件的要求，我们为大峡电站配置100M冗余星型网络结构。在主站内设置2套配置

完全相同的主交换机，各个现地控制单元PLC直接通过与主交换机相连，实现数据共享。

(11)不间断电源

根据招标文件的要求，我们配置了1套并联冗余逆变电源，其中包含2台并联冗余主机，及隔

离变压器等。正常时，2台主机分别承担50%的总负荷，当其中1套主机出现故障的时候，另外1

套自动承担全部负荷。

(12)现地控制单元(LCU)

LCU共6套，包括机组LCU4套、开关站LCU1套、公用LCU1套。

机组现地控制单元配置为双CPU、双网络的冗余构架。公用、开关站现地控制单元为单CPU、

双网构架。所有PLC均选用法国Schneider公司生产的UnityQuantum系歹llPLC。

LCU主要完成对被监控设备的就地数据的采集及监控功能，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。

LCU采用法国Schneider公司生产的12.1"TFT触摸屏作为现地人机接口，其通过MB+口与

CPU模件上的MB+口通讯，保证触摸屏能够及时迅速的监视和控制现场运行设备。由于Schneider

公司支持冗余CPU功能的UnityQuantum系列PLC的CPU模件140CPU67160及CPU模件

140CPU65160,其只集成1个MB口(标准串口)及1个MB+口；其中MB口需与LCU中的通讯管理

设备通讯，实现与其它自动化设备的通讯，因此将触摸屏配置支持MB+功能的触摸屏，通过MB+

网与CPU的MB+口通讯。

2.3硬件配置说明

2.3.1电站级设备

选型说明：

大峡电站按无人值班少人值守原则设计，因此对于监控系统要求具有较高的安全可靠性及实

时性，对于监控系统的设备的选择也要求选用性能高、运行速度快的计算机。根据“招标文件”

的要求，系统主计算机、操作员工作站、通讯服务器等要求采用冗余的计算机，操作员工作站、

工程师工作站等要求采用高性能、多任务型的计算机。为了便于系统管理和维护及备件的通用性,

所有服务器、主要功能工作站选择同厂家同型号的产品。我们选择了SUN公司SunFireV440服务

器作为系统主计算机，选择SunUltra45工作站作为操作员工作站、工程师工作站。SUN公司的产

品在我国电力系统和许多大型电厂以及其它领域都得到广泛应用，有强大的技术支持。应用实例

有：青海拉西瓦水电站、广西龙滩水电站、澜沧江集控中心、湖北水布境水电站、湖南柘溪水电

站、重庆彭水电站、广西平班水电站、广西岩滩水电站等特大型出

(1)系统主工作站2套

机型：选用美国Sun公司的SunFireV440型服务器

基本配置:

CPU处理器：2个64位UltraSPARCIHi处理器，RISC结构

主频：1.6GHz

高速缓存：二级高速缓存1MB

内存：4GB最大支持32GB

硬盘：2X73GBIkrpmUltra320SCSI驱动器

光盘驱动器：16倍速DVD-ROM

网络接口：10/100/1000MB以太网接口2个

彩色高密度图形卡：SUNXVR-1001600X1200图形卡1块

1个美国Viewsonic公司17”彩色液晶显示器，分辨率1280X1024

键盘、鼠标

・操作系统：汉化SUNSolaris10

・图形界面支持：OSF/Motif,X-Window；

・汉化功能：符合中国国标GB2312-80,支持双字节的汉字处理能力。命令和实用程序及

Motif®形界面都应有相应的汉字功能。

・电源：冗于(N+1)电源供给系统

•风扇冗于(N+1)风扇

(2)操作员工作站2套

机型：选用美国Sun公司生产的SunUltra45型工作站

基本配置：

•CPU处理器：1个64位UltraSPARCIlli处理器

•主频：1.6GHz

・二级高速缓存：1MB

•内存：2GB

・硬盘：250GSATA

・光盘驱动器：16XDVD-ROM

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

・彩色高密度图形卡：SUNXVR-1001600X1200图形卡2块

・彩色显示器：2个21”液晶显示器，分辨率1600X1200

・键盘、鼠标

・操作系统：汉化SUNSolaris10

・图形界面支持：OSF/Motif,X-Window；

・汉化功能：符合中国国标GB2312-80,支持双字节的汉字处理能力。命令和实用程序及

Motif图形界面都应有相应的汉字功能。

・电源：硬件支持掉电保护和电源恢复后的自动重新启动功能。

(3)工程师兼培训工作站

机型：选用美国Sun公司生产的SunUltra45型工作站

基本配置：

・CPU处理器：1个64位UltraSPARCIlli处理器

・主频：1.6GHz

・二级高速缓存：1MB

•内存：2GB

•硬盘：250GSATA

・光盘驱动器：16XDVD+/-RW驱动器

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

・彩色高密度图形卡：SUNXVR-1001600X1200图形卡1块

・彩色显示器：1个21”液晶显示器，分辨率1600X1200

・键盘、鼠标

•操作系统：汉化SUNSolaris10

・图形界面支持：OSF/Motif,X-Window；

・汉化功能：符合中国国标GB2312-80,支持双字节的汉字处理能力。命令和实用程序及

Motif图形界面都应有相应的汉字功能。

・电源：硬件支持掉电保护和电源恢复后的自动重新启动功能。

(4)打印及历史数据工作站

机型：选用美国HP公司生产的HPXW4400型工作站

基本配置：

・CPU处理器：1lintelCore2DuoE6300处理器，双核

•主频：每个核1.86GHz

•二级高速缓存：2X2MB

1

•内存：1GBI^B

•硬盘：80GSATA

・光盘驱动器：COMBO

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

•彩色高密度图形卡：NVS285图卡

・彩色显示器：1个17”液晶显示器，分辨率1280X1024

•键盘、鼠标

•操作系统：汉化Windows

(5)远动通信工作站2套

机型：选用美国HP公司生产的HPXW4400型工作站

基本配置:

・CPU处理器：1lintelCore2DuoE6300处理器，双核

•主频：每个核1.86GHz

・二级高速缓存：2X2MB

•内存：1GB

•硬盘：80GSATA

・光盘驱动器：48XDVD-ROM

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

•串口扩展板：美国MOXA公司，1扩8口，2套

・电力专用调制解调器：2套

・彩色高密度图形卡：NVS285图卡

・彩色显示器：1个17”液晶显示器，分辨率1280X1024

・键盘、鼠标

・操作系统：汉化RedHatLinux

(6)厂内通信工作站1套

机型：选用美国HP公司生产的HPXW4400型工作站

基本配置：

・CPU处理器：1lintelCore2DuoE6300处理器，双核

•主频：每个核1.86GHz

・二级高速缓存：2X2MB

・内存：1GB

・硬盘：80GSATA

・光盘驱动器：48XDVD-ROM

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

•串口扩展板：美国MOXA公司，1扩8口，2套

・彩色高密度图形卡：NVS285图卡

・彩色显示器：1个17”液晶显示器，分辨率1280X1024

・键盘、鼠标

・操作系统：汉化RedHatLinux

(7)ON-CALL及语音报警工作站1套

机型：选用美国HP公司生产的HPXW4400型工作站

基本配置：

•CPU处理器：1lintelCore2DuoE6300处理器，双核

•主频：每个核1.86GHz

•二级高速缓存：2X2MB

•内存：1GB

・硬盘：80GSATA

・光盘驱动器：COMBO

•网络接口：10/100/1000MB以太网接口2块

•电话语音卡：美国Intel公司Dialogic/4,2块

・短信息发送装置：GSM短信息发送装置1套

・多媒体音箱：美国漫步者音箱1对

・彩色高密度图形卡：NVS285图卡

・彩色显示器：1个17”液晶显示器，分辨率1280X1024

•键盘、鼠标

・操作系统：汉化Windows

⑻GPS时钟装置

配置南瑞公司生产的SZ-2型GPS标准时间同步钟1套。

基本配置：

・GPS主机：SZ-2

•天线：50米

•脉冲信号扩展装置：4套SJ-18(1路扩展8路)

SZ-2型GPS具有以下特点：

・能同时从至少12个GPS卫星接收信号；

・捕获时间：20秒〜2分钟；

・天线接收灵敏度：-166dbm；

・时间精度：±1.0MS；

•总线时延V30纳秒；

・串口RS232/RS485可设置，波特率1200、2400、4800、9600可选;

•PPS/PPM/PPH脉冲可设置；

*提供IRIG-B、DCF77对时规约出口。

(9)打印机

①黑白激光打印机：HPLaserJet5200L

•分辨率：1200dpi

・打印尺寸：A3

・打印速度：35ppm

②彩色激光打印机：HPLaserJet1600

•分辨率：ImageRet2400dpi

•打印尺寸：A4

・打印速度：8ppm

(10)逆变电源

选用美国OYAMA的并联冗余逆变电源。

硬件配置：

FR-UK/B3110(10KVA,并联冗余，不含电池，含并联模块及输入输出隔离变压器)

性能指标如下：

•工作方式：冗余配置、在线双机并联

・输入电压范围：380V/220V±15%,220VDC

・输入频率范围：50Hz±3%

・输入功率因数：20.98

•输出电压范围：220V±l%

・输出频率范围：50Hz±1%

・输出电压谐波失真：Wl%

•切换时间0ms

・噪声W60Db

关于并联冗余逆变电源的说明：

并联的目的是提高供电系统的可靠性，增加供电系统的容量。如果将可靠性进行量化的话，

热备份连接的系统比单机系统高出两个数量级，而并联系统又比热备份连接的系统高出两个数量

级。并联连接的逆变电源系统不但可靠性提高了，而且带载的能力也加强了，因为是并联方式的

连接，在两台逆变电源系统中，就具有着两倍的负载能力，所以在冗余的情况下，系统的过载和

耐冲击能力比热备份连接的系统强得多；在非冗余的情况下，它的并联可以增容，这也是热备份

连接技术所不能实现的。并联连接并不像热备份连接那么容易，因为所有逆变电源的输出阻抗不

可能一样，加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差，则各个逆变电源的电压既

有相位差又有幅值差，因此用普通逆变电源直接并联是危险的，只有具备并联功能的逆变电源才

能互联。在我们配置的逆变电源系统中，含有隔离变压器、并联冗余控制模块等，因此在逆变电

源的负荷分配及切换上对系统没有任何影响，保证了电源的安全可靠性。

(11)网络设备及附件

a)硬件配置：

主交换机：选用MACH3000系列MACH3002型工业级1000M网络交换机，每套包含：

・主机：MACH30021台

主机架上含有2个基板插槽，最大可以插入2块基板。

Y---=-：=KS=ax=

卜j~+—了-

•交换引擎基板：M-BASIC42块

每块基板上可以插入4块介质模块

・冗余电源模块：M-PSU11块

・介质模块：M-FAST8TP-RJ2块

含有8个10/100Base-TX,RJ-45电口

•介质模块：M-FAST2SM-SC5块

含有2个单模光口，SC口

b)网络附件

・四芯单模铠装屏蔽光缆

・超5类网络双绞线

・光纤焊接耗材等

•网络柜

配置说明：

根据招标文件中的要求，我们选用了德国HIRSHMANN公司生产的MACH3002型工业级网络

交换机，其为赫斯曼公司新推出的工业级交换机。每套交换机中具备2块交换引擎，含有10个100M

单模光口，16个100M电口（RJ45）。其100M电口与主控制级其它计算机连接。单模光口用于与机

组现地控制单元连接，形成冗余星型网络结构。

模块化的千兆以太网交换机HACH3000支持赫斯曼的超级冗余环（HIPER-Ring）技术。它

能够在儿分之一秒的时间内修复通信故障。MACH3000提供了最高的传输性能，通过特殊的工业

路由提供了4个优先级的快速切换，同时第三层的交换功能保护了您现有的投资。

MACH3000不仅确保了对网络性能的要求，同时将网络融合的思想带到了最高的层次：它将

能够更快更可靠地实现对视频、音频和数据的传输。

・使用无源底板实现故障保护；

・基板配置灵活：能够安装多达4块支持各种传输速率的介质模块（10/100/1000线速交换）;

・支持802.1Q,802.1D,802.Ip,802.3x等标准，支持端口聚合，端口镜像，多播（GMRP）,

广播限制，以及全面的安全功能。

我们配置的网络设备完全满足招标文件中的要求：

・交换机应支持多引擎或分布式独立交换引擎，支持路由功能的模块化结构，以提高其扩

展性和灵活性。MTBF（平均无故障时间）不低于17万小时。所有交换机应通过UL1604

和UL508工业认证。

・交换机总体最大延迟：百兆每端口延迟小于35us。

・最少交换机个数及端口数：双星形冗余结构应设两台工业级以太网交换机。每个交换机

上应具备2块交换引擎。

・每个交换机上应配置至少14个百兆RJ45电口，用于连接系统中电站层计算机设备；应配

置至少10个百兆单模光口，用于连接系统中各LCU。除上述基本配置外，每台交换机应

另外提供不少于20%的端口余量。

・维护要求：交换机底板、电源模块、风扇模块等组件需具备带电热插拔功能，并配置冗

余电源，风扇。

・整个网络系统中不应使用光端机、光电转换器等光电转换设备，也不应使用光纤中继器、

光纤收发器等光信号放大设备

・满足电站计算机监控系统的其它必需设备。

・网络管理软件要求：整个系统应提供相应的网络管理软件，网络管理软件应对交换机以

及每个端口进行配置、监视和控制，以保证系统的正常稳定运行。

德国HIRSHMANN公司生产的网络设备已经广泛应用于我国电力系统和许多大中型电厂以

及其它领域，有强大的技术支持。应用实例有：广西龙滩水电站、云南景洪水电站、湖北水布娅

电站、重庆彭水电站、贵州索风营电站、青海拉西瓦等大中型电站。

2.3.2现地控制单元（LCU）

LCU采用SJ-500系列单元监控装置，共6套：机组LCU4套、开关站LCU1套、公用LCU1套。

LCU的组成：

I.可编程序控制器（PLC）

LCU的PLC模件采用Schneider公司的UnityQuantum可编程序控制器。

在每套机组PLC中，均配置为冗余双CPU、双网络、冗余现场总线方式。公用、开关站现地

控制单元则为单CPU、双网结构。

所有控制流程都放在PLC中，保证了上位机或网络故障时LCU仍能正常工作。

（l）PLCCPU模件

考虑到大峡水电站的重要性，我们选用了目前Schneider公司最新出品的UnityQuantum系列

CPU模件，型号为140CPU67160和140CPU65160型，其特点如下：

a.CPU字长32位。

b.最高中断为非屏蔽的，中断级为8级。中断级的类型分为事件中断和时间中断，其中

事件中断能别高，中断的分配按照优先级来分。当CPU在处理一般级别的中断时，如

产生了高级中断，则立刻停止一般级别的中断而立即处理高级别的中断；如果在处理

高级别的中断时无论是产生一般级别或高级别中断都不处理，等此高级别中断处理结

束后再处理下一个级别的中断。

c.具有优先级中断功能。支持128个应用中断，其中定时中断最大32个，I/O中断最大128

个，系统中断如硬件故障中断等为不可屏蔽中断。

d.CPU包括在位运算器、直接存贮器。

e.CPU速度为所选序列控制器中档次最高的，其主频位266MHz。

f.其中单条指令的执行时间算法：

•布尔型：0.0525ps-0.075|Js

・定点字型：0.045-0.06ps

・浮点字型：0.40…0.50|Js

按每毫秒执行千条指令数算法：

・100%布尔型：10.28Kins/ms

・65%布尔型+35%数值型10.07Kins/ms

g.具有故障报警和“看门狗”功能。

h.具有电源故障保护和电源恢复自动再启动特性。

i.直接存贮器存贮容量为2MB,同时可以通过插入扩展内存卡的形式将内存扩到7MB。

j.寻址容量不少于1兆字节。

k.存贮器具有错误检测功能和保护特性。

1.存取时间小于120ns。

m.具有50%总的存贮容量留作备用。

n.RAM存贮器是电池支持的，带后备电池。

O.机内总线为标准化，具有100M以太网接口和MB+接口。

p.具有数字协同处理器芯片，并与系统时钟速度相匹配。

(2)内存

根据招标文件的要求，我们在每个CPU模块中，分别配置了1块PCMCIA存储扩展卡，

TSXRPF004,其为4096K(SRAM),在加上每个CPU本身集成的2M内存，则每个CPU共配有6M内

存。

(3)I/O模件

a.PLC中的一些重要信号采集模件中含有独立的协处理器，例如事件记录模块

140ERT85410,其协存储器，处理器为8位33MHz。事件记录模块可以记录4096个带

有时标的事件，响应时间为1ms。

b.所有模件均支持带电热插拔。

c.并且开关量输出模块具有故障可预定义功能。

d.温度量采集模块：根据招标文件要求，我们选用Quantum公司生产的RTD模块

140ARI03010,其可以输入PT100、200、500、1000等信号。

(4)远程I/O

根据招标文件中的要求，所有的远程I/O中均配置了双通道的RIO通讯模块，保证远程I/O数据

通讯的可靠性。

II.水力机械保护

根据招标文件中的要求，我们在机组LCU中配有独立于现地控制单元计算机回路的常规“紧

急停机按钮”和“紧急关球阀按钮”，其实现如下主要功能：

a.安装带保护罩的事故停机按钮和紧急停机按钮各一个。紧急停机装置可能在机组LCU

故障情况下，自动完成机组停机的全过程。

b.当机组发生水力机械事故或按下事故停机按钮时，一方面将此事故信号输入计算机监

控系统中，启动机组事故停机程序进行事故停机，另一方面启动常规水机保护，直接

作用于跳机组出口断路器、机组调速器关闭导水叶和励磁系统跳灭磁开关。

c.当机组发生水力机械紧急事故或按下紧急停机按钮时，一方面将此紧急事故信号输入

计算机监控系统中，启动机组紧急事故停机程序进行紧急停机；另一方面启动常规水

机保护，直接作用于跳机组出口断路器、机组调速器关闭导水叶、励磁系统跳灭磁开

关和关闭机组进水口快速闸门。

d.对机组各种水力机械事故停机信号，包括事故停机按钮的信号，如果其中某个现场信

号只有一个接点输出，则在机组LCU屏上加装此信号的端子型信号继电器，信号继电

器的接点分别输入计算机监控系统和水机保护装置。

e.对机组各种水力机械紧急事故信号，包括紧急停机按钮的信号，如果其中某个现场信

号只有一个接点输出，则在机组LCU屏上加装此信号的端子型信号继电器，信号继电

器的接点分别输入计算机监控系统和水机保护停机装置。

f,对机组各种水力机械故障信号，可直接将故障信号输入计算机监控系统中。

III.彩色液晶触摸显示屏

根据招标文件的要求，LCU中配置法国Schneider公司生产的12”TFT彩色液晶触摸屏，以实

现现地控制单元的现地监视和简单的操作。

在触摸屏中配置了1块MB+通讯卡及MB+通讯电缆，这样触摸屏可以直接通过CPU模件上的

MB+口直接与CPU模件通讯，保证了触摸屏的监视和控制的实时性。

M通信接口

采用SJ-30通讯管理装置，SJ-30通讯管理装置采用高度集成的工业级PC/104CPU模块为核心

部件，并具有876个独立的标准串行接口、一个CAN现场总线接口和一个以太网接口，主要用

于完成现地控制设备(LCU)和多个现地功能子设备之间的数据通讯功能，并能灵活应用于计算

机监控系统中的其它数据通讯环节，可以有效满足计算机监控系统中的不同需求。

该装置具有以下主要特点：

•核心采用了高度集成、自栈结构、IBM-PC/AT兼容的PC/104CPU模块，每个通讯通道均

采用独立的中断及收发电路设计，具有极高的可靠性。

・嵌入LINUX操作系统作为软件平台，充分利用了X86CPU的任务切换机制，实现了真正

的多任务、多用户环境；系统平台稳定可靠、功能开放、编程规范。

・具有8〜16路标准串行接口、一个CAN现场总线接口(支持CAN2.0B协议)和一个以太网

接口(10M/100M),各个通讯接口均能够独立编程，支持多种联接方式，能灵活应用于

各种实际需求。

・支持在线自诊断、自恢复功能；支持通过局域网进行远方诊断和维护。

・组态界面友好，人机交互快捷方便，提供通用的行业驱动程序包和产品库函数，易于使

用和维护。

V.配套设备

(1)同期装置

根据招标文件的要求，我们在机组LCU中各配一套SJ-12c单对象双微机自动准同期装置，在

开关站LCU中配置了一套SJ-12c多对象双微机自动准同期装置和一套手动准同期装置。微机自动

准同期装置作为正常同期并网时使用，手动准同期装置用于人工实现同期并网。SJ-12c双微机自

动准同期装置，已经在国内外多个大、中型电厂应用，例如：广西龙滩水电厂(9X700MW)、青海

拉西瓦水电厂(5X700MW)青海李家峡水电厂(5X400MW),广西岩滩水电厂(4X302MW),清江隔

河岩水电厂(2X306MW+2X300MW),贵州引子渡水电厂(3X120MW),福建水口水电厂

(7X200MW)等；境外项目有叙利亚迪什林水电厂(6X105MW),南美洲伯利兹洽利洛水电厂

(2X3.5MW),柬埔寨基里隆I级水电站(2X6.3MW),越南NAMMU电站(3X4MW),老挝南梦3电

站(2X20MW),台湾名间电站(2X9MW)等。

SJ-12c双微机自动准同期装置特点：

・本装置为双微机系统，二系统间互相独立，即二系统由完全不同的硬、软件组成，双CPU

分别采用完全不同的算法执行以便保证机组并网的最大可靠性。因而装置具备很高的可

靠性。与同类装置比较，本装置具备高集成度、高可靠性、元件少、性能完善的特点。

・装置采用现代控制理论对合闸相角差进行预测控制，对被同期对象的电压、频率实行变

参数调节，提高了同期精度，同时提高了并网速度。

・装置可支持多达16个同期对象，每个对象可以设置成机组型的开关对象或输电线路型的

开关对象。

・每个对象的同期参数可以分别设定，互相之间没有任何联系。

・支持对开关两侧电压进行相角补偿、电压补偿。

・装置的所有参数全部采用数字式整定，自动校正零点和线性，因此，特别方便装置的运

行和维护，甚至可以说，真正做到了装置免维护。

・全汉字菜单界面，清晰直观，操作简便。

SJ-12c微机自动同期装置性能：

・允许压差设定值是可调的，调整范围为一15V〜+15V。

・允许相差设定值是可调的，调整范围为0-40Co

・允许频率设定值是可调的，调整范围为-0.5Hz〜+0.5Hz。

・通过调试软件及装置本身均可实现导前时间测试功能。

・电压升/降输出信号时间是可调的，调整范围为0.05〜2s。

・电压升/降输出信号间隔时间是可调的，调整范围为1〜20s。

・速度增/减输出信号时间应是可调的，调整范围为0.05〜2s。

・速度增/减输出信号间隔时间是可调的，调整范围为1〜20s。

・具有电压调节匹配特性和频率调节匹配特性测试功能，自动检测出最佳的dU/dt及dfdt

值，显示在显示屏上供用户选择使用。

・辐射/抗干扰能力(EMC)满足IEC61000标准。

・设置一个自动准同期装置投/切开关。

手动准同期装置包括下列设备：

・1个同步表及同步表投/切开关；

・1个断路器跳/合开关；

・1套继电器；

・1个同期检测继电器(用于机组并网时相角闭锁)。该继电器应具有在系统无压或在断路

器两侧无压的情况下，允许断路器合闸的特性。

(2)智能交流采集装置

根据招标文件中的要求，我们在LCU中配有珠海派诺公司生产的PMAC720系列智能交流量采

集装置，其分辨率为0.2级。

(3)变送器

根据招标文件中的要求，我们在LCU中配有苏州手普公司生产的0.2级变送器，该表已在国内

许多地方使用，性能稳定。

(4)交直流双供电

根据招标文件中的技术要求，各LCU采用交直流双供电装置，每套电源装置均采用两路电源,

同时供电方式，两路电源分别为交流厂用电和直流厂用电，任何一路电源故障不影响LCU的

正常运行。我们选择的交直流双供电部件输入侧带有隔离变压，提高了供电系统的安全性，比

只采用一块直流开关电源、一块交流开关电源的双供电方式可靠

3、监控系统功能

3.1大峡水电站计算机监控系统的监控对象

(1)4台水轮发电机组及附属设备：调速、励磁、保护及自动装置、在线监测等；

(2)2台主变压器；

(3)220kV开关站；

(4)全厂公用设备系统：主要包括公用技术供水系统、厂/坝渗漏排水系统、检修排水系统、

中压压缩空气系统、低压压缩空气系统、生活及消防供水系统、继电保护及安全自动装

置、厂用电系统、控制电源系统、上、下游水位及拦污栅压差监测系统、通风系统、闸

门系统、工业电视系统、电能计量装置等；

(5)其它系统。

3.2监控系统功能概述

计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对电站被控对象的安全监控。其主要功能如下：

(1)数据采集和处理

(2)安全运行监视

(3)事件顺序记录

(4)事故、故障报警及记录

(5)事故追忆和相关量记录

(6)控制操作和负荷调节

(7)运行操作指导

(8)自动发电控制(AGC)

⑼自动电压控制(AVC)

(10)经济运行(EDO

(11)统计记录与生产管理

(12)人机接口及操作

(13)ONCALL功能

(14)数据通信

(15)历史数据库

(16)系统自诊断与冗余切换

(17)软件开发与维护

(18)操作培训

(19)远程诊断和维护功能

3.3各级功能的分配

大峡水电站由甘肃省电力公司调度中心调度。计算机监控系统按照电站运行值班方式以及预

定的决策参数进行控制、调节，以满足电网电力调度对电站发电控制的要求。

计算机监控系统控制、调节方式分为控制方式和调节方式二类。控制方式包括现地控制方式

和远方控制方式，远方控制方式包括甘肃省电力公司调度中心控制、白银电网地调控制及电站控

制。调节方式包括电站调节方式和上级调度部门调节方式。

甘肃省电力公司调度中心的值班人员，通过调度中心方的调度计算机系统，经通讯通道与电

站级计算机监控系统通信，实现遥测、遥信、遥控、遥调。电站级监控系统在收到调度传送的

AGC/AVC命令后完成最优发电计算，根据电站各个设备的状况和约束条件，确定各个机组负荷

分配，确定开机台数，机组组合和机组间负荷分配，并执行闭环或开环操作。

现地控制单元LCU既作为电站监控系统的现地控制层，向电站级、甘肃省电力公司调度中心

上行发送采集的各种数据和事件信息，接受电站级、甘肃省电力公司调度中心下行命令对设备进

行监控，又能脱离电站级、甘肃省电力公司调度中心独立工作。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。其它的功能如电站运行监视、事件报警、AGC、

AVC、与外系统通讯、统计记录等功能则由电站计算机监控系统完成。

现地控制单元设有“现地/远方”切换开关。在现地控制方式下，现地控制单元只接受通

过现地级人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制及调节命令。厂站级及调度级只能采

集、监视来自电站的运行信息和数据，而不能直接对电厂的控制对象进行远方控制与操作。

厂站级设有“电站控制/地调控制/省调控制”软切换开关和“电站调节/地调调节/省调调

节”软切换开关。

当监控系统处于“电站控制”和“电站调节”方式且有现地控制单元处于“远方控制”

方式时，厂站级可对电站主辅设备发布控制和调节命令，调度级则只能用于监视；当监控系

统处于“电站控制”和“地调调节”或“省调调节”方式且有现地控制单元处于“远方控

制”方式时，厂站级只能对电站主辅设备发布控制命令，地调级、省调级则只能发布调节命

令；当监控系统处于“地调控制”或“省调控制”和“电站调节”方式且现地控制单元也处

于“远方控制”方式时，地调级或省调级只能对电站主要设备发布控制命令，厂站级则只能

发布调节命令；当监控系统处于“地调控制和调节”或“省调控制和调节”方式且现地控制

单元也处于“远方控制”方式时，地调级或省调级可对电站主要设备发布控制和调节命令，

厂站级则只能用于监视。

控制调节方式的优先级依次为现地控制级、厂站控制级和地调控制级/省调控制级。

3.4电站主控级功能

电站主控级的功能主要由系统主机服务器和操作员工作站完成。

3.4.1数据采集和处理

(1)从各个LCU采集电厂各主辅设备的实时数据，包括模拟量、开关量、数码量、电度量、

综合量和事件顺序记录(SOE)、越复限事件记录等，自动采集来自调度中心的数据、自动采集

外接系统的数据信息。按收到的数据进行数据库刷新、更新实时数据库、报警登录。根据各LCU

上送的事件，按时间顺序记入相应的--览表，运行数据存盘，历史数据保存，保证数据的连续性。

(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。对采集到的各LCU的各种数据进行分析和处

理，数据处理能够满足实时性要求。数据处理包括如下内容：

①对采集的数据进行可用性检查，对不可用的数据给出不可用信息，并禁止系统使用。

②对接收的数据进行报警处理检查，对采集的数据进行数据库刷新，生成实时数据库。

③形成各类报警记录，支持语音报警、音响报警及ON-CALL等功能。

④生成各类显示画面的实时数据，支持画面显示功能。

⑤生成各类运行报表数据，支持制表打印功能。

⑥形成历史数据记录。对实时数据进行统计分析和计算处理，形成历史数据记录。历史数

据按以下分类定义：趋势类、累加值、平均值类、最大/最小值类，以及其它需要的特

征数值类。

⑦主要参数趋势分析处理。对电站的一些主要参数如轴承温度、油槽温度、主变油温、有

功功率的变化趋势，可以按不同的间隔时间做成趋势显示曲线。

⑧事故追忆处理。对各种事故的相差量记录事故前后的各短时段的参数值，两个时段的长

短和采集间隔可调整。

⑨计算数据：

,功率总加

/电能分时分类累加

/机组温度综合分析计算；

/主辅设备动作次数和运行时间等维护管理统计；

/功率不平衡度计算；

/水量、耗水率、效率计算；

/发电机内功角、电势、运行阻抗、转子绕组温度等计算，用于监视、控制和报警。

(3)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或系统维护人员对这些测点进行人工设定，并在处理时

把它们与其它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。

3.4.2运行监视和事件报警

(1)状态变化监视

所有开关量的状态改变都能够显示、记录，并可根据需要选择打印。

(2)越/复限检查

电站主控级能接受各LCU的越限报警信号，如模拟量越/复限、梯度越限、开关量状变和监

控系统自诊断故障等各种信息。对于轻度越限，只发报警信号；对于严重越限，除发报警信号外,

还作用于事故停机。越限的实时值恢复正常时，进行提示记录，越限值可在线整定。越限处理至

少需要形成下述特征：越限点名称、越限时间、越限定值及实时值(可在线整定)。

(3)过程监视

监视机组开、停机过程。在显示器上显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞时，在显示

器上显示阻滞原因，并将机组自动转换到安全状态或停机。对所有执行后的流程能够支持回放，

便于事后分析。

(4)趋势分析和异常状态在线实时监视

能够提供趋势分析功能以用于显示一些变量的变化，趋势分析程序能在趋势显示画面上以曲

线形式显示趋势数据，及时发现故障征兆，实现状态监测和故障诊断，提高机组运行的安全性。

主控级计算机能储存至少30帧趋势显示，每帧能显示至少6条趋势曲线。主控级计算机的趋势显

示能使用10种不同的时间标度，采样周期分别在1〜15s和1〜lOmin之间可调，采样点是可选及

可重新定义的，总点数满足用户要求，每点记录值不少于600个趋势显示间隔时间能由运行人员

在操作台键盘上进行选择。主控级计算机能进行在线趋势显示。提供在起动过程中发电机和水轮

机轴承的温度一时间趋势监视，以及发电机在运行过程中推力轴承瓦温间温差监视，机组振动、

摆度增大发展趋势监视，压力脉动趋势监视等。

(5)事故和报警报告

事件顺序记录：反映系统或设备状态的离散变化顺序记录。对于因设备停运检修，控制操作

电源断电等其它原因出现的故障，计算机监控系统能做出判断，并给出标志。

①事件和报警按时间顺序列表的形式出现。记录各个重要事件的动作顺序、事件发生时间

(年、月、日、时、分、秒、毫秒)、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报

告。事件的排列是最新数据冲掉最老数据。事件和报警储存在站控级计算机的数据库内，

根据操作员的需要将依以下的形式显示在屏幕上：过程事件表、过程报警表、系统列表。

②事件表至少包括200个最新的事件。每个事件打印输出占有一行，这一行包括日期、时

间、信号描述和信号状态。这里日期按年、月、日给出，时间按时、分、秒、毫秒给出。

信号描述是指信号名称，状态，和/或模拟量限值的一串文本。事件记录作为历史记录

保存一年，并能在线检索。

③报警表包括100个最新的报警量。报警量被操作员确认和报警条件消失后从报警表中撤

消。如果有最新的未被确认的报警行和如果有从有关对象的动态数据显示出特定颜色的

状态指示，则在所有的画面上闪光指示报警，直到该报警被确认后才转为静态显示，并

保留到与报警条件存在的时间一样长。报警被确认是通过操作员的键盘和鼠标来实现

的，也可设定为自动确认。可用两级报警优先权，并用下列颜色指示：

＞红色：高级优先，如跳闸或主设备故障；

＞黄色：警告，要求运行人员纠正故障；

报警按顺序以1ms分辨率的发生时间打印出来。当操作人员已知道所有状态变化和报

警状态变化，以及电力系统的异常状态已被清除，报警报告予撤除。报警表包括全部报

警状态和模拟量越限报警。

④系统列表指出计算机监控系统的报警和事件，如果系统已发生了故障，在显示屏幕上指

示出故障信息，并记录在历史数据库内，保存一年，并可在线检索。操作员能通过键盘

沟通系统获得详细的信息。系统报警通过键盘或鼠标确认。支持文件形式备份，在其它

机器上读取和查询该文件。系统能按用户要求的方式自动生成MicrosoftExcel的格式显

ZF和打印。

⑤最少能显示最新30条事件、报警和系统列表。操作员能通过键盘逐页翻屏选择所要观

察的一页。

⑥操作员能在事件、报警、和系统列表发生时手动或自动打印。事件按顺序并以规定的分

辨率打印出发生事件的时间。操作员可取消任意打印任务。

(6)事故追忆和相关量记录

系统始终存储事故发生前20个采样点和事故后20个采样点的主要参数及数据采样值，每个

采样周期为1s。事故追忆值为750kV线路有功和无功功率、三相线电压、三相电流及频率；主变

零序电流和主变温度；发电机定子三相电压、三相电流、一个线电压、转子电压和电流、有功功

率、无功功率、转速、导叶开度、流量等。当发生紧急事件时，如保护装置动作、机组事故停机

等，自动推出相应画面和事故处理指导和恢复操作指导，画面闪光和变色，打印事故追忆记录。

相关量记录：当750kV线路、发电机、主变发生事故时，监控系统同时记录各参数的对应数

值。

当机组推力轴承上导、下导、水导、定子线圈温度、机组振、摆度越限报警时，同时记录该

机组的上述参数值。

3.4.3人机接口及操作

电站层设备的人机接口能使电站的运行操作人员、维护人员和系统管理工程师等通过操作员

站、工程师/培训站的显示器、键盘、鼠标及打印机等设备实现对电