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    水電是電力生產(chǎn)的第二大組成部分，相對(duì)于火電而言，水能是可再生能源，具有環(huán)保效益高、無(wú)有害氣體、煙塵和灰渣，發(fā)電效率高、發(fā)電成本低廉等方面的優(yōu)勢(shì)，是理想的發(fā)電模式。

    作為水電站信息化、自動(dòng)化基礎(chǔ)的水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)在整個(gè)水力發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行中起著十分重要的作用。基于和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC的水電廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用高性能、高可靠性的控制器，結(jié)合高速以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成大型分布式控制系統(tǒng)，具有配置靈活、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的特點(diǎn)，適用于新建水電站的監(jiān)控、已建水電站的監(jiān)控技術(shù)改造及梯級(jí)水電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    根據(jù)控制對(duì)象，水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括水輪發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站控制系統(tǒng)、水電站公用設(shè)備控制系統(tǒng)、水電站閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)等。通過(guò)開(kāi)放、模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、采集、控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組、變壓器、線(xiàn)路等電氣設(shè)備及全廠(chǎng)油、氣、水系統(tǒng)等輔機(jī)的監(jiān)控和保護(hù)功能。

          

    基于和利時(shí)HOLLiAS LK系列PLC的水電廠(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)完整的基于高速工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分布式水電站實(shí)時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為三層結(jié)構(gòu)：

    站級(jí)監(jiān)控層：包括主備服務(wù)器、操作員工作站、工程師工作站、通訊處理機(jī)、打印服務(wù)器等設(shè)備；

    通訊層：起著間隔層與站級(jí)監(jiān)控層的橋梁作用，為下發(fā)命令與上傳數(shù)據(jù)的匯集點(diǎn)；

    間隔層；間隔層負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行后臺(tái)發(fā)出的遙控、遙調(diào)命令，主要有機(jī)組現(xiàn)地控制單元(LCU)、公用現(xiàn)地控制單元(LCU)、開(kāi)關(guān)站現(xiàn)地控制單元（LCU）、前置通訊機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。

       

    另外，水電站自動(dòng)化系統(tǒng)還配備了GPS時(shí)鐘同步裝置、中文語(yǔ)音報(bào)警裝置、不間斷電源（UPS）、大屏幕投影儀、遠(yuǎn)程監(jiān)視終端、操作員控制臺(tái)等設(shè)備，用戶(hù)可根據(jù)水電廠(chǎng)實(shí)際監(jiān)控功能的需求情況，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選用性能價(jià)格比優(yōu)越的配置方案。

    系統(tǒng)功能

     系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集水電站主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)，對(duì)電站各控制點(diǎn)和監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)安全檢測(cè)、越限報(bào)警、事件順序記錄（SOE）、事故故障原因分析、事故語(yǔ)音報(bào)警等功能。本系統(tǒng)方案可以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、自動(dòng)發(fā)電控制和自動(dòng)電壓控制，實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)順序起停控制、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等重要電氣設(shè)備的投切操作以及其他自動(dòng)控制功能。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)調(diào)聯(lián)網(wǎng)，接受調(diào)度指令，由電站的監(jiān)控系統(tǒng)完成閉環(huán)自動(dòng)控制功能。監(jiān)控系統(tǒng)作為整個(gè)電廠(chǎng)的控制核心，除完成電廠(chǎng)的監(jiān)控功能外，還擔(dān)負(fù)著網(wǎng)調(diào)以及水情測(cè)報(bào)、工業(yè)電視等系統(tǒng)的通訊功能。

    上位監(jiān)控功能

                

    系統(tǒng)上位機(jī)能自動(dòng)完成水電站實(shí)時(shí)狀態(tài)的采集與處理、實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)的采集與處理、監(jiān)控、對(duì)被控對(duì)象運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、報(bào)警及事故記錄、順序事件記錄、遙控記錄、電站歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)的查詢(xún)、報(bào)表處理與打印、事故追憶、計(jì)算統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)顯示電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、語(yǔ)音報(bào)警等功能；能直接與同步裝置通訊并讀取時(shí)鐘值，對(duì)全站各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行整點(diǎn)自動(dòng)校時(shí)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)鐘保持一致，保證事故追憶的準(zhǔn)確性；能按水位或給定有功無(wú)功負(fù)荷曲線(xiàn)運(yùn)行；能與電力調(diào)度中心進(jìn)行通信，完成電站與電力調(diào)度通信功能。

    數(shù)據(jù)管理

               

    系統(tǒng)上位機(jī)可對(duì)當(dāng)?shù)乜刂茊卧杉鱽?lái)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如模擬量(機(jī)組、主變和線(xiàn)路的U、I、F、P、Q、cosφ、電度、油氣水壓力等)、開(kāi)關(guān)量(斷路器位置、事故信號(hào)、工作狀態(tài)信號(hào)等)、溫度等各種物理量，分別進(jìn)行數(shù)字濾波及工程單位換算、邏輯正確性判斷等處理，然后將其分為遙測(cè)量(YC)、遙信量(YX)、電度量(YM)等數(shù)據(jù)，放入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，以供不同的畫(huà)面用于實(shí)時(shí)顯示、事件和操作的提示；系統(tǒng)軟件的掃描模塊定時(shí)對(duì)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，并在每個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻將所接收的所有數(shù)據(jù)存入硬盤(pán)保存。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，每天將在上位機(jī)的硬盤(pán)上留下帶有日期的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件將存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，用于運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的查詢(xún)。數(shù)據(jù)量可達(dá)10年或根據(jù)用戶(hù)的要求確定。

    動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)

    系統(tǒng)可根據(jù)水庫(kù)水位和一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出發(fā)電機(jī)的最佳出力，并將該數(shù)據(jù)和命令一起送給當(dāng)?shù)貑卧划?dāng)?shù)貑卧鶕?jù)收到的數(shù)據(jù)和命令自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功及無(wú)功出力至給定值，從而完成動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)后系統(tǒng)將形成遙控量(YK)、遙調(diào)量(YT)數(shù)據(jù)文件，這些文件也帶有日期標(biāo)志，保存在硬盤(pán)上的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中用于查詢(xún)。

    自動(dòng)發(fā)電運(yùn)行（AGC）

    自動(dòng)調(diào)功運(yùn)行。調(diào)功方式直接控制機(jī)組，全廠(chǎng)總有功給定及全廠(chǎng)日負(fù)荷曲線(xiàn)給定三種方式運(yùn)行。在后兩種方式下，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)內(nèi)AGC。

    自動(dòng)機(jī)組起停控制。

    自動(dòng)有功功率調(diào)節(jié)。

    遙控操作

    系統(tǒng)可對(duì)發(fā)電機(jī)開(kāi)停機(jī)、發(fā)電機(jī)斷路器、主變斷路器、線(xiàn)路斷路器、廠(chǎng)變斷路器等設(shè)備進(jìn)行遙控操作，并實(shí)時(shí)監(jiān)視遙控操作的整個(gè)過(guò)程。

    事故故障報(bào)警及追憶

                      

    系統(tǒng)在水電站發(fā)生事故、故障時(shí)，在顯示器上立即推出事故提示信息，將事故、故障發(fā)生的位置通知值班員；系統(tǒng)與當(dāng)?shù)乜刂茊卧狶CU能快速準(zhǔn)確地處理事故、故障，并自動(dòng)將事故前及事故后一段時(shí)間的有關(guān)數(shù)據(jù)和事故發(fā)生的時(shí)間記錄下來(lái)，形成事故追憶記錄。事故追憶記錄能以數(shù)據(jù)和圖表的形式顯示和打印，供分析使用。

    事件順序記錄

    系統(tǒng)能將水電站所有設(shè)備發(fā)生的事件如各種越限及復(fù)限信號(hào)、事故信號(hào)、故障信號(hào)、遙控操作等具體內(nèi)容按一定的事件順序詳盡地記錄下來(lái)，形成數(shù)據(jù)文件，以便于隨時(shí)查詢(xún)、打印。

    事件趨勢(shì)記錄分析

                      

    系統(tǒng)能將水電站所有的溫度測(cè)點(diǎn)如定子溫度、軸承溫度、主變壓器油溫等參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，當(dāng)溫度趨勢(shì)變化速率超過(guò)設(shè)定值時(shí)將發(fā)出告警信號(hào)。
系統(tǒng)還提供了定時(shí)打印、召喚打印、事故打印、屏幕打印等多種打印方式。利用上位機(jī)的打印功能，可隨時(shí)打印各種所需的信息。

    系統(tǒng)自診斷

    系統(tǒng)具有故障自檢及容錯(cuò)處理功能，并將自診斷報(bào)告錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)測(cè)試各個(gè)當(dāng)?shù)貑卧现悄茉O(shè)備和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的健康狀況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題自動(dòng)屏蔽故障部位并報(bào)警；當(dāng)故障消除后能自動(dòng)消除屏蔽點(diǎn)，具有自恢復(fù)及復(fù)執(zhí)功能，并支持遠(yuǎn)程診斷功能。