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计算机监控系统水电厂计算机监控系统计算机监控系统的基本类型二三计算机监控系统的基本结构现地控制单元的基本功能四概述一五监控系统的试验、验收项目1、水电站计算机监控发展概况水电厂计算机监控系统的发展经历了人工监控，电话调度和远动化(遥测、遥信、遥调、遥控)监控以

及以计算机为核心，以现代数据通信为基础的计算机监控系统等三个阶段。一、概述2、水电站计算机监控的主要任务主要任务发电过程自动控制安全监视自动处理事故最优发电控制水库的经济运行（1）根据电力系统对电站有功功率的需要，调节水轮机导叶

的开度，输入所需的水量（2）保证机组的最优配合（3）保证水电站的电压质量及无功功率的合理分配所谓计算机监控，就是利用传感装置将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、液位、速度）转换为电量（如电压、电流）

，再将这些代表实际物理参量的电量送入输入装置中转换为计算机可识别的数字量，并且在计算机的显示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。除此之外，计算机还可以将采集到的数据存储起来，随时进行分析、统计和显示并制作各种报表。如果还需要对被监控的对

象进行控制，则由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的大小和变化情况以及按照工艺所要求该物理量的设定值进行判断；然后在输出装置中输出相应的电信号，并且推动执行装置（如调节阀、电动机）动作从而完成相应的控制任

务。“监控”通信集控中心与各个生产现场通信适配器之间的信号传输（根据不同通信协议，通过传输介质（通信光纤、电缆））监测上位机（集控中心，通过组态软件）控制下位机（生产现场LCU屏中的控制机构（PLC、单片机等））二、基本类型CASC

:Computer-AidedSupervisoryControl计算机辅助监控系统CBSC:Computer-BasedSupervisoryControl以计算机为基础的监控系统CCSC:Computer-ConventionalSupervisoryControl

计算机与常规装置双重监控系统CBSC: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辅、常规设备为主的监控系统1二、基本类型特点：控制操作主要由常规设备完成；过渡模式适用对象：早期水电厂和中小型水电厂的分步技术改造典型应用：富春水电厂一期工程一、基本类型富春江电厂浙江

省桐庐县；库容4.4亿m3；总装机29．72万kW；特点：保留部分常规设备作为备用适用对象：新建大、中型水电厂老电厂的技术改造典型应用：新安江水电厂大广坝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2二、基本类型二、基本类型新安江水电厂浙江

省钱塘江上游新安江上，距杭州市170km,混凝土宽缝重力坝，最大坝高105m，水库总库容220亿m3。总装9台，总容量66.25万kW，1960年首台投产，1977年全部投产。取消常规设备的全计算机监控系统3二、基本类型特点：取消全部常规设备适用对象：

新建大、中型水电厂典型应用：隔河岩水电厂五强溪水电厂小浪底水电厂二、基本类型最大坝高151m；坝顶长653．5m；坝顶高程206m；正常蓄水位为200m；总库容34亿m3；4台30万kW机组；年发电30.4亿kW·h。1993年6月首台机组发

电，1994年11月4台机组全部投产，1998年4月整个工程除升船机外，通过国家竣工验收。隔河岩水电厂1集中式计算机监控系统3分层分布式计算机监控系统2分散式计算机监控系统基本结构类型三、基本结构三、基本结构集中式计算

机监控系统1基本结构基本概念所谓集中式监控系统，就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行采集、分析、处理，并由这台计算机发出所有的控制命令。基本特点（1）价格便宜；（2）危险比较集中；（3）电缆敷设多、长；适用范围机组台数少，

容量小、主接线简单的小型水电厂问题：如何提高集中式监控系统可靠性三、基本结构（1）以常规控制为备用的集中式计算机监控系统（2）采用双机备用方式•冷备用（ColdStandby）•温备用（WarmStandby）•热备用（HotStandby）备用方式特征：备用机平时处于空闲状态；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；存储器被主控机的实时刷新；主控机故障时人工投入。特征：主控机和备用机并列运行；备用机不输出控制；主控机故障时自动投入备用机。三、基本结构分散式计算机监控系统2

基本特征（1）按功能分散构成多个计算机的子系统；（2）子系统由专项功能计算机构成；特点（1）有效缩小故障影响；（2）可靠性高；（3）降低设备性能要求；（4）连接复杂；三、基本结构改进：总线型分散式计算机监控系统实例：葛洲坝二江电厂分

散式计算机监控系统三、基本结构位置：长江西陵峡出口；装机：96.5万kW；17万KW*212.5万KW*5实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统三、基本结构三、基本结构分层分布式计算机监控系统3基于局域网技术的分层分布式监控系统三、基本结构分层分布式计算机监控系统3基本特征•具

有多个分布的资源•具有统一的操作系统•分布的资源独立而又相互作用•系统内部不存在层次控制关系三、基本结构分层分布式计算机监控系统3水电厂控制层次的划分（1）驱动层机组油、水、风、电系统数据据采集及设备驱动特征：最底层

，与生产设备直接连接要求：高安全性高可靠性任务：三、基本结构分层分布式计算机监控系统3水电厂控制层次的划分（2）功能组控制层任务：独立完成某一特定功能特征：自治性自动控制子系统内容：微机调速器微机励磁调节器微机同期

并列装置温度巡检装置事件顺序记录装置等要求：稳定、简单、可靠三、基本结构分层分布式计算机监控系统3水电厂控制层次的划分（3）机组控制层任务：工况的转换、有功、无功调整、数据采集处理、运行参数检测报警、与上一层信息交换等特征：监控子系统，按

设备分布要求：稳定可靠可独立工作三、基本结构分层分布式计算机监控系统3水电厂控制层次的划分（4）电厂控制层在独立水电厂中，这一层是控制系统中的最高层，用于控制整个水电厂的运行。（5）梯级调度层制定发电计划，实现负荷频率控制，协调各梯级电厂的运行。分层：厂控层（俗称上位机）：由多台计算机组成

的功能分散系统。现地层（LCU）：具有相对独立的对应于被控对象控制功能，又是控制系统与设备驱动执行装置间的纽带。分布：按各发电机组、开关站、闸门、公共设备为控制对象就近分布。三、基本结构分层分布式计算机监控系统3简单的分

层分布式监控系统现地控制单元（LCU）是分层结构中的现地级。包括水轮发电机组现地控制单元开关站现地控制单元公用设备现地控制单元泄洪闸门系统现地控制单元作用下与生产过程联系、采集现场信息，并对生产过程进行控制；上与厂控级联系，向它传送信息，接受它

四、LCU基本功能四、LCU基本功能（一）数据采集功能1、模拟量数据采集电气模拟量：定子电压定子电流有功功率无功功率励磁电压励磁电流频率（转速）非电气模拟量：各轴承油温各轴承油瓦温定子线圈温度定子铁芯温度冷风和热风温

度机组的流量振动、摆度主变压器油温度上、下游水位闸门开度对非电气模拟量数量要求：机组容量：100MW及以下时，一般不超过50个机组容量：100-200MW时，一般不超过80个机组容量为200MW以上时，一般不超过120个（一

）数据采集功能2、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。主要内容：（1）机组的停机、发电、调相、抽水等运行工况状态信号。（2）6kV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。（3）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。（4）计算机监控系统的故障信号。四、LCU基本功能（一）数据采集功能3、数字输入事件顺序量采集

目的：事故原因分析采集要求：≤20ms、≤10ms、≤5ms4、数字输入脉冲量有功电能和无功电能脉冲式蜗轮流量计脉冲式转速计四、LCU基本功能（一）数据采集功能5、数字输入BCD码量数字输入BCD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BCD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，为取值的完整准确，应按并行方式输入系统。6、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的其它计算机等需要向主机传送的数据。四、LCU基本功能（二）数据处理功能模拟量数据处理状态数据处理数据计算处理事故追忆处理趋势分析处理数据处理四、

LCU基本功能（三）控制调节功能正常控制和操作紧急控制恢复控制正常的调节操作自动发电控制（AGC）自动电压控制（AVC）控制调节四、LCU基本功能1、正常的控制和操作主要内容：（1）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。（2）机组的自动同期并列。（3）断路器和隔离开关的分、合操作。（4）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。（三）控制调节功能四、LCU基本功能2、紧急控制和恢复控制（三

）控制调节功能紧急控制：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，使电力系统及时回到安全状态。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，将解列的机组重新并列等。四、LCU基本功能3、正常的调节操作（三）控制调节功能主要内容：（1）通过电厂控制级计算机或现地控制单元向调速器发出有功“增”或“减”的调节命令和向励磁调节器发出无功“增”或“减

”的命令；（2）在调节过程中按照功率给定值通过PID调节等算法自动的向调速器或励磁调节器发出“增”或“减”的命令，即实现机组有功功率和无功功率的闭环调节。四、LCU基本功能4、自动发电控制（AGC）（三）控制调节功能自动

发电控制（AGC）：自动发电控制（AGC）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来满足电力系统多方面的需求。AGC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，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。四、LCU基本功能5、自动电压控制（AVC）（三）控制调节功能自动电压控制（AVC）：

自动电压控制（AVC）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功功率，尽量减少水电厂的功率消耗。AVC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接头实现。四、LCU基本功能1、人机联系的设置原则（1）运行人员控制台的功能；（2）人机联系应有汉字显示和打印功能；（3）人机联系操作简便、灵活、可靠、一致性原则；（4）画面、对话区、提示三者相结合原

则；（5）校核及闭锁原则；（6）响应速度要求；（7）安全等级的操作权限原则。（四）人机联系功能四、LCU基本功能（四）人机联系功能2、CRT的基本功能CRT基本功能画面显示画面实时刷新信息提示光标与画面的控制显示画面的编排画面图形符号及显示颜色的定义四、LCU基本功能（四）人机联系功能3、键

盘操作与控制•各种参数的设置或修改•报警处理4、制表打印与记录•定时打印•召唤打印5、现地控制单元的人机联系四、LCU基本功能（五）设备运行管理统计功能统计内容：开机次数停机次数检修次数并网发电次数开机时间停机时间检修时间并网发电时间线路送电次数停电次数检修次数送电时间停电时间并网发电时间机组

和线路主开关动作次数事故次数试验次数峰发电量累计谷发电量累计平发电量累计四、LCU基本功能（六）系统通信功能系统通信构成：1、监控系统与各调度级的调度自动化系统间的通信2、监控系统与电厂其它计算机系统之间的通信3、监控系统内部通信4、时钟同步控

制（七）多媒体功能多媒体功能视频服务语音服务动画服务综合显示服务语音报警电话语音报警及信息查询语音朗读语音控制四、LCU基本功能（九）仿真培训功能（十）专家系统功能运行操作安全分析事故分析处理智能报警设备状态检修（八）系统自诊断与自恢复功能四、LCU基本功能在DL/T822-2002《水电厂计

算机监控系统试验验收规程》中，规定了对水电厂计算机监控系统设备进行试验、验收的基本项目及试验方法：五、监控系统的试验、验收项目1、产品外观、软硬件配置及技术文件检查。2、现场开箱、安装、接线检查。3、绝缘电阻测

试。4、介电强度试验。五、监控系统的试验、验收项目5、功能与性能测试：（1）模拟量数据采集于处理功能测试；（2）数字量数据采集于处理功能测试；（3）计算量数据采集于处理功能测试；（4）数据输出通道测试；（5）其他数据处理功能测试；（6）控制功能测试

；（7）功率调节功能测试；（8）自动发电控制AGC功能测试；（9）自动电压控制AVC功能测试；五、监控系统的试验、验收项目5、功能与性能测试：（10）人机接口功能检查；（11）系统时钟、时钟同步及不同现地控制单元间的事件分辨率、雪崩处理能力测试；

（12）外部通信功能测试；（13）应用软件编辑功能测试；（14）系统自诊断及自恢复功能测试；（15）其他功能测试；（16）实时性性能指标检查及测试；（17）CPU负荷率和内存占有率等性能指标测试。五、监

控系统的试验、验收项目6、电源适应能力测试。7、抗扰度试验。8、环境试验。9、连续通电检验。10、可利用率考核。11、试验、验收规则。