变电站计算机监控系统的应用.docx

5 变电站计算机监控系统的应用5.1 系统功能的实现5.1.1 主控级监控系统的功能 数据采集和处理1) 从 每个 L C U 收集到的电 站 一级设施 的 最近信息 ，信息包 括开 机 量 、 模 拟 量 、 用电 量 、 数信息量、系统 量以及先关数据统计 ( S O E ) 等等 。L C U系统把收集到的实地信息开展信息资料库更新、维护。按照所有L C U 收集到 的数据 ，按照 时 间 先后顺 序 一一加入到报 警 数据库中 。2) 综合处理计算机监控系 统 按照初始设置 的 频率 、按时或者 根据 事 件 发生形式 对 最新 获得 以及 录入后 的 信息开展 综 合系统的 后期处 理 。 其中，后期 处 理 主要有：关 系 处理， 逻 辑 处理 、 运算以及 相应的函 数 计算 。3)检测点信息以及工作情况的设定 对 于 一些检测系 统 目前不能有效收集 到 的 信息 ，或者在一些时期 内，因为 变 送 器 或者接入点 出现问题相 应 测 点必须停止工作等 情 况发生时 ， 操作 体系 要求 工作 值 班 人 员 或者 体系 检测 人 员 需要对 这 些 检测 点 开展人 工 操作 ， 同时在 处 理的时候 ， 将它 们 和 正 常 收集到 的 数据 一眼个看待 。 但是系 统 也能够分开它 们 并 做出不同的 记号 。 安全监视及事件报警1) 全厂运行实时监视 工作人员能够通过操作系统的液晶触摸显示屏，对全厂所有的主要设施以及各种辅助设施、通用设施以及电器设施的工作情况与工作指数开展实时检测。2) 参数越限报警及记录监控体系对一些工作参和各种运算结果开展监督管理，一些指标例如气压等 还必须开展及时检测记录，也就是开展气压变化及时检测。以上处理主要有：测值超标预警 、及时超标报警 、自动检测以及统计等。3) 事故顺序记录当电站出现突发事件的时候，检测系统会马上工作，通常按照毫秒级的分辨 率反映，并且按照事故发生的时间先后顺序依次； 自 动 显 示 报 警 语 句 ； 启 动 语 音 报 警 ； 自 动 推 出 相 关 画 面 等 。统计并且记录突发事故，可以表示、打印以及录入信息资料库。每一数据信息都有点名称、内容以及和时间 。4) 故障及状态显示记录系统可以按时周期性地检测各种问题以及信号质量，当出现突发状变时就及时收集记录，与此同时记录问题原因以及突发时间。5) 事故追忆每当电站出现问题的时候，监测系统都会按照之前设置的事故追忆时间点， 按照扫描频率统计事件突发之前以及事件突发之后所有时间之中的各种量数据信息，从而完成事故追忆记录。事故追忆的开始以及和结束时间、取样频率、有追忆有关的参数以及追忆发起源都可以通过电站专业人员进行修改和维护。6) 趋势记录分析同时，还要对发电机的温度、轮轴力矩、变压器汽油温度等开始随时趋检测工作，统计并且计算信号的变化范围以及变化规律。当变化速率突破最大的时候就会报警，从而进一步的增强点机组工作的有效性。7) 语音报警使用语音装备，开展语音的技术合成以及整合工作。每当电站出现突发状况或者问题时，可以迅速开始报警工作。 一般来说，都是由中控室来进行语音报警工作。其中，报警对象以及报警语言都是事先设置好的。检测系统只用按照设置好的要求开启对应的报警工作就可以了。语音报警，能够完成多种问题以及事故的语音报警工作。 电厂运行指导1) 控制操作过程监视当操作命令下发之后，检测系统就可以自动表示对应的点机组，以及用电线路等各种设施的工作检测图面。图面通常都是使用流程顺序图的方法及时表示点机组的运作过程中各个步骤以及工作状况，或者提醒在工作运转过程中出问题的地方和问题来源。2) 电站一次设备操作指导 电站一次设备开始倒闸运作的时候，监测系统按照全厂目前的工作情况以及必和开关与闸阀的开启条件，推测目前的实施能否满足要求，同时提供与之对应的标记。如果按照要求是不可以的，就按照提示关闭，以防外人的错误运作而导致突发状况的产生。3) 厂用电系统操作指导 按照目前厂用电的工作情况以及相关厂用电工作模式、关机运作操约束条件， 监控系统可以对具体一个厂用电安全保护器或者闸阀在目前能否满足运作并给做出对应的标记工作。 假如满足运作就表示运作的前后顺序，反之，就表示运作的原因。 监控系统异常监视一般来说，监控系统都是有问题自动检查，以及错误自动处理的功能。监控系统以及自动表示出每一时间段电脑的运作情况。监控系统可以表示基本工作单元的运转情况，自动检测并且排查出问题部分，将问题部分设置为没有效果并且关闭其对应的各种功能。 控制操作1) 控制与运行调度方式 电脑控制体系一般都能够完成一下三种工作要求：调控中心以及远方控制模式、集中工作模式以及实地工作模式。2) 控制方式的转换控制方式按照优先级别，通常可以划分为距离电机组近，则对应级别就越高，实地监控基本单元的优先使用权也就越高，这个可以在实地监控基本单元中开展工作模式的转换。LCU上装配与“远方/实地”的切换按钮，每当LCU上的切换按钮转到“远方”的时候，中控室中的工作人员或者控制中心电脑才可以开始检测系统。3) 控制与调节 计算机监控系统能对电厂主辅设备进行控制，包括机组的开停机控制和复合调整、事故处理，断路器分、合操作；闸门的启、闭操作；辅 助 设 备 及 公 用 设 备 的 启 、 停 操 作 等 。 机 组 的 有 功 和 无 功 功 率 给 定 可 通 过 运 行 值 班 人 员 在 上 位 机 设 数 。 系 统 检 查 给 定 值 的 合 法 性 ， 通 过 P I D 计 算 结 果 向 调 速 器 、 励 磁 系 统 发 出 调 节 命 令 。机组及其辅助设备的控制与调节包括：机组开/停机顺序控制(单步或顺序)、紧急停机控制；点设备控制：对单个具备开关操作的设备，要求对其实现开关控制操作，并考虑安全闭锁(包括对出口断路器、隔离开关、接地刀闸、进水口闸门的远方落门等控制)；给 定 值 控 制 ： 机 组 的 转 速 / 有 功 功 率 、 电 压 / 无 功 功率 和 导 叶 开 限 按 给 定 值 进 行 闭 环 控 制 ；油、气、水系统的自动控制；其它相关控制与操作。开关站断路器、隔离开关及接地刀闸的控制与操作，主变中性点接地刀闸的分、合操作。厂用电设备的控制与操作。厂内公共设备的控制与操作。泄洪闸门及其配电设备的控制与操作。其它相关设备的控制与操作。 统计记录及生产管理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运行管理的工作，可以使运行人员不再人工抄表，自动进行统计等一系列技术管理工作。1) 电厂发电运行记录 记 录 的 内 容 包 括 电 厂 的 机 组 发 电 量 、 线 路 送 电 量 、 厂 用 电 量 等 进 行 实 时 记 录 和 计 算 。初值可由运行值班人员进行设置。2) 主要电气设备动作及运行记录 监 控 系 统 对 电 厂 主 要 电 气 设 备 的 动 作 次 数 和 运 行 时 数 等 进 行 统 计 和 记 录 ， 便 于 考 核 和 合 理 安 排 运 行 、 检 修 计 划 。 3) 操作记录 监 控 系 统 能 记 录 各 种 操 作 ， 包 括 机 组 工 况 转 换 ； 断 路 器 和 隔 离 开 关 的 合 、 跳 闸 ； 辅 机 的 启 动 、 停 止 ； 闸 门 的 启 、 闭 等 。 并 记 录 时 间 、 操 作 内 容 、 成 功 与 否 、 失 败 原 因 等 。4) 定值变更记录 监 控 系 统 对 所 有 的 定 值 ( 设 定 值 、 限 制 值 等 ) 变 更 情 况 作 记 录 ， 并 存 入 数 据 库 。5) 事故及故障统计记录 监 控 系 统 能 统 计 记 录 对 电 站 的 各 种 事 故 、 故 障 的 内 容 和 次 数 ， 并 作 为 资 料 保 存 。6) 参数越复限统计记录监控系统能统计电厂的参数越复限情况并记录下来。7) 运行日志及报表监控系统能按照要求打印电厂运行日志和报表。打印内容以及打印格式可以事先设定，打印方式有定时自动打印、随机召唤打印。 人机接口1) 操作员工作站主要功能：调画面测点和设备的投退数值设定修改限值控制和负荷调节命令召唤打印操作票显示与在线修改事件确认报警设置日期设置 本系统为双机冗余系统，运行中当主机故障退出运行时，从机能不中断任务、无扰动地自动切换成为主机运行。不管是主/从机切换或是网络上的任意节点发生故障，都会显示在操作员工作站上，并记入自诊断表中。 系统开发和维护电 厂 开 发 维 护 人 员 可 通 过 权 限 口 令 在 工 程 师 工 作 站上 进 行 系 统 开 发 与 维 护 ，包括软件开发与维护、画 面 的 增 删 与 修 改 、 定 值 更 改 、 数 据 库 变 更 ， 报 表 生 成 、 顺 控 流 程 修 改 等 一 系 列 工 作 。可 利 用 系 统 提 供 的 一 系 列 组 态 工 具 方 便 地 完 成 画 面 、 数 据 库 、 报 表 、 动 态 连 接 、 顺 控 流 程 、 报 警 定 义 等 各 项 工 作 。 数据库功能 本 计 算 机 监 控 系 统 数 据 库 包 括 实 时 数 据 库 和 历 史 数 据 库 ， 数 据 库 有 如 下 特 点 ：1) 监 控 系 统 数 据 库 采 用 网 络 型 全 分 布 数 据 库 ， 所 有 数 据 共 享 都 通 过 透 明 的 网 络 通 讯 来 实 现 。 数 据 库 包 括 ： 实 时 数 据 库 、 计 算 数 据 库 、 图 形 数 据 库 、 报 表 数 据 库 、 历 史 数 据 库 、 统 计 数 据 库 、 汉 字 库 、 图 形 符 号 库 等 ， 这 些 数 据 库 构 成 监 控 系 统 数 据 资 源 中 心 。 数 据 库 的 结 构 定 义 包 括 梯 级 调 度 监 控 和 管 理 所 需 要 的 全 部 数 据 项 。2) 支 持 快 速 存 取 和 实 时 处 理 ； 实 时 数 据 库 主 要 存 放 各 梯 级 电 站 送 上 来 的 实 时 数 据 ， 它 是 监 控 系 统 数 据 库 中 最 主 要 的 数 据 库 。3) 支持数据库建立及在线/离线修改。 培训功能计 算 机 监 控 系 统 具 有 操 作 、 维 护 、 软 件 开 发 和 管 理 的 培 训 功 能 ， 包 括 操 作 训 练 ， 监 控 系 统 开 发 、 维 护 、 管 理 训 练 和 顺 控 流 程 的 离 线 调 试 等 。1) 正常操作训练可在操作员工作站上执行各项操作，使技术人员熟悉和掌握监控系统的各种操作。2) 监控系统开发、维护培训电厂维护人员可进行数据库修改，画面生成和修改、报表生成、顺控流程修改、监控系统参数修改等一系列开发和维护的培训。 电厂设备运行维护管理积累电厂运行数据，为提高电厂运行、设备维护提供依据。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等，为设备运行管理及检修提供指导。5.1.2 现地单元监控装置的功能 数据采集与处理对 电 厂 的 主 辅 设 备 的 运 行 状 态 ， 运 行 参 数 及 测 量 值 进 行 实 时 采 集 ， 存 入 实 时 数 据 库 ， 作 为 系 统 实 时 监 视 、 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) 模拟量电气模拟量信号采用交流采样，定时采集电流互感器、电压互感器的二次电流、电压信号，计算得到一次的电流、电压、功能、频率等数值，机组和开关站LCU采用智能交采表。非电气模拟量采用变送器（420mA）模拟量采集实现，如压力、高程等；温度量采用智能温度巡检装置采集，传感器采用PT100温度传感器。 对 模 拟 量 信 号 的 处 理 包 括 回 路 断 线 检 测 、 数 字 滤 波 、 误 差 补 偿 、 数 据 有 效 合 理 性 判 断 、 标 度 换 算 、 梯 调 计 算 、 越 复 限 判 断 及 越 限 报 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 ( S O E ) 开 关 量 和 普 通 开 关 量 两 种 。 S O E 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 除 S O E 开 关 量 以 外 的 各 类 故 障 信 号 、 报 警 信 号 、 位 置 信 号 、 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 、 防 抖 动 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 以 及 自 动 停 机 等 ) ， 最 后 经 格 式 化 处 理 后 存 入 实 时 数 据 库 。3) 脉冲量脉冲量主要指来自脉冲电度表的有功电能及无功电能等，即时采集。脉冲量的处理有硬件和软件滤波、脉冲累加、数据有效性和合理性判断、标度变换、检错纠错过程，经标准化和格式化处理后存入实时数据库。电能量可以进行峰平谷分时累计。水电站监控系统的电度量来自有/无功综合电度表。多功能电度表用以测量机组、线路、变压器高压侧的有功及无功电能，可以进行分时计量，通过通讯口送到相应LCU设备中。4) 数码量 数 码 量 信 号 主 要 指 水 位 等 B C D 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 性 合 理 性 判 断 、 工 程 单 位 换 算 等 ， 经 格 式 化 处 理 后 存 入 实 时 数 据 库 。5) 综合量 综 合 量 包 括 综 合 开 关 量 和 综 合 模 拟 量 ， 是 对 上 述 采 集 的 量 进 行 算 术 、 逻 辑 、 关 系 运 算 后 得 到 的 数 值 量 ， 例 如 机 组 状 态 等 。 全厂运行监视1) 电厂设备的实时状态和运行参数显示；2) 状变监视和事件报警；3) 事件顺序记录4) 实时数据越复限检查和越限报警；5) 控制命令执行过程中显示屏画面可显示操作步骤执行情况，并且可提示操作执行受阻部位及原因；6) 系统事故或运行设备工作异常时，可进行语音或音响报警。控制和调节LCU收发实地或者主站的指示，实现下级设施的管理工作。机组LCU：管理各种电机组的正常巩固走、完成突发状况停机、检测机断电器以及相应的辅助设施、调整有或者无效巩工作；公用及开关站LCU：运作安全器、隔离阀门以及接地阀门的分开、联合；厂用断电器以及公共辅助实施；电厂的直流设备、中低压装备以及各种排水设施等等；1) 控制操作类型控制类型通常可以分为中控制和实地控制两种方式各种机组状态的转换控制机组同期操作事故停机及紧急停机电机组出口安全器分/合运作油、气和水体系的全自动操作发电机有效运作以及周期调节发电机无效运作以及电流调节安全器的分/合操作隔离开关的分/合操作用电系统安全器的分/合运作公用系统设备起停控制10kV断路器等设备的投切400V断路器等设备的投切事故紧急操作2) 关于控制操作安全性的考虑在PLC收到操作指示之后，先开始检测这项工作有关的关闭因素，当满足动作要求的时候，PLC才可以执行操作指示；当LCU自动检测到有相关的模块发生问题的时候，就会自动停止各种先关的工作系统；当LCU 在 收到 主 站 操作指示 之后 ， 通常都是 使用再次校 核 的 方法来确保 操作指示 命 传输 的 正 确 性 ； 检测过 程遇到问题 的时候 ， 就可以 发现问题的 原 因 ； L C U 装备有 当 地 或者远 方 检测 系统 转换设备 ， 从而实现当 地 以及 远 方 操作 互 锁 ； 突发状况 停 机功能 、 机 械 以及电 气 维护 和 自 动 设备 操作 、安全阀 自动 跳 闸 操作拥有最大的优先使用权，不会因为检测权的规定而被屏蔽 ； 运用重要的逻辑推理来进一步降低错误开启导致突发状况的事故概率 。3) 事故紧急停机方面的考虑当突发事故出现时，PLC可以收集到对应事故关机的因素，因此PLC可以直接对突发事故数据开展快速的反映以及后续事故处理工作。机 柜 上还装备 有 突发关 机 设备 ，通常 使用 硬质布 线 快速 作 用 于 突发停 机 阀 以及 机 组 出 口 跳 闸 点 路 ， 这种操作的优 点在于 ： 当 机 械 和 电 气 的 保 护 装 置 无 法 给 出 机 组 异 常 事 故 信 息 时 ， 监 控 系 统 通 过 监 测 到 异 常 状 况 ， 或 者 运 行 人 员 发 现 异 常 现 象 或 异 常 声 音 后 ， 可 人 为 紧 急 停 机 ， 这 样 即 使 计 算 机 完 全 失 去 作 用 ， 也 可以确保 工作机组的 解 列 停 机 ， 这 是 保护 设施 的 正常运行 的最 后 防 线 。4) 人机接口实地操作基本单元以及人机接口的主要设施有：a. 12”彩色液晶触摸显示屏b. 其它指标仪表、开关、按钮等。实地操作基本单元都装备液晶显示屏，使用串口和PLC完成信息传送。实地操作基本单元的液晶屏表示的信息，主要有重要电气大小的检测值、连接模拟操作、专业供水情况数据、温度大小的检测值，当工作人员正确输入相应密码之后，就可以使用液晶屏开展停复机工作一个其他相关工作。目前，常见的实地操作基本单元都装备有多功能连接接口，可以使用快捷式电脑连入PLC，在实地调整或者出现装备问题的时候，可以使用快捷式计算机工作站完成实地的检测工作，同时实现对LCU所管理的设施的检测以及运作，可以大大减少实地检测以及维护装备的正常运行的工作量。 数据通信LCU的通信包括以下内容：1) 使用光纤以太网和主站之间开展通信工作，向主站级传输信息收集以及资料数据，收发主站传送的操作指示，最后再把运行结果返回传输给主站级。2) LCU的通信作为实地监控基本单元，可以完成与多种智能收集设施的数据传输工作。机组LCU设备，同微机调整速度、交流搜集样本装置、电量测量设备、高电压设备的继电安全装备辅助体系的联通接口。公用及开关站现地控制单元能实现与交流采样装置微机保护装置的通信，与中、低压气机控制系统，厂用交流电源系统、厂用直流电源系统；与厂内漏水、检测排水操作体系等辅助设施联合构成的实地总线网通信系统。闸门实地操作基本单元，可以完成同闸门实地操作柜联合组成的实地总线网通信的工作。 自诊断LCU具有硬件以及软件自主诊断和修复的能力，这种能力主要包括在联网 周 期 性 诊 断修复 、 申请诊断 以及单机诊 断 。 诊 断 内 容 包 括 ：CPU模件故障；电源故障；通讯故障；模件故障； 硬 件 及 其 接 口 自 检 ： 主要有外围装备、连接接口 、多功 能 模 块 等等 ，每当发现出操作问题的时候，就可以迅速发出报警信号 ； 掉电保护； 冗 余 模 件 检 测 及 自 动 切 换 。 当使用 主 用或者备用的 形式 工作 的 模 件出现操作 故 障必须 停止 工作的时候 ， 备 用 模 件 就可以 不 停止 工作并且 无影响 地 转换成 主 用 模 件 。5.2 应用界面与说明5.2.1 上位机操作界面 用户登录当系统没有成功登录之前，点击“登录”键，就会弹出如下图5.1所示的登录页面，这是可以开始进行登录：图5.1 系统登录窗口Fig. 5.1 The system login window加入用户名和相关口令之后，点击“登录”键开始确认。使用有效时间可以设置登陆完成，在使用者成功登录之后，在规定的时间之内，可以获得一定的使用权；在超过规定时间之后，就必须再次登录。当