七中型发电站综合自动化系统

7-7-PAGE237第七章 中型发电站综合自动化系统中型发电站综合自动化系统适用于单机容量10～100MW对自动化水平要求较高的场合。其结构与小型发电站综合自动化系统有较大差别,其机组LCU采用EDCS-6300C中型机组LCU，其监控采用全PLC方式。主控层采用网络方式.7。1EDCS-6300C中型机组LCUEDCS—6300C中型机组LCU用于10～100MW的中型机组，其电气结构框图如图【7—1】所示。由图可见，整个LCU由管理机、发电机保护装置、发电机同期单元、精密电量变送器、非电量变送器及PLC控制器组成。7。1。1机组管理机机组管理机的配置:中型机组管理机的配置与小型机组管理机的配置相比,多一个以太网卡.根据所选网络介质不同，选用不同网络接口的网卡。机组管理机的功能：与小型机组管理机功能相同。7。1。2发电机保护装置中型发电机的保护配置，根据机组容量和型式不同，保护配置有多种不同方式。基本的有以下两种方式.小容量发电机或发变组配置采用2个EDCS-6310发电机主保护单元,实现发电机或发变组的主保护的双重配置。采用一个EDCS—6320发电机后备保护单元，实施发电机或发变组的后备保护。如过流保护灵敏度不够，可加配一个EDCS-6210阻抗保护单元（其性能指标见EDCS—6200系列单元说明书），实施发电机的低阻抗保护.较大容量发变组配置采用两个EDCS—6310发电机主保护单元，分别实施发变组及发电机的主保护.采用一个EDCS—6230主变主保护单元，实施变压器的主保护。采用一个EDCS—6320发电机后备保护单元，实施发电机的各种辅助保护。采用一个EDCS—6240主变后备保护单元，实施升压变的辅助保护。采用一个EDCS—6210阻抗保护单元,实施发电机的低阻抗保护。【7-1】【7-1】EDCS-6300C中型机组LCU电气结构框图中性点电流机端电流过流电流EDCS-6310～6330发电机保护单元机端电压励磁电流,电压分断路器附加信号分灭磁开关停机电气事故EDCS-6370发电机同期单元机端电压系统电压合断路器励磁调节转速调节通讯转换器PLC水机状态励磁屏状态水机故障励磁屏故障辅机信号电气事故非电模拟量辅机控制励磁控制调速器控制分闸精密电量变送器测量电流机端电压励磁电流.电压U、I、fP、QUE、IE智能非电量变送器微机调速器微机励磁屏智能温度巡检仪开关状态RS-485启动信号机组管理机PentiumⅢ-500工控机以太网7.1.3机组监控装置对于中型机组，为了保证综合自动化系统的可靠性，其监控装置采用全PLC方式，即发电机电气测量、机组自动控制、运行参数自动调节均由PLC来完成。整个监控装置由一台中型PLC、精密电量变送器、智能式非电量变送器和一个EDCS—6370发电机同期单元构成。PLC功能完成机组自动控制，电气量及非电模拟量检测，状态及故障信号的读入并上传给机组LCU管理机.接收管理机的命令和设置的运行参数，完成机组的非电气事故保护.读入现场的非电气参数，并对调速器、励磁屏等实现参数设置及运行控制。PLC配置PLC采用中型模块式PLC，如日本三菱公司的A系列、欧姆龙公司的200H系列、美国GE公司的GE903等产品。PLC除机架、电源、开入、开出等常用模块外，为提高事件分辨率,配置中断开关量输入模块。为读入发电机运行电气参数和机组的非电模拟量，配置1～3个A/D转换模块。此外还配1~2个通讯模块，以便和机组管理机，各种智能式非电量变送器，微机调速器及微机励磁屏等通讯。精密电量变送器电量变送器的作用是将机组运行的电气量（电流、电压等）隔离并变换成低压直流电压（或电流）模拟信号，以便于PLC进行A/D转换.电量变送器的精度根据机组容量及用户要求选择.一般机组容量较小时，选0。5级.机组容量较大时,选0.2级。电量变送器的配置通常为发电机三相电流、三相电压、有功及无功功率、频率、励磁电压及励磁电流变送器。EDCS—6370发电机同期单元EDCS-6370发电机同期单元是6300系列中的一个特殊功能单元，其功能是完成机组的同期并网并测试记录同期合闸的参数，如合闸时记录提前角，合闸时间、角差、冲击电流等参数。EDCS-6370单元的电气原理框图如图【7-2】所示,由同期电压变换器、信号变换器电路、单片机系统、非同期合闸闭锁电路及出口电路等几大部分电路构成:光光隔启动信号【7-2】机端电压方波单片机ATM逻辑控制电路驱动电路QF状态薄膜键显示器母线电压方波机端电压线电压信号变换电路（AC-DC与正弦波方波）非同期闭锁电路复位电路KM3增磁信号KM1升速信号KM2降速信号KM4减磁信号Kc合闸出口KM5KLKc-24V+KM4KM5TB1TB2U613V633V613U633机端电压母线电压KLVo-24V综合压差KM1KM2KM3+12VB相电流同期电压变换器同期电压变换器是一个小型中间电压互感器,输入0~100V额定电压，输出有3组，电压为30V、15V、6V。单元内用两个同期电压变换器TB1、TB2,分别输入机端和母线同相线电压。其两个15V绕组同名端相联，形成综合压差信号.信号变换电路信号变换电路完成交流电压到直流电压(AC→DC）的变换及正弦波到方波的变换。两个同期电压变换器输入的两组30V电压和综合差电压，经变换成为0～4V直流模拟电压，两组6V电压变换成方波电压。另外，还将发电机A相电流输入，用以测量合闸时的冲击电流。单片机系统单片机系统由嵌入式单片机、复位电路及人机接口电路组成.人机接口电路由薄膜键盘和LCD显示器构成，用于显示运行参数和设定参数,设定工作方式等。机端电压、电流和系统电压模拟量直接接单片机的A/D转换通道，电压方波信号则接入其中断输入端。输入开关量、输出控制量、LCD驱动和键盘信号读入直接与单片机的I/O口线连接。非同期合闸闭锁电路为防止单片机损坏或程序运行紊乱时,输出不正常，发生非同期合闸而引起事故。非同期闭锁电路由比较器和闭锁继电器回路构成，比较器比较机端电压，系统电压和综合压差信号。在机端无压或综合压差大于某一值时，比较器输出低电平，当系统无压或综合压差小于某一值时,比较器输出高电平。经三极管V0驱动闭锁继电器吸合，接通合闸出口继电器线圈回路。当机端无压或机端、、系统均有压时，如综合压差过大（电压幅值差大或相位差大）时，比较器输出低电平，闭锁继电器KL释放。这时，即使单片机误输出信号使合闸控制继电器KM5吸合，KC也不会吸合.从而达到非同期闭锁合闸回路的目的。控制输出同期单元有5个控制输出.每一个输出均由两条单片机口线和复位信号相与构成的逻辑控制电路产生，经驱动器驱动一个微型出口继电器,继电器的触点送到PLC的控制输入回路，其中KM5驱动合闸出口继电器，KM1～KM4用在合闸时,调节压差和频差。同期单元的工作原理：机端及系统电压，经同期变换器和信号变换器处理后,形成系统及机端电压方波信号和电压模拟量输入单片机，当机组启动完毕并由PLC控制合灭磁开关及启励,机端建立空载电压，然后PLC输出同期合闸启动信号。这个信号连同断路器QF状态一起经光隔后读入单片机，单片机即进入检同期合闸工作。按如下步骤操作合闸。检频差检测出系统及机端电压方波的周期并计算出频率及频差。如频差不满足要求，则由KM1、KM2输出转速调节脉冲，使频差满足同期合闸要求（频差<0.2Hz）。检压差在频差满足要求后，如压差不满足同期合闸要求，由KM3、KM4输出增磁及减磁信号,以调节机端电压，使其满足同期合闸要求（压差〈3%)。同期合闸当频差、压差均满足同期合闸要求后，开始检相位差，当相位差由大到小达到同期合闸提前角Фt时，发出合闸命令。同期合闸提前角根据频差和断路器合闸时间（包括出口继电器、合闸接触器等的延时）来计算。使得断路器合闸时，机端和系统电压的相位差接近0°.以减小合闸冲击电流。发出命令后,启动计时并监视QF状态及发电机电流，当QF变位或电流发生突变时，即断路器合上，计时结果为断路器的合闸时间，记录合闸后0。5s内的电流波形，取其最大值即为合闸冲击电流。单元各信号接线如图【7-3a~d】所示。外部接线示意外部接线示意标号端子号信号名称KI22备用【7-3a】6370单元端子排Xb外部接线示意图KI3KI4KI5KI6KI7KI83456789PLC同期投入备用备用备用备用备用空KI11断路器常开10空ABABNV4-11121314备用备用屏蔽地24V-【7-【7-3b】6370单元端子排Xa外部接线示意图外部接线示意标号端子号信号名称2VR-V4+V4-G00345678工作电源负24V+24V+屏蔽地VR+1工作电源正【7-【7-3c】6370单元端子排Xc外部接线示意图外部接线示意标号端子号信号名称JX22频率升高GX1GX2SY1SY2JY1JY2CANH3456789频率降低频率降低电压升高电压升高电压降低电压降低CAN通讯JX11频率升高CANL10CAN通讯TQSB1TQSB21112同期失败同期失败【7-【7-3d】6370单元端子排Xf外部接线示意图U633V633U421V421HZSC1HZSC23456789机端电压V相机端电压V相备用备用空输出输出0710断路器分闸信号WC-1112空直流200V负端外部接线示意标号端子号信号名称U6132母线电压V相V6131母线电压V相7。2升压站及公用设备LCU7.2.1升压站及公用设备共用LCU对于容量较小（例如总装机50MW以下）的中型电站,其出线电压等级为110KV，升压站规模比小型站大，公用设备也比较复杂，而主控层一般又采用网络通讯方式.升压站保护、监控设备直接和主控层相联不方便。因此,这类电站的升压站及公用设备一般设一台管理机来管理升压站及公用设备的保护、监控装置,形成一个独立的升压站及公用设备LCU。若为水电站,当大坝闸门控制较为简单或距电站较近。大坝闸门监控也可纳入公用设备LCU；如大坝闸门系统较复杂，且距电站较远，应单独设置大坝闸门LCU.升压站及公用设备LCU的结构框图如图7—4所示，由LCU管理机，升压站保护、监控单元、PLC公用设备监控装置等几部分构成。升压站及公用设备LCU管理机的配置及功能配置升压站及公用设备LCU管理机一般装于公用LCU屏内，故一般选用一台一体化工控机，其配置与机组LCU管理机的配置相同.数据采集功能数据处理功能对所采集的数据进行滤波、分类及规定的各种运算，形成历史及实时数据库，供本机显示、存储和供主控层调用。显示功能根据键盘命令或自动推出（事故时)各种显示画面，显示升压站主接线及各设备运行状态及实时参数。各保护、监控单元自检信息、保护采样值、各种运行报表、曲线、历史数据、控制参数及保护定值、保护动作信息。各公用设备运行状态、运行参数，各设备运行统计报表、运行曲线等。控制功能根据主控层命令或键盘命令,向相应单元转送分、合闸命令。根据设定运行参数，控制各公用设备运行及备用设备投入.参数整定功能经管理机键盘或主控层通讯命令，经管理机转发,可修改升压站各保护、监控单元的保护整定值和控制参数。修改PLC内存的公用设备运行控制参数.通讯功能经以太网与主控层通讯,将升压站和公用设备运行状态、实时参数、事故信息等数据，上传给主控层；接收并转发主控层发出的控制命令，保护定值及控制参数修改命令等。【【7-4】中型电站升压站及公用设备LCU公用LCU管理机PentiumⅢ-500工控机CAN通讯总线110KV线路断路器设备（n台）保护电流母线线路电压保护动作EDCS-6210线路保护单元(n)EDCS-6220线路监控单元(n)测量电流母线线路电压开关量输入分、合闸信号现场智能设备及变送器RS-485通讯转换器EDCS-6240主变辅保护单元(3m)保护电流母线电压开关状态分、合闸信号三绕组主变设备（m台）EDCS-6230主变主保护单元(m)中压侧电流低压侧电流温度瓦斯保护动作高压侧电流35、10KV线路断路器（k台）EDCS-6110线路单元(k)测量电流母线,线路电压开关状态分、合闸信号保护电流站用电设备EDCS-6150站用电管理单元站用电压控制合闸电压站用电控制站用电流公用设备PLC公用设备监控单元公用设备故障非电模拟量公用设备控制大坝闸门信号公用设备状态闸门控制以太网升压站设备保护、监控装置：升压站配电设备的保护与监控采用EDCS-6100及6200系列电力系统综合自动化装置的相应单元构成，各单元与LCU管理机间经CAN总线通讯.单元按以下原则配置。110kV线路配置采用一个EDCS—6210110KV线路保护单元完成线路的Ⅲ段式相间及接地距离（阻抗）保护，Ⅳ段式零序方向过流保护、重合闸及后加速跳等保护功能。采用一个EDCS-6220单元，实施线路运行参数、运行状态的采集，分、合闸控制等监控功能.110kV主变配置一台110KV三绕组升压变由4个(双绕组为3个）EDCS—6200系列单元完成。采用一个EDCS—6230主变主保护单元，完成变压器的差动速断、差动、温度及瓦斯等保护功能.同时可检测油温并完成冷却风扇的启停控制。每一侧采用一个EDCS-6240主变后备保护单元，完成低压过流、复合电压过流、负序过流、零序过压、零序及间隙过流、过负荷、过励磁等保护功能及变压器运行电流、电压、功率测量、状态采集、分、合闸控制等监控功能.35kV线路配置采用一个EDCS—6110线路单元,该单元完成线路的电流速断、限时电流速断、低压启动的过电流、电流闭锁电压速断、重合闸及后加速跳等保护功能及线路运行状态、电流、电压、功率测量、分、合闸控制、自动低周减载、小电流接地选线、过负荷报警等监控功能。站用电监控:采用一个EDCS-6150站用电管理单元，实施站用交流电压、电流、功率测量、站用电备用电源自动投入、控制及合闸电源电压测量、控制母线绝缘监视。公用设备监控单元：油、水、气等公用设备及闸门的监控,采用PLC及非电量变送器来完成。PLC配置PLC选用与机组LCU档次相同的PLC。配置除机架、电源、CPU模块、开入、开出模块外，还根据需要配置A/D模块与通讯模块。PLC功能经开入模块输入公用设备及闸门装置的运行状态及事故信号。经A/D模块及通讯模块读入公用设备运行参数（油、水、气压力、流量、温度、油位，水电站的集水井、前池、尾水水位及闸门开度等）。根据读入状态和运行参数，结合相关设定值，经开出模块输出控制信号,对各公用设备及闸门进行自动控制.非电量变送器非电量变送器有智能式和非智能式两种。智能变送器直接将压力、流量位置等非电模拟量转换成数字量，经通讯传入PLC。非智能变送器则将压力、流量、位置、温度等非电模拟量变换成直流电压模拟量，经A/D转换后，读入PLC，使PLC能采集非电量模拟量参数并根据这些参数来控制公用设备的运行。7。2。2升压站与公用设备分设LCU对于装机容量较大的中型发电站,其出线电压一般为220KV，甚至更高,其升压站规模大、设备多、公用设备复杂，对控制要求较高。因此，升压站及公用设备应分设LCU,且升压站可能为多个LCU。升压站LCU：对于最高出线电压为220KV及以上电压的升压站,由于一次设备中220KV、110KV、35KV以下设备通常分布在不同的地方,为减少二次电缆用量，通常分设控制室。对于这类升压站，可根据一次设备的布置情况,分设多个升压站LCU。220kV及以上配电设备LCU配置220KV及以上电压等级升压设备的保护、监控,可单独设置一个LCU，就近布置在220KV设备控制室内,LCU由管理机,保护装置及监控装置构成。PLC管理机LCU管理机采用与机组LCU配置相同的一体化工控机，完成升压站设备的数据采集处理，控制及数据上传。保护配电设备的保护，对于220KV以上配电设备，可选用进口高档微机成套保护装置,以通讯的方式与LCU管理机交换信息。配电设备的监控220KV以上配电设备的监控可采用EDCS-6220监控单元，如有必要可采用小型PLC实施控制,采用多功能电量测量仪测量设备的运行参数.110kV以下配电设备LCU对于110KV以下配电设备，其LCU与升压站及公用设备LCU的升压站部分相同，即选用适合的EDCS—6100及6200系列单元，实现各种配电设备的保护及监控,再将各种信息经CAN总线传送给LCU管理机.LCU管理机将收集的数据处理后传送给主控层,接受并执行主控层的命令。公用设备LCU：公用设备LCU采用全PLC方式,主要由PLC、非电量变送器及接口器件构成。PLC采用组网功能较好的中型模块式PLC，配置除机架，CPU模块，电源模块，开入、开出模块和A/D转换模块外，还配一个网络通讯模块，实现PLC与主控层以太网直接通讯,以取消LCU管理机.另外，配一个彩色液晶触摸显示屏作人机介面，用以实现PLC对公用设备运行状态、运行参数的显示，控制参数的设置等。变送器仍选用智能型或非智能型,用以对各种非电模拟量的变换，以便于PLC读入.此外，开关量输入因现场设备比较分散，联接电缆长、干扰信号强，为保护PLC开入模块的安全和提高抗干扰能力，采用微型快速继电器隔离。7。3主控层对于中型发电站，为增强电站的功能及系统的可靠性，其主控层采用网络方式。主控层结构如图【7—5】所示.其基本设备有数据服务器、操作员工作站、工程师工作站，通讯服务器等。辅助设备有模拟屏、卫星时钟及终端。通讯网络采用以太网。通讯介质对于较小容量站,可采用同轴电缆或双绞线构成星形网络。对于较大容量站或要求较高时，可采用抗干扰力强的光纤通讯。7.3.1数据服务器配置原则数据服务器采用专用服务器.一般为可靠起见，采用双CPU数据服务器，而在要求很高的站，可采用双数据服务器。数据服务器的配置如下：参数CPU：PentiumⅢ-733 主频：733MHz内存:128M 硬盘：2×20G软驱：3″软驱+40倍速光驱 通讯网卡17″进口高分彩显 标准键盘+鼠标EDCSEDCS6220110kv线路监控单元(2)EDCS6210110kv线路保护单元(2)EDCS6230主变主保护单元(2)EDCS6240主变辅保护单元(5)升压站及公用设备LCUEDCS6110线路单元(5)EDCS6150站用电管理【7-5】某中型水电站微机综合自动化系统结构框图1#打印机(报表打印)GPS卫星时钟通讯/打印服务器PentiumⅢ-600工控机(带键盘,鼠标17CRT)modem地调住宅终端电话报警中调远程诊断模拟屏数据服务器PentiumⅢ-733(双CPU)17”CRT键盘EDCS6320发电机辅保护单元EDCS6310发电机主保护单元(2)EDCS6340发电机失磁保护单元2#机组现地单元设备同LCUEDCS6370机组同期单元PLC机组监控1#机组管理机Pentium-233一体化工控机1#机组LCU电量与非电量变送器通讯转换器CAN通讯总线3#发变组LCU设备比1#机组LCU多一个EDCS6240单元PLC机组监控公用设备管理机Pentium-233一体化工控机电量与非电量变送器通讯转换器CAN通讯总线故障录波屏工程师工作站PentiumⅢ-600工控机键盘19”CRT1#操作员工作站PentiumⅢ-600工控机21”CRT键盘现场语音报警键盘21”CRT2#操作员工作站PentiumⅢ-600工控机2#打印机事故打印智能设备智能设备以太网功能数据采集经通讯由各机组LCU和公用LCU管理机输入电站各设备运行参数、运行状态、现场设备事故、故障信息、保护动作信息、操作记录、各基层单元自检信息等数据。数据处理对读入的数据、状态等信息首先进行合理性，有效性判别，屏蔽无效数据，对有效数据进行分类及各种规定的运算，形成各种统计报表、曲线，以数据库的形式保存。数据存储数据服务器硬盘容量大，经处理的数据形成历史数据存入硬盘可长期保存，随时供网络内的设备调用。历史数据库资料最少可保存3年.网络管理数据服务器还担任网络管理的任务。协调网内各设备的工作。7。3.2操作员工作站配置原则操作员工作站是操作人员实施电站控制的主要设备.采用高档工业控制机，对于容量较大的站或要求较高时，可采用双操作员工作站，操作员工作站配置如下：参数CPU:PentiumⅢ—600 主频：600MHz内存：128M 硬盘：20G软驱:3″软驱+40倍速光驱 通讯网卡、语音卡21″进口高分彩显 标准键盘+鼠标功能人机对话操作人员经键盘输入画面调用命令,可显示全站主接线图，显示各机组、变压器及线路的电压、电流、有、无功功率,励磁电压、电流等实时参数；各开关状态、机组运行状态;各种曲线；统计报表；控制参数及保护定值表等画面。输入操作命令，经显示器对命令响应并下传，执行后显示执行结果.操作票编辑和操作跟踪经键盘输入操作类型、操作对象等操作要点，操作员工作站则根据目前的网络结构及运行情况，自动生成并显示操作票。操作人员可根据情况对操作票进行编辑,然后打印出操作票。操作过程中,将跟踪操作过程，提示下一步应完成的操作,当操作顺序错误时，将报警以提示操作人员。自动控制根据操作人员键盘命令，上级调度部门的命令或事先输入的运行计划。结合电站运行情况，实时计算开、停机台数及各机组的运行参数。将计算结果送到各机组LCU管理机，用以完成对各机组运行参数的调节,使电站运行满足系统的要求。机组运行有以下几种方式:功能命令运行方式：按照上级调度中心下达或由操作员工作站键盘输入的参数运行.自动电压控制方式（AVC):以维持高压母线电压和频率为约束条件，确定开机台数和各机组的有、无功功率.自动发电方式（AGC）:根据存入的运行计划，自动控制机组按各时段设定的参数运行，运行计划每半小时为一个时段.经济运行方式（EDC）：根据水位及总发电量,以总耗水最少及机组效率最高为约束条件，控制开机台数及机组间有、无功功率分配。参数修改经操作员工作站键盘，可修改全站各设备的保护整定值，控制参数，各运行参数越、复限值等.报警电站任一设备事故，故障，参数越限、复限时,操作员工作站即自动报警，报警可用传统的音响报警，也可语音报警,明确报告运行人员有关事故的全部情况：包含事故设备、事故类型、时间等.7。3。3工程师工作站配置CPU：PentiumⅢ—600 主频：600MHz内存：64M 硬盘：20G软驱：3″软驱+40倍速光驱 通讯网卡、语音卡17″进口高分彩显 标准键盘+鼠标功能系统运行监视运行中读入综合自动化系统内各设备采集的数据和自检信息，对所采入信息进行分析，以判断设备是否故障。发生故障后及时报告运行或维修人员以便及时进行维修。人员培训工程师工作站内装有模拟操作软件，供新上岗操作人员进行模拟操作,待操作熟练后再正式上岗，以保证操作的效率及正确性.软件开发操作员工作站内装有应用软件开发工具软件.以便系统扩展时,用户自行开发应用软件。软件开发、调试完成后，即可经通讯传入其它设备，投入运行。远程诊断在系统故障时将系统各设备运行信息（电站运行参数、单元自检信息等）收集后,经公共信息网络或电话线路,传到制造厂的计算机系统内。制造厂技术人员根据电站运行信息进行分析，判断出故障部位后，经电话指导电站维修人员进行维修，以保证迅速排除故障。7。3。4通讯及打印服务器配置CPU：PentiumⅢ—600 主频：600MHz内存：64M 硬盘：20G软驱：3″软驱+40倍速光驱 通讯网卡、多通道智能通讯卡2台汉字打印机(可用针式、喷墨或激光打印机，也可用网络打印机,直接挂于网络上，供各工作站使用）。功能地调及中调通讯将本站信息上传给调度中心，同时接收调度中心的调度命令。终端通讯当站内主要领导住处远离电站时，住处设置的终端经电话线与电站综合自动化系统联接，以便于领导随时观察电站的运行情况.事故时,主动将报警信息传到相关领导的终端，便于领导及时了解事故信息,以便指挥事故处理。厂家计算机系统通讯可以电话线或因特网与厂家计算机联接，以便厂家进行远程故障诊断，并可接收厂家的升级软件。模拟屏通讯当电站设置模拟屏时，将运行状态和数据经通讯传给模拟屏各显示单元，驱动模拟屏显示状态和参数.打印配有两台汉字打印机，一台作运行报表打印,一台作运行事件打印。用以打印操作记录,参数修改记录、参数越限、复限，系统事故，设备故障，保护动作等记录。7.3。5主控层的辅助设备中型电站的主控层,除上述基本设备外，根据不同要求，全部或部分配置以下辅助设备。终端可在站内主要领导办公室设置终端，供领导监视系统和电站运行情况，以便于生产指挥和调度，终端可直接接入主控层网络。集线器（HUB)采用同轴电缆或双绞线作通讯介质时，网络结构采用可靠性较高的星形网络。网络内的各工作站、服务器、终端等，均经电缆引到集线器，当某一设备通讯接口损坏时，不会影响其它设备间的通讯.GPS卫星时钟模拟屏模拟屏用以显示电站的主接线、各设备运行状态及主要参数，由主控机或通讯服务器驱动.模拟屏有两种形式:马赛克模拟屏屏面由塑料马赛克拼成,刻上电站主接线。在相应的位置安装显示参数的数码显示器，一般只能显示数码，显示参数的个数在制造时决定,无法在运行后再增加。大屏幕投影仪这是一种新型的显示设备,单台的最大显示尺寸为150”,约为3m×2m，可多台拼合成更大尺寸的显示屏幕。这种显示装置类似于计算机的CRT显示器，显示画面完全由驱动计算机的程序决定。可应用计算机显示画面的最新技术，显示多种多样的画面。录波装置对于110KV及以上电压等级系统,一般要求有录波装置来记录事故时各点电压、电流波形及开关变位的准确时间。由于发电站的110KV出线系统比较重要，对录波要求较高，不能采用微机保护中的简易录波装置,必须配置专用的录波屏.7.4中型发电站综合自动化系统的监控软件7.4.1系统软件的层次综合自动化系统按通讯网络结构来分，可分为网络层和直接控制层。主控层各服务器、工作站、终端、各LCU管理机等为网络层。按功能来分，可划分为主控层、LCU管理层和直接控制层三层。主控层主控层是全站的管理核心.主要完成数据处理、人机对话、全站自动控制,与外部系统的信息交换、系统扩充及运行人员在线培训等任务。LCU管理层LCU管理层接收直接控制层采集的运行状态、故障、事故信息及运行参数等数据，对数据进行处理并将经处理的数据上传给主控层;接收并执行主控层传来的各种操作命令，实现对所属设备的控制。在脱网状态下，根据人为操作命令或事先存入的运行计划，实现对所属设备的控制。可使用主控层网络打印机以打印本LCU的各种数据及统计报表。LCU管理层的另一个重要作用是作为分布式数据库，保存本单元的全部历史数据，供现地单元独立运行时查询并在主控层数据服务器损坏修复后,将其传送给主控层，以便修复中央数据库。保证中央数据库数据的完整。直接控制层直接控制层完成对电站设备运行状态和参数的采集，控制和保护，直接与电站二次设备相联接.直接控制层的设备有EDCS—6000系列各种单元，PLC机组控制单元等。直接控制层设有手动操作部件，当LCU管理机故障时,可在直接控制层的各单元上完成对所属设备的手动操作。7.4.2监控软件的结构综合自动化系统的软件，根据各层的功能设计不同的软件,主控层和LCU管理层采用基于WindowsNT4。0中文版的组态软件.直接控制层则采用汇编语言软件.下面主要介绍主控层和LCU管理层的监控软件。操作系统主控层和LCU管理机软件的基本操作系统采用WindowsNT4.0中文版，WindowsNT是一种具有竞争力的操作系统,由于微软公司所作的大量工作和硬件水平的提高，运行WindowsNT4。0中文版的最小硬件系统越来越容易实现，且WindowsNT4.0与Windows95及Windows98的差别已很小。跨世纪的操作系统Windows2000将以NT的内核为底层支持，提供比Windows95、98更稳定的性能。在NT网络环境下，使用VirsulC++的按MFC方法开发的应用软件,将使开发者和用户从现在以至今后都能受益于面向对象的方法.WindowsNT4。0中文版具有以下特点:支持开方系统：WindowsNT支持的网络通讯不只是Windowsforworkgroups和MicosoftLANManager所提供的那种点对点的通讯方式，而是一种真正的信息高速公路式的网络，支持使用客户/服务器通讯方式和流行的通讯协议，如TCP/IP。支持多线程：WindowsNT能为各个不同的应用程序分配不同的CPU时间，同时运行多个程序,这种抢占式多任务功能是用线程管理技术实现的。一次管理一个以上的线程叫多线程，线程具有优先级别，任务具有抢占机制.网络支持：WindowsNT是第一个支持客户/服务器网络的Windows系统，并支持分布式计算机方式。WindowsNT能通过客户/服务器模型把计算任务分配到网络中的多台计算机.每台工作站能提供比单机更强大的计算能力。同时支持Internet国际互联网。监控软件的结构小型发电站小型发电站综合自动化系统是一个分层分布式系统。系统主控机监控软件为基于WindowsNT4.0环境的全组态软件。系统的硬件配置、功能配置均只需经简单的组态即可完成，用不着进行源程序的修改，组态可由用户自己完成。中型发电站中型发电站综合自动化系统是一个全分布式监控系统，其特点是数据库和监控功能分布在网络各节点机上，这样任一部分的自治性、模块性均较为理想。开放环境下的全分布式系统的硬件是多种多样的，要保证程序在硬件任意配置下均能稳定可靠地运行，除硬件驱动程序外，所有的应用程序均应与硬件无关。驱动程序是网络数据库与现地LCU工作层的接口软件，如机组LCU驱动程序,升压站LCU驱动程序，公用LCU驱动程序等。中型发电站综合自动化系统监控软件中的应用程序主要有以下几部分：运行在机组LCU管理机中的机组监控软件PowerMaking）此软件也用于6300B小型机组LCU的管理机中。运行在升压站LCU管理机上的输变电监控软件POWTRS（PowerTranslate）.运行在公用设备LCU管理机上的公用设备监控软件POWDEC（PowerDerice）。如升压站和公用设备合为一个LCU，则其管理机中应装入POWTRS和POWDEC两个应用软件。运行在数据服务器上的实时数据服务软件POWRTDS（PowerRedlTimeDataServer)。运行在操作员工作站上的全站监控软件POWERS.运行在通讯服务器上的远程服务软件POWRDS(PowerRouteDateServer）。运行在工程师工作站上的系统诊断软件POWDR(PowerDoctor）。运行在操作员工作站和工程师工作站上的统计报表处理软件POWTAB（PowerTable）。运行在工程师站上的组态软件POWSETS(PowerSetting）.运行在工程师工作站或操作员工作站上的运行指导及仿真培训软件POWGUIDE（PowerGuide）。运行在通讯服务器上的GPS卫星时钟驱动软件GPSTIME。7.4.3监控软件的特点采用代表今后计算机发展主潮流的WindowsNT操作系统.具有更好的人机界面和多媒体功能.应用软件的主要编程语言采用面向对象的VisualC++，它具有继承性、封装性等特点，用以设计的程序比结构化方法编制的程序更容易维护，各模块间的完整性、独立性更强。监控软件是一个开放系统。易于实现与不同的管理信息系统，不同的程序交换数据，增加驱动模块后，可以利用Internet互联网同异地设备交换信息。软件具有高度的灵活性。硬件、通讯规约、数据库、报表、控制等均可由用户组态设定，不需修改源程序。提供了用户级安装，缩短了开发时间,提高了可靠性。系统的各模块相互独立，任一模块故障不影响其它模块的运行.7.5中型发电站综合自动化系统实例7.5。1电站规模及综合自动化的构成电站主接线某水电站的主接线图如图【7—6】所示,电站装机容量为2×15MW+1×20MW,发电机机端电压10.5KV.两台15MW发电机1GS、2GS和升压变1TM构成扩大单元接线；20MW发电机与升压变2TM接成发变组接线。1TM、2TM高压侧额定电压110KV;接于110KV母线上。电站110KV出线两回，另由联络压变3TM降压到35KV和10KV。10KV出线3回，35KV出线2回，联接2个小型水电站，发电机扩大单元，发变组的10.5KV出线各接一台站用变。中型电站的综合自动化系统结构根据图7—6所示主接线和机组容量,电站的综合自动化系统采用全分布式系统,其电气结构框图如图7-5所示.系统由3个机组LCU、一个升压站及公用设备LCU及主控层构成。OO1GS2GS3GSO设备同左37.5MVA测量保护1TM1Y2Y11TV12TV2TM25MVA1TV13TV14TV38.5KV2TV3TV3TR6TV20MW15MW15MW41TV4TV10.5KV42TV10.5KV1U2U测量保护过流差动差动测过差量流动主差录波过流测量母差距离零序测量录波母差距离零序测量录波母差【7-6】某中型水电站主接线图3S2S1S测量保护1TV差动差动测量过流差动差动差动差动录波过流测量母差121KV机组LCU机组电气保护1#、2＃机组的电气保护采用标准配置，配两个EDCS—6310单元,实现发电机主保护的双重配置，3＃发变组的电气保护，用两个EDCS-6310单元，实现发变组主保护的双重配置，各发电机出口配一个EDCS—6320单元实施后备保护。升压变2TM出口配一个EDCS-6240单元，作升压发变后备保护。各机组均配失磁保护.升压站及公用设备LCU机组监控机组监控:采用全PLC方式：电气与非电气模拟信号经变送器后由PLC经A/D采样读入PLC.状态信号及控制全部由PLC完成。同期并网由EDCS-6370单元完成。升压站的保护监控升压站的保护与监控采用EDCS-6100与EDCS-6200系列单元。两条110KV线路保护用2个EDCS-6210单元，其监控用2个EDCS—6220单元；两台主变1TM和3TM用两个EDCS—6230主变主保护单元完成主保护，5个EDCS—6240单元实施各侧监控及后备保护;35KV和10KV出线采用5个EDCS—6110单元完成保护和监控；110KV母线差动保护；采用一个EDCS—6250母线保护单元；采用一个EDCS-6150单元，完成站用电管理。公用设备监控公用设备监控由PLC和非电量变送器及接口隔离器件组成，可完成全厂公用设备及大坝闸门的监控。主控层主设备主控层是一个由数据服务器、4个工作站和若干个终端构成的局域网，由于电站容量较大，对可靠性要求较高,数据服务器采用双CPU的高档数据服务器,各工作站采用：PentiumⅢ-500以上的高档工控机，终端可选用：PentiumⅢ-500以上的普通微机。通讯网络通讯网络一般可采用双绞线或同轴电缆构成的星形网络。对可靠性要求较高时，可采用光纤通讯网络。辅助设备电站综合自动化系统的辅助设备有GPS卫星时钟，模拟屏,故障录波屏，在采用星形通讯网络时，还需配一台16通道的集线器（HUB）。7.5.2中型水电站综合自动化系统的二次设备及布置中型水电站的二次设备中型电站由于机组容量大,其机组自动化设备、辅机、公用设备、升压站设备等均较复杂。其综合自动化系统的设备较小型水电站复杂得多.以下以7—5。1节所述电站为例，说明中型电站综合自动化系统的设备及布置.主控层设备通讯机柜通讯机柜为600×600×1600mm3的铝金柜。柜内装调制解调器（modem)箱，下部装给主控层供电的3KVA逆变电源.Modem箱为一个标准的19″机箱,内装给modem供电的开关电源和最多8个modem。如有GPS也装于柜内。操作台数据服务器,工程师工作站，通讯及打印服务器及终端等。各配一个操作台.操作台为1400（长）×700（宽)×650(高）的专用计算机桌.如采用星形网络通讯，则集线器可放在数据服务器的操作台内。操作员工作台操作员工作台为一个2000(长）×800（宽）×650（高)的计算机操作台.操作台左右端下方为主机柜。放置操作员工作站主机，两个键盘放在台前沿下方的抽屉内。左、右各一个.台面放置各工作站的鼠标及显示器，中