【《水电站计算机监控系统的硬件和软件设计案例》19000字】

水电站计算机监控系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u13377第1章计算机监控系统的硬件设计方案 129961.1上位机的硬件设计 2137611.1.1上位机的硬件需求 2173061.1.2上位机的硬件设计 2241941.2现地控制单元（LCU）的硬件设计 4182131.2.1现地控制单元（LCU）概述 433571.2.2现地控制单元（LCU）功能需求分析 4306571.2.3机组LCU控制单元硬件设计与配置 634891.2.4公用LCU控制单元硬件设计与配置 8267011.2.5开关站LCU控制单元硬件设计与配置 10272181.2.6闸门LCU控制单元硬件设计与配置 12146791.3安全防护硬件设计 14275131.3.1主要安全风险分析 14236011.3.2安全防护硬件设计的总体原则 1417011.3.3分区防护 1570731.3.4硬件设计 15166571.4不间断电源系统(UPS)的硬件设计 16325821.5本章小结 1726117第2章计算机监控系统的软件设计 1817642.1计算机监控系统的界面设计 18146952.1.1设计原则 18258982.1.2监控系统、触摸屏界面设计 18204592.2系统平台 19239992.3软件设计 19167492.3.1监控系统的软件结构 19185782.3.2监控软件功能模块 20203562.3.3软件设计思想 2132612.3.4监控系统应用软件 22105782.4机组自动控制流程的软件设计 23142122.1.1开机过程控制流程框图 23325302.1.2开机过程控制PLC程序设计 26143792.1.3正常停机过程控制流程框图 29273942.1.4正常停机过程PLC程序设计 1204222.1.5事故停机过程控制流程框图 388482.1.6事故停机过程PLC程序设计 3317832.5机组自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）设计 4148322.2.1自动发电控制（AGC）的设计 480862.2.2自动电压控制（AVC）的设计 6第1章计算机监控系统的硬件设计方案1.1上位机的硬件设计1.1.1上位机的硬件需求上位机系统在进行软硬件设计时，需要具体分析水电厂相关监控要求以及性能指标等，在选择过程中应该具体分析计算机性能参数、系统和对应的软件配置情况。在目前计算机和网络通信技术迅速发展形势下，硬件和软件的类型不断增加，且功能也出现明显变化。对同一个水电厂可有诸多配置方案供选择。此外还应该确保相关设备符合连续性和长期性方面的要求。监控系统的可靠性应该达到较高水平，同时在运行过程中可方便的进行维护修理，在对自动化水平要求提高情况下，可以方便的根据要求而进行系统改造[33]。根据以上的分析可知在设计这种监控系统方案时，应该在符合水电厂对系统功能和性能指标要求基础上，应该尽可能的降低系统总成本，且对应的长期运行费用处于较低水平。而配置系统设备过程中，一般情况下应该尽可能的选择开放系统产品，这对保障系统性能有重要的意义。与此相关的指标主要包括可扩展性、可靠性。同时在后期运行时，运行成本处于较低水平，同时更好的进行维护、更新。1.1.2上位机的硬件设计在设计时综合分析水电站安全运行要求，依据《水力发电厂监控系统标准》进行设计，同时依据可靠性原则，而进行一定冗余配置。在进行结构选择时对比而选择分层分散性方式，某电站计算机监控系统电厂操作控制级（自动上位机计算机监控系统），综合系统设计为由系统伺服器、操作员工作服务站、工程师工作服务站、通讯伺服器、on-call伺服器、打印伺服器、GPS控制时钟同步设备、不中断工作电源系统（UPS，UninterruptiblePowerSupply）等组成。硬件配置如表4-1所示：表4-1计算机监控系统主要硬件配置序号设备名型号操作系统数量1系统服务器SunSPARCEnterpriseT5140Solaris1022操作员工作站SunUltra24Solaris1023工程师工作站SunUltra24Linux9.014调度通信服务器HPXW4600Linux9.025厂内通信服务器HPXW4600Linux9.016打印服务器HPDX7515WindowsXP17On-Call服务器HPDX7515WindowsXP18磁盘阵列SunStorageTek254019GPS时钟同步装置110不间断电源系统1其主要功能如下：系统服务器在系统服务器上设置了全部驱动程序和相应AGC/AVC软件，可通过服务器实现历史数据搜查、自动备份储存有关的操作应用。两台电脑主机的综合深化设计为互为热配备的任务工作模式，当一台电脑主机停机或者产生问题故障的时候，另一台热配备机可自动切换进入运行状态，在此基础上满足系统的可靠性相关要求。操作员工作站监控系统的控制平台是操作员工作服务站，通过这个工作服务站，运行工作人员能够对设备机组运行工作分布状态、意外突发事故告警、设备自动智能化控制管理、设备机组开停机等设备机组运行状态进行监控，同时可以通过交互设备来对电厂设备进行远程操控。本方案设置了2台操作员工作站，可满足相应热备用要求。工程师工作站在设置工程师站时选择了SunUlrta24，在运行过程中其可以实现的功能主要包括定值修改、画面删减修改，远程诊断、系统维护及软件开发等，并可通过模拟设备的运行或异常状态对运行人员进行操作培训。通信服务器全站设置3台套通信服务器，其中之一可实现水情自动化测报系统、厂内设备的数据传输，其他的则可实现与省调数据传输目的。on-call服务器On-call服务器具有短信寻呼报警的功能，同时也是运行人员进行监控报表管理的接口，并可根据不同警报事项进行等级分类，在运行过程中电站设备异常情况下，则发送报警信息进行提示，以此来提醒管理人员注意设备异常。打印服务器这种设备主要是两台打印机，在系统设计时根据相关打印要求，而设置了A3幅面彩色喷墨、黑白激光打印机，在运行过程中可实现相应报表和曲线打印目的。GPS时钟同步装置在系统校时设计时，选择了GPS卫星时钟系统，同时向各LCU及微机问题故障录波设备，微机保护设备发送传输相关同步数据。不间断电源系统（UPS）由于本电站采用“无人值班”（少人值守）的运行管理模式，如果控制电源中断将使全厂机电设备无法进行监控，同时对应的故障恢复需要很长一段时间。因而在运行过程中为满足CCSS电源可靠要求，其中的各LCU进行供电时应用了交、直流两路电源供电。直流电源来自电站配置的直流系统，交流电源可以采用来自厂区和坝区的两个UPS。1.2现地控制单元（LCU）的硬件设计1.2.1现地控制单元（LCU）概述现地操作控制基本单元（LCU）是水电站计算机监控系统的主要构成部分，它在本文设计的分层分布式结构的监控系统中作为现地级分布于电站生产现场，可对旁边设备的运行状态进行监控与操作。电站生产过程中产生的各种原始数据在此进行采集，同时也对设备发出各种调控命令，机组现地控制单元（LCU）是机组能否安全运行的重要一环，是整个计算机监控系统中非常重要不可或缺的部分[35]。现场控制单元可基于控制对象差异进行划分，而总体上分为如下单元：（1）4套机组LCU，主要用于发变组出口断路器（GCB）、发电机、水轮机、变压器等；开关站LCU1套，其中的组成单元包括母线数据、断路控制器设备、接地刀闸等；厂用/公用设备LCU一套，主要是直流系统、厂用电系统等；闸门系统LCU一套，对应的组分部分包括进水闸、启闭机等。1.2.2现地控制单元（LCU）功能需求分析（1）数据采集及处理a.采集设备在运行过程中，采集所得的数字量和模拟量信息都发送到数据库中进行存储，同时接收上位机指令，同时对机组的报警信息进行存储，可根据应用要求方便的调节数据采集周期[36]；b.对采集到的模拟量信息进行一定检查、隔离、滤波操作，同时进行越限检查，在检查发现超出设定值情况下发出报警信号且进行上传；c.采集所得报警信息以变位方式进行发送，通过变位模式发送采集到的报警和状态信息，将这些信息全部存储到主伺服器；d.展开自动意外突发事件顺序记录；e.越限检测采集所得的模拟仿真量数据，并且对越限告警数据展开及时有效的发送传输；f.采集所得电量信息进行同样的发送，位其后的运行控制提供支持；g.根据主控级的要求进行数据的上传。（2）监视显示a.每组LCU设置了触屏显示器，可以按需要显示设备的工作状态与运行参数，运行人员登录系统后，可通过触摸屏对相关系统设备在一定权限内进行各项操作；b.在触摸屏上对系统的状态和设备运行情况进行显示，同时还可以显示出事故及故障报警各方面信息，对停机信息进行显示。（3）控制与调节在运行过程中可基于相应的闭锁逻辑操作设备，或者依据对应的顺控流程而调节机组状态，并据此满足一定监控相关要求。（4）通信功能LCU与厂站控制层进行数据传输时，发送前者采集的信息到厂站控制层计算机，且接收后者发送来的控制与调节命令，对所得结果进行一定返回操作，这种设备在运行时应该确保和厂站操作控制层同步：LCU根据有关的通讯服务协议与指定设备展开数据交互；要求数据实时共享的LCU间在数据传输时不应该借助上位机。（5）开关操作联锁功能其中设置了基于软件的开关操作闭锁逻辑：可避免误操作的断路器；在进行开关操作时，不可带负荷拉隔离开关；避免在带电情况下合接地刀闸；在接地刀合闸情况下不可闭合电源开关；在进行防闭锁控制设计时，综合分析而选择五防工作站，现场接地开关提供了开关位置信号，通过现场传感器采集五防工作站所需要信息，以此来满足一定控制要求。（6）GPS对时现地控制单元在运行时，接收相应时钟信号，还要保证信息时间的同步性，因此还需配置满足其与直流、录波、调速、励磁、保护等装置的对时接口。1.2.3机组LCU控制单元硬件设计与配置硬件设计机组现地控制单元（LCU)设立在上游副厂房发电机设备层。其监督控制目标对象为：速度调节控制器设备油压操控管理系统、设备机组及其附属设备、励磁设备、调速器、出口断路器等，其应该满足的功能情况，具体如下所示：（1）模拟仿真量采集与全面处理定时采集。根据相对应的自动采集工作周期展开数据采集，然后依据要求保存所得数据。越限检查。越限检查传感器采集的模拟量信息，在发现异常情况下应该及时报警，对下越限的点号进行自动检查，然后在数据库中存储相应的越限信息。在温度超过设定值情况下，则立即启动机组、保护装置，同时进行一定报警提示。梯度越限检查。多次采集速度、温度量、油压测点数据并进行对比分析，若数据前后变化梯度超过设定值时应报警或停机，并可设置动作延时。经机组交流采样设备自动采集发电机设备定子三相工作电压、三相工作电流数据并且运算得知无功额定功率、有功额定功率、额定功率因子、设备机组频次、零序工作电压等数据；经主变压调节器高压侧交流采样设备采集并且运算得出220kV母线电压、主变三相电流、无功功率、有功功率及频率等参数[37]。对机组某些模拟量，当其超过某一设定限值时，应采取机组解列、停机、减出力等保护措施。（2）数字量采集和处理自发性采集，状态检查，进行更新操作。记录与报警。在运行过程中和中断有关的开关量变位情况下，系统需要直接进行响应，且基于对应的事件次序记录下来并发出警报。对某些数字量，当其动作时，应采取相应的保护措施进行保护处理，主要包括出力控制，机组解列、停机等，可根据要求进行适当的选择。（3）电度量采集与处理通过RS-485接口（采用MODBUS服务协议）和发电机设备的多作用功能综合电度表通讯，按照六个时段而对用电量进行分时统计，满足相应计量要求。（4）综合量的计算相关的参数主要包括启停次数、机组运行效率、以及功率因子等。（5）人机联系可通过移动式MMI与液晶触摸屏对设备进行操作、运行参数的检测与修改。当运行设备发生异常或事故时，屏幕应能不断闪烁，并产生报警信号。在设备正常运行且无运行人员操作时，屏幕应自动进入休眠状态。LCU控制系统能与站控级计算机闭锁。调试LCU时可外接计算机与打印机。（6）机组控制、调节按站控级指令开、停机；应具备常规的停机回路，以确保在机组事故时可不经过控制器停机及制动。现地手动开/停机/紧急停机，进行一定同步操作，同时切换运行工况，对监控机组进行启停；当在开、停机过程中发生异常或事故时，流程能立即中断，并将机组自动切换到停机状态。机组自动准同期并网。机组微机同期装置采用现有LCU上设备。发电机断路器、隔离开关分合闸。主变中性点接地刀闸的分合闸。频率调节。电压调节。单机或联合调节。（7）与站控级系统进行相应数据传输在运行过程中接受站控级指令，然后检查有效性，并进行一定和对操作。对采集的数据定时发送到站控级发。接受站控级数据信息。向站控级进行相关信息发送。（8）时钟（9）可独立于站控级而运行。（10）自诊断在运行过程中出现故障情况下，可自我检测诊断，在运行过程中需要检查机组LCU的软、硬件，在发现异常情况下需要进行提示，同时自动的释放出报警信号；在设置备用设备情况下，可直接切换到备用设备上。（11）在控制时可和微机调速器、微机保护装置进行通信，且满足相应数据传输要求：LCU能通过RS485的串行接口，实时监视与操作控制微机速度调节控制器设备、微机励磁调节控制器设备与微机保护设备等设备，并且下达设立数值。微机速度调节控制器设备、微机保护设备分布状态数据、自动报警数据，可根据控制开关量送往LCU与站控级计算机。LCU对调速器、励磁系统具有二次调节功能(PID)调节，正常情况下以设定值形式下达。当通信方式故障时，可以脉宽形式进行调节。可通过I/O接点形式对漏油装置控制柜，调速器油压装置控制屏，机组技术供水控制柜等发电机辅助设备进行监控。通信接口作为后备方式，通信规约采用IEC60870-5-103或ModBus等规约。配置每套机组LCU配置如表4-2所示：表4-2机组LCU配置名称厂家型号控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII级CPU主控模件15英寸触摸屏南瑞分辨率为1024×76832点中断量输入SOE南瑞MB80IIM21432点数字量输入DI南瑞MB80DIM21432点数字量输出DO南瑞MB80DOM21416通道模拟量输入AI南瑞MB80AIM212，隔离4-20MA，-10～＋10MARTD测温模块南瑞MB80TIM212(三线制)智能交流采集装置派诺PMAC720信号隔离装置优倍NPGL-C11D防雷保护器雷安交、直流避雷器各1个有功功率变送器涵普GPW201无功功率变送器涵普GPK201转子电压变送器涵普GPV转子电流变送器涵普GPA机械保护回路和事故停机按钮手动同期1.2.4公用LCU控制单元硬件设计与配置硬件设计模拟量采集和处理定时采集。基于设定的周期进行相关数据的采集，对采集所得结果保存到数据库中。越限检查。检测采集的模拟量信息有没有超限，在发现超出设定范围情况下，则进行及时报警，对下越限的点号信息进行记录，同时对越限信息根据要求进行保存。梯度越限检查。多次采集速度、温度量、油压测点数据并进行对比分析，若数据前后变化梯度超过设定值时应报警。通过智能交流采样装置采集并厂用变高（低）压侧电流、有功功率、无功功率、13.8kV和400V母线电压和频率等参数。数字量采集和处理基于设定的程序来进行状态检查，且进行一定更新操作。事件顺序记录。在检查过程中发现开关量变位情况下，直接进行响应，且根据要求报警操作。综合量的计算开关动作次数，辅助设备运行时间统计等。人机联系公用设备操作控制基本单元，其人机联系可通过TFT彩色触摸屏与自由移动型MMI展开运行工作操作，以及运行工作参数实时监视与在线联网修改调整，当设备产生意外突发事故或者问题故障的时候，应该自动开启屏幕闪光，并且发送自动报警，为保护屏幕，在设备无问题故障与无操作应用的时候，在一定时间后屏幕应该自动关停。LCU操作控制系统能与站控级计算机控制系统闭锁。控制厂用变断路器分合闸。在运行时依据相关要求对厂用电开关投切进行控制，且启用一些备用设备。油泵、水泵、空压机、风机等厂内公用设备的手动投切控制。与站控级的通信接受站控级指令，同时检查其有效性，然后依据要求进行处理。定时将采集的数据发送站控级。接受站控级发送的指令信息。主动向站控级上送事件信息。时钟自诊断在运行过程中出现故障情况下，可自我检测诊断，在运行过程中需要检查机组LCU的软、硬件，在发现异常情况下需要进行提示，同时自动的释放出报警信号；在设置备用设备情况下，可直接切换到备用设备上。具有与厂用电微机保护装置、电站公用辅助设备控制系统备自投装置、直流系统、UPS电源等通信和开关量接口的功能。通信规约采用IEC60870-5-103和ModBus等规约。配置公用设备现地控制单元配置如表4-2所示：表4-2公用设备现地控制单元配置名称厂家型号控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII级CPU主控模件(含2个以太网接口，64M内存)15英寸触摸屏南瑞分辨率为1024×76832点中断量输入SOE南瑞MB80IIM21432点数字量输入DI南瑞MB80DIM21432点数字量输出DO南瑞MB80DOM21416通道模拟量输入AI南瑞MB80AIM212，隔离4-20MA，-10～＋10MA智能交流采集装置派诺PMAC720信号隔离装置优倍NPGL-C11D防雷保护器雷安交、直流避雷器各1个1.2.5开关站LCU控制单元硬件设计与配置硬件设计模拟量采集和处理定时采集。基于设定的周期进行相关数据的采集，采集四条220kV线路三相电流、有功功率、无功功率、220kV母线电压和频率等参数，对采集所得结果保存到数据库中。越限检查。检测采集的模拟量信息有没有超限，发现超出设定范围，则进行及时报警，对下越限的点号信息进行记录，同时对越限信息根据要求进行保存。数字量采集和处理自发性采集，对设备的状态进行检查，且进行相应更新操作。事件顺序记录与报警。在运行过程中检查发现相关开关量参数超过设定值情况下，则系统进行报警提示，且依据事件的出现顺序记录下来并发出警报。综合量的计算开关、保护动作次数统计等。控制、同期220KV线路断路器的分合闸，自动捕捉同期并网220KV主变高压侧断路器的分合闸220KV线路、主变和母线隔离开关、接地开关的分合闸人机联系开关站操作控制基本单元，其人机联系可通过TFT彩色触摸屏与自由移动型MMI展开运行工作操作及运行工作参数实时监视与在线联网修改调整，当设备发生事故或故障时，应自动启动屏幕闪光，并发出报警，为保护屏幕，在设备无故障和无操作时，在一段时间后屏幕应自动关闭。LCU控制系统在运行过程中可和站控级系统闭锁，调试LCU过程中可基于笔记本计算机进行[38]。与站控级的通信接受站控级指令，同时检查其有效性，然后依据要求进行处理。定时将采集的数据发送站控级。主动向站控级上送事件信息。自诊断在运行过程中出现故障情况下，可自我检测诊断，在运行过程中需要检查机组LCU的软、硬件，在发现异常情况下需要进行提示，同时自动的释放出报警信号；在设置备用设备情况下，可直接切换到备用设备上。通过RS485的串行接口与开关站保护管理系统、安控装置、能量计费系统等设备进行通信，通信规约采用IEC60870-5-103和ModBus等规约。通过该通信接口完成其监视和控制功能，以及保护定值的修改。可通过相应的开关量发送设备运行状态、报警信号到站控机以便满足控制要求。配置开关站控制单元配置如表4-3所示：表4-3开关站控制单元配置名称厂家型号控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII级CPU主控模件(含2个以太网接口，64M内存)15英寸触摸屏南瑞分辨率为1024×76832点中断量输入SOE南瑞MB80IIM21432点数字量输入DI南瑞MB80DIM21432点数字量输出DO南瑞MB80DOM21416通道模拟量输入AI南瑞MB80AIM212，隔离4-20MA，-10～＋10MARTD测温模块（16通道温度量输入模块）南瑞MB80TIM212(三线制)智能交流采集装置派诺PMAC720智能准同期装置智能SID-2CM-S（8对象）手动同期南瑞信号隔离装置优倍NPGL-C11D防雷保护器雷安交、直流避雷器各1个交直流双供电装置1.2.6闸门LCU控制单元硬件设计与配置硬件设计水位及闸门开度采集和处理在运行过程中对水位高度与闸门开度相关的信息进行自动采集，同时检查这些信息是否超过设定值，在发现超过设定范围情况下则自动记录越限点号和时间等参数。数字量采集和处理中断输入、扫查事件顺序记录综合量的运算闸门各开度下的启动数目及运行工作时间统计分析，泄洪量等。控制各闸门开启/关闭或到指定开度控制大坝10kV、400V开关投切、备自投，以及柴油发电机的启/停。人机联系可通过移动式MMI与液晶触摸屏对设备进行操作、运行参数的检测与修改。当运行设备发生异常或事故时，屏幕应能不断闪烁，并产生报警信号。在设备正常运行且无运行人员操作时，屏幕应自动进入休眠状态。LCU控制系统能与站控级计算机闭锁，投运、调试时可外接计算机与打印机。与站控级的通信接受站控级计算机发出的命令，并对其进行核实校验，当LCU在"自动”位置的时候，站控级操作应用站可直接对设备展开操作应用；当LCU在"人工手动”位置的时候，站控级发命令指示之后，须经闸门操控者在现地展开确定后，才可以对设备操作应用。定时发送采集的数据到站控级。接受站控级发送的指令信息，且进行响应操作。主动向站控级发送相关数据。时钟可满足一定对时相关要求。可独立运行。自诊断。在运行过程中出现故障情况下，可自我检测诊断，在运行过程中需要检查机组LCU的软、硬件，在发现异常情况下需要进行提示，同时自动的释放出报警信号；在设置备用设备情况下，可直接切换到备用设备上。通过RS485的串行接口与各闸门现地控制系统、大坝厂用电设备等设备进行通信，通信规约采用IEC60870-5-103或ModBus等规约。通过该通信接口完成其监视和控制功能，对于重要设备运行状态、报警信号也能通过开关量送到闸门LCU和站控级计算机。配置闸门控制单元配置如表4-4所示：表4-4闸门控制单元配置名称厂家型号控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII级CPU主控模件(含2个以太网接口，64M内存)15英寸触摸屏南瑞分辨率为1024×76832点数字量输入DI南瑞MB80DIM21432点数字量输出DO南瑞MB80DOM21416通道模拟量输入AI南瑞MB80AIM212，隔离4-20MA，-10～＋10MA智能交流采集装置派诺PMAC720信号隔离装置优倍NPGL-C11D防雷保护器雷安交、直流避雷器各1个交流UPS电源OYAMASW12330电池8节BX-4电池柜1只1.3安全防护硬件设计稳定的电力供给是一国工业发展的根本，不仅关系到老百姓的安居乐业，更影响到国家安全问题，所以决不允许产生大作用范围的电力系统问题故障[39]。电力二次系统多多少少存在少数专业技术、综合管理等方面的安全问题和漏洞，上述问题和漏洞的存在，很容易导致系统意外突发事故[40]。为确保计算机监控系统的安全，杜绝由此导致的电力二次系统崩溃以及电力一次系统故障甚至大面积停电事故，应将系统安全防护的重点放在如何避免病毒、黑客的攻击破坏攻击上。1.3.1主要安全风险分析随着计算机网络通信技术的不断进步，大量水电站实现了少人、无人的远程运行模式，采用网络方式传输数据；另一方面随着新一轮电力体制改革工作持续推进，对电站、调度相关的交互要求越来越高。这些都需要提升电力控制系统和通信网的性能，更好的满足其安全性相关要求。目前计算机病毒与黑客无孔不入，已经威胁到电力系统的安全、可靠运行，但部分电站对网络安全问题不够重视，没有对计算机监控系统进行有效的安全防护设计，对整个电力系统的安全运行来带严重隐患。1.3.2安全防护硬件设计的总体原则分区防护：这种系统是基于网络和计算机技术而建立的，进行安全分区时，可整体上区别为生产操作控制大区与综合管理数据大区[41]。前者可展开区分，而划分为操作控制区、非操作控制区，后者则应当在不对生产操作控制大区安全产生影响基础上，依据相应的安全要求而适当分区。（1）横向隔离：在以上的这两个分区间应该设置符合此方面标准要求的电力专用横向单向安全隔离装置。进行隔离控制时，为满足相应的逻辑隔离要求，对控制区的各安全区需要设置可访问控制的设备，以此来满足隔离安全性要求。（2）纵向认证：设置符合标准规范的电力专用纵向加密认证装置在生产控制大区与广域网的纵向交接处，且据此满足相应的纵向认证相关要求。（3）安全加固：在进行安全加护操作过程中，设置了外部网络边界通信网关，在此过程中依据相应信息敏感性和重要性，而对外部通信网关设置相应的过滤、认证功能。1.3.3分区防护在进行相关分区保护设计时，具体分析系统模块的用户、场所、功能通信各方面要求，进行一定安全区设置，以此实现安全保护目的。安全区Ⅰ－实时控制区：在此设计过程中主要是基于相应系统具体分析系统模块的用户、场所、功能通信各方面要求，进行一定安全区设置，以此实现安全保护目的。实时操控管理系统，例如计算机监控系统等需置于安全区Ⅰ。安全区Ⅱ－非操作控制生产区：把运用调配网络、在线联网运行工作的具有操作控制作用功能的生产及交易业务系统归于这个区，例如：水调自动智能化系统、电能量采集系统、调配人员培训教育仿真模拟系统、继电保护及问题故障录波数据综合管理应用系统、发电侧电力市场交易系统等[42]。综合管理数据大区：把展开生产管理运营的系统归于这个区，例如：气象数据采集系统、雷电实时监测系统、调配生产综合管理应用系统（DMIS）、统计分析信息报表系统、MIS系统、大坝实时监测系统、OA系统、用户综合服务等。横向隔离：监控系统与管理信息大区内的系统（例如电厂MIS系统等）之间，由报表管理及On-Call工作站的另一网口经电力专用横向单向安全隔离装置出口，在采集此系数满足相关数据交互控制要求。安全防护设置时，生产控制大区内各安全区之间（例如计算机监控系统和水情测报系统、继电保护及问题故障录波数据综合管理应用系统等）应用安全防火墙或相当作用功能的设备设施，完成逻辑思维隔离防护。纵向认证：电站至省电力调配数据网，应设置纵向加密认证装置。安全加固：根据前述总体策略，仅对处于外部网络边界的通信网关计算机的操作系统应进行安全加固。1.3.4硬件设计为保障各安全区之间的数据自动传输安全，要求选用合适的安全保障防护设备，截至当前，主要通过隔离防护设备、安全防火墙与竖直方向加密设备来完成防护。安全防护配置如图4-1所示：图4-1电力系统二次安全防护配置图如图所示，安全区I和安全区II应用硬件防火墙来完成两个区之间的逻辑隔离。安全区Ⅰ/Ⅱ和管理信息大区间采用物理隔离装置进行隔离，通过这种方法进行隔离，物理隔离装置只可以进行单向数据传输，这种装置有很多种，其中应用比例较高的为正、反向隔离防护设备。设置对应的加密认证装置在生产控制大区与广域网连接处，并据此满足相应的安全隔离要求。1.4不间断电源系统(UPS)的硬件设计由于本电站采用“无人值班”（少人值守）的运行管理模式，如果控制电源中断将导致全厂机电设备都无法进行监控，此外故障恢复需要很长时间。因而在设计时为满足CCSS（Command&ControlSwitchingSystems）供电可靠性要求，对其中的各LCU电源设计时都选择交、直流两路电源供电。直流电源来源于相应的直流系统，交流电源一般情况下选择UPS[43]。操作员工作站、系统服务器进行电源设计时选择了冗余并联UPS方式供电（即两台UPS之间通过同步锁相电子控制装置连接），或模块化结构的冗余UPS方式。每套UPS装置在运行过程中都可进行计算机监控，可支持SNMP（SimpleNetworkMonitoringProtocol），因此可在操作员站上，通过RS-232-C接口、调制解调器或以太网卡对所有的UPS装置进行监视，可对UPS工作状态进行检查，当UPS出现故障情况下可进行自动记录，同时管理UPS电源而满足运行要求，同时确保在事故情况下及时发现而不会产生明显的影响交流不间断电源屏在运行过程中对应的流程一般为，先通过交流输入电源先整流处理，接着进行一定逆变处理后提供恒压、恒频交流电源，并据此满足系统相关应用要求。在实际运行过程中，交流输入电源消失、整流器故障情况下，则通过直流输入电源经隔离二极管，逆变处理后得到满足要求的电源[44]。在运行过程中逆变的电压不正常情况下，主要通过静态开关进行一定转换操作，且通过交流输入电源进行供电，通过直流系统输出相应的直流信号。采用交流集中供电的方案由于共用电站的直流系统，减少了各节点设备单独配置商用UPS电源的费用，同时具有便于维护、管理等优点。不过，鉴于目前电站内现有UPS功率较大，已能满足LCU供电需要，因此可以仅配置容量较小的UPS用于上位机设备的供电。UPS电源系统设计应用两套TDI逆变工作电源，主要作为上位机及主交换机设备等网络设备的供应电源。每套逆变电源由7块TDILCE15逆变模块和1台STS二选一静态切换开关组成，单套逆变电源的总容量为7×1.5kVA，该电源系统交流输入来自厂用UPS，直流输入来自厂用直流系统，无单独蓄电池。UPS电源结构如图4-2所示：图4-2监控系统UPS电源设计图1.5本章小结本节具体设计了这种水电站监控系统上位机和现地控制单元，并分析了监控系统安全防护的重要性，对二次安防进行了设计，最后针对系统运行过程中控制系统可能会失电的隐患，设计了不间断电源系统（UPS)。第2章计算机监控系统的软件设计2.1计算机监控系统的界面设计对这种水电站监控系统而言，交互界面有重要的意义，其是生产过程与控制系统间进行人机交互的窗口，其功能是监测和控制生产过程，向工作人员提供的人机界面应显示内容丰富、直观。运行工作人员可以通过人机界面对电站生产过程中产生的运行数据、设备工作状态等进行实时监控并发出操作命令[45]。水电站监控系统监视的对象有生产产生的各项数据与设备运行状态，可通过数据、棒图、字符串组、代表符号组等方式显示，用不同颜色来区分显示各设备不同的状态报警信息，据此对设备的运行状态情况进行显示。操作控制过程中应用了面向被控对象控制模式，在控制过程中基于控制菜单实现相应控制目的。2.1.1设计原则计算机监控系统在设计过程中应该依据一定原则进行，主要表现为充分考虑到应用要求，与电站的工作环境、工作人员需求相匹配。监控系统人机联系应遵循直观、操作方便、易用相关的原则进行。一般情况下优先选择面向对象操作模式，管理人员在控制过程中可方便的选择相应按钮而满足操作要求，且可起到交互控制作用。功能性：按设备的不同进行功能块的划分，应有针对性地划分布置功能块，让工作人员能够快速简单的找到相关数据一致性：须将色彩、操作区域等进行统一设置。而界面字体、形状、颜色进行设置时应该满足标准要求。对各类型设备，在显示状态和数据，字体格式过程中应该满足一致性要求。重要性：在设计人机界面对话框与菜单的排序时，要考虑监控对象的重要程度，将重要对象放在突出位置，有利于运行人员分清控制系统的主次，做出最佳的控制决策，据此实现相应的优化控制目的。对于重要的操作，用户先通过菜单进行控制，基于相应的闭锁逻辑判断该项操作能不能满足要求。在不符合要求情况下，相关值班人员还应该对现场设备运行条件进行检查，在确保符合各方面要求情况下才可继续操作。2.1.2监控系统、触摸屏界面设计在满足设计原则后，接着具体分析此水电站用户相关应用要求，而设计了监控系统的报警界面、主画面、控制画面，且依据要求进行适当的优化。触摸屏画面和监控界面满足一致性要求，且据此同步监控系统画面信息。同时利用设置的控制按钮对相关设备进行单点和开停机操作，在出现故障情况下则可进行报警显示。2.2系统平台监控系统的软件平台应符合开放式、可扩展方面的要求。网络系统计算机在通信过程中都选择了TCP/IP，主机、工作站则选择跨平台操作软件。（1）UNIX操作系统在设计过程中为满足相应的数据安全性要求，进行操作系统设计时，操作员工作站、电站历史数据服务器都选择了UNIX，以下对操作系统进行说明。（2）Windows操作系统在设计时选择这种操作系统的设备主要包括调度通信服务器、报警服务器等。（3）LINUX操作系统通信网关计算机。（4）编程语言程序与此相关的软件开发语言主要包括C语言、VisualC/C++、汇编语言等，其各有一定的优缺点和适用范围。2.3软件设计选择了南瑞公司NC2000监控系统软件。从结构角度分析可知这种系统的架构为分布式面向对象的，其可支持异构平台，安全性达到较高水平，同时系统中设置了功能强大的组态工具、应用界面。在运行过程中可实现一定梯级调度应用目的[46]。2.3.1监控系统的软件结构如图5-1监控软件结构示意图所述，一个典型的监控软件可以分为两个部分，一个部分是前台主监控软件，另一个部分是后台管理软件。其中前台主监控软件的作用是实时对系统进行监视，后台管理软件的作用主要是进行储存并管理数据库系统和图形编辑系统。图5-1监控软件结构图2.3.2监控软件功能模块软件分为系统软件、开发软件、应用软件三大模块，系统软件包含操作系统、语言编译器、编程软件、文件管理软件、系统自诊断软件、故障检测软件、网络软件；开发软件包括数据库管理系统、MMI管理软件、制表生成软件、用户应用软件、档案(历史)管理软件；应用软件包含数据采集/处理软件、各种通信软件包、自启动软件、接口软件、远程诊断软件、处理器运行状态软件、AGC/AVC软件。功能模块图如图5-2所示。图5-2监控软件功能模块图2.3.3软件设计思想NC2000系统在设计过程中综合各方面因素进行分析，而选择了面向对象的和跨平台技术，在系统规划、设计和界面以及组态工具设计时都进行如此的设计。与此同时还引入了TCP/IP、SQL（StructuredQueryLanguage）、ODBC（OpenDatabaseConnectivity）等各方面工具，以此来满足系统开放性要求，并且高效的提升其适应性能。NC2000系统设计时要求重点思考的因素为：根据监控系统使用需求，依据树形组成结构配置数据资料库、I/O测点库，从而表现出较高的直观性特征。采用面向对象模式进行设计，更好的满足数据处理相关要求。此外还提供对象组态工具，简化了数据库生成速度。同时综合量、二次量计算，以此来满足系统应用要求[47]。面向对象的图形界面，可以方便的进行用户交互操作。在生成过程中可按对象的连接，从而简化了界面操作流程。此外还可满足一定独立性要求。在操作时可利用鼠标点出设备对象。数据库设计时选择事件驱动方式，在出现相关事件后，可进行事件相关的处理，如检测信号超出设定值后，进行一定判断分析，确定出是否要启动追忆。完善的分布式智能报警，可以很好的满足高效智能控制相关要求。如果局部发生故障情况下不会影响到整体报警数据。可基于对象、设备、级别等进行报警信息的查询，以此来满足相关应用要求。高效方便的可视化顺控编程，在进行编程时综合对比分析而选择流程图方式输入，且可方便的进行界面调节，同时满足离线仿真各方面要求。采用商用关系数据库系统，这种系统在运行过程中，基于标准接口检测点击开处理，对相关典型数据进行统计、计算处理。对采集的数据通过电子表格获得各类型界面信息。提供历史数据趋势查询，为系统功能实现提供支持。定制AGC/AVC界面，在用户应用过程中单纯的设置各种参数，系统中的软件就可自动的提供AGC/AVC运算。用户在应用过程中可以根据要求而选择不同算法，从而有效的提高处理结果的精度。系统生成支持简单安装。相应的界面友好，且设置了控制单元，在此基础上满足应用要求。用户手册可随时打印，为用户等各方面操作提供支持，同时可进行一定更新操作。系统集成和信息共享，在系统运行过程中可方便的查询实时信息的查询，且满足计算机监控相关要求。面向对象的光字牌显示，且可实现一定显示控制操作。2.3.4监控系统应用软件在实现监控系统功能过程中，监控系统基本应用软件有重要意义，其可为其他系统功能实现提供支持，且可满足过程监视要求，进行控制和管理各方面操作。监控系统软件组成和功能情况如下：（1）数据采集电气模拟量信息采集根据要求采集相应的非电气模拟量信息单、双结点开关量，然后依据要求进行数据填入SOE（SequenceOfEvents）预处理电能量数据采集（2）实时数据库和数据处理在控制过程中，可进行相应模拟量监视和报警数字量在超出阈值后报警监视和报警实时数据库管理实时数据库引擎，满足数据搜索要求事故、故障处理，且对故障信息进行记录（3）控制和调节进行一定顺序控制顺控流程操作，且进行一定监控回放PID（ProcessIdentificationNumber）调节安全闭锁（4）人机界面运行画面显示显示数据状态和相关信息进行相关的画面输出操作命令交互，并据此满足事故处理相关要求系统控制方式设置，且进行一定切换操作事故追忆在线组态即时简报结果的整体显示（5）历史数据和生产管理软件在应用过程中可进行历史数据库管理和存档相关操作，进行事故信息的高效管理电能量处理数据备份操作（6）网络通信性能网络通信客户服务终端远程数据存取实时节点状态自诊断（7）其他通信软件此方面的软件主要如可编程控制器通信调度通信以及其他相关的系统2.4机组自动控制流程的软件设计在目前自动化技术的不断提升和广泛应用形势下，对大型机组的运行性能要求。远程控制功能引入后，控制效率显著提高，在应用过程中可更好的满足各方面要求[48]。机组的控制功能具体表现出为对其他设备进行远程操作，如断路器、闸门等，为其他功能实现提供支持。此外在运行过程中还可转换控制停机、空转、空载各方面信息[49]。根据实际的经验研究发现，在机组停机到正常发电过程中相应的时间相对长，且对应的操作也很复杂。可利用可编程控制器的顺序控制功能满足要求控制要求。本节研究时，基于机组开停机流程要求进行设计，然后得到对应的流程图，在进行编程时应用了UnityPro软件工具，可从而更好的满足应用要求。2.1.1开机过程控制流程框图机组停机态至空转状态机组在停机状态下进行一定检查，先确定出是不是符合开机条件，有无电气及水机事故、事故停机电磁阀是否复归、制动闸块是否落下、快速闸门是否全开、发变组断路器是否跳开等，在这些开机条件都符合情况下，监控系统下发开机令（主要的状态为开机至空载态、并联状态等。在运行过程中接收到命令后，顺控流程的顺序依次拔接力器锁锭、合主变中性点接地刀闸、投气剪销气源、投水导冷却水、投上导冷却水、投推力外循环冷却水、且引入调速器，据此满足调速相关的要求。在检查发现机组转速≥95%情况下，将高压油顶起设备去除[50]。这种情况下系统的空转和流程情况如图5-3所示。图5-3机组停机态至空转状态流程图空转态至空载状态图5-4空状态至空载状态流程图空载状态时，可发送相应的空载令完成空负载运行工作，这种状况下系统对设备机组各中心轴承冷却处理水流量展开检测。在正常运行工作过程里，把灭磁控制开关合闸，持续一段时间后进行检查若发现机端电压为额定值的85%，则可判断出相应空载运行条件满足。图5-4显示出相应的流程情况。空载至发电状态空载状态时，下发机组发电命令，投入机组同期装置并网，进行一定时间的延时后，通过GCB（GeneratorCircuitBreaker）合闸，则可实现相应的空载传输目的，如图5-5所示图5-5空载至发电状态流程图2.1.2开机过程控制PLC程序设计为保证水电站发电运行过程的安全性、可靠性、可用性和可维护性，在对自动控制程序编译时，根据某水电站发电的程序和原理，按照整个生产控制过程的需求把系统的自动控制程序进行分块编程，最后由主程序进行调用运行。通过特定的命令使机组运行工况发生转变，例如开机至空转令、开机至并网令等。把系统划分为不相同的子功能应用模块，每一个功能模块对应着不同设备的操作，既能够单独操作开启，也能够在主操作控制工作流程里使用这个子功能模块展开操作控制。下面为开机过程中，机组从空转态切换到空载态的程序代码。101:KON_1(IN1:=KZAI_OK，T1:=T#5S)；IFKON_1.Q1ORKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=102；END_IF；102:IF(KZAI_OK=1ANDSEQ_INFO[1].CMMD=12)OR(FD_OK=1ANDSEQ_INFO[1].CMMD=13)THEN(*励磁系统无故障*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=105；ELSEIFKZAI_OK=0THEN(*空载条件不满足*)ALARM_CODE:=55；ELSEALARM_CODE:=56；(*发电条件不满足*)END_IF；FAIL:=1；END_IF；105:OUT[22]:=2000；(*励磁起励*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=115；115:KON_1(IN1:=U_80，T1:=T#20S)；IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=58；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=120；END_IF；120:IFTJ_KZAIORKZUN_KZAITHENSUCCESS:=1；(*停机->空转成功*)ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=151；END_IF；下面为开机过程中，机组从空载态切换到发电状态的程序代码。151:KON_1(IN1:=FD_OK，T1:=T#5S)；IFKON_1.Q1ORKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=152；END_IF；152:IFFD_OKANDDI[7]=1ANDDI[8]=0THEN(*发电条件满足*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=155；ELSEALARM_CODE:=59；FAIL:=1；END_IF；155:IFDI[250]=1ANDDI[251]=0THEN(*发电条件满足*)OUT[55]:=-1；(*启动同期*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=156；ELSEALARM_CODE:=60；FAIL:=1；END_IF；156:KON_1(IN1:=0，T1:=T#2S)；IFKON_1.Q1THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=160；END_IF；160:KON_1(IN1:=((SOE[1]=1ANDSOE[2]=0)ORDI[249]=1)，T1:=T#120S)；IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=62；FAIL:=1；OUT[55]:=0；END_IF；IFKON_1.Q2THENIFDI[249]=1THENALARM_CODE:=62；FAIL:=1；OUT[55]:=0；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=165；OUT[55]:=0；END_IF；END_IF；165:IFTJ_FDORKZUN_FDORKZAI_FDTHENSUCCESS:=1；(*停机->空转成功*)ELSEALARM_CODE:=8；(*控制异常，流程退出*)FAIL:=1；(*报警退出*)END_IF；2.1.3正常停机过程控制流程框图发电态至空载状态图5-6发电态至空载状态进行理论分析可知在发电状态下，释放出空载令，接着设置系统相关的功、无功设定值置为零，在这种功率参数相一致，同时导叶至空载以下，则可进行其后的操作，图5-6显示出其具体组成情况。监控系统在运行过程中下发空载至空转令，结束励磁后，检查机端电压≤10%情况下，则开始空转，具体流程见图5-7。图5-7空载态至空转态空转态至停机状态在空转条件下，监控系统发停机令，可以通过这种命令控制调速器停机并。在检查发现相应的机组转速≥95%情况下，在系统中切入压油顶起装置，可以据此大幅度的降低转子和推力轴承摩擦，更好的满足运行性能相关要求。待导叶全部关闭情况下，卸下筒阀。其后的运行过程中相应的机组转速越来越低，一直到低于30%，在此条件下系统会自动的投制动块，并据此停止机组[51]。投入接力器锁锭，在此控制过程中检查发现相应的待制动块复归情况下，检修密封、主轴密封水、油泵相关的设备，查看其是否正常的运行。与此同时还应该对设备的油压、水压、气压相关信息进行检查，确保在合理的范围内变化，一切正常后，将其中的高压油顶起装置退出。图5-8显示出相应的操作流程。图5-8空转态至停机状态2.1.4正常停机过程PLC程序设计下面为正常停机过程中，机组从发电状态切换到空载状态的程序代码。201:IF((DI[68]=0ANDDI[70]=1)OR(DI[69]=0ANDDI[71]=1))OR(P.CURRENT_VALUE<=20.0ANDQ.CURRENT_VALUE<=10.0)THEN(*0速度调节控制器设备远控，并且自动，履行励磁到空负载令*)P.ENABLE：=1；Q.ENABLE：=1；(*充分保障模出与通信调节控制时正常调节控制070512*)P.SET_VALUE:=0.0；Q.SET_VALUE:=0.0；OUT[35]:=120000；(*减无功*)OUT[58]：=120000；(*减有功*)OUT[55]：=0；(*复归开启同期*)P_F:=0；SEQ_INFO[1].CSTEP:=205；ELSEALARM_CODE:=100；FAIL:=1；END_IF；205:KON_1(IN1:=(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDP.SOURCE_NO<>0ANDQ.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)，T1:=T#120S)；(*导叶到空载，励磁到空载，跳GCB*)IF(Q.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)THENOUT[35]:=0；END_IF；IF(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.SOURCE_NO<>0)THENOUT[58]:=0；END_IF；215:KON_1(IN1:=(SOE[1]=0ANDSOE[2]=1)，T1:=T#5S)；(*GCB未跳，保持导叶到空载，励磁到空载。*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=103；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=220；END_IF；220:IFFD_KZAITHENSUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=251；END_IF；下面为正常停机过程中，机组从空载状态切换到空转状态的程序代码。251:IF(DI[88]=0ANDDI[82]=1ANDDI[83]=0)OR(U_10=1)THEN(*励磁系统在远方现地时，可以进行空转操作*)OUT[23]:=5000；(*励磁停机*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=255；ELSEALARM_CODE:=104；FAIL:=1；END_IF；255:KON_1(IN1:=U_10，T1:=T#30S)；(*励磁停止，如果电压在30秒之内下降不到10%以下，流程退出*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=105；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=260；END_IF；260:IFKZAI_KZUNORFD_KZUNTHEN(**)SUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=301；END_IF；2.1.5事故停机过程控制流程框图当机组传感器侦测到温度异常、发变组保护动作、火灾报警、摆度超限、调速器事故低油压、机组过速、手动紧急停机条件下，则系统开始事故停机，发送控制指令到其中的调速器，通过后者调节紧急停机电磁阀，分主变高压侧断路器、厂高变高压侧断路器，然后发出励磁停机令，停励磁系统，然后按照正常停机流程执行，具体流程见图5-9。图5-9事故停机流程框图2.1.6事故停机过程PLC程序设计下面为紧急事故停机过程中，机组紧急停机的程序代码。401:OUT[131]:=2000；(*落闸门*)OUT[19]:=2000；(*投紧急停机电磁阀*)IFSOE[54]THENOUT[5]:=2000；(*投事故配压阀*)END_IF；FORI:=2TOMAX_CONTROL_OBJECT_NODOSEQ_INFO[I]:=SEQ_INFO_ZERO；END_FOR；SEQ_INFO[1].CSTEP:=461；P_F:=0；2.5机组自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）设计电压与频率对电力系统的稳定性至关重要。可以说，整个电网的安全可靠运行，是建立在频率及电压稳定的基础上。发电站发出上网电能的频率、电压若不能达到电网调度中心的相关要求，会对电网的正常运行产生极大威胁。随着电力系统相关技术的不断发展，对电能电压、频率的控制手段也越来越成熟，目前，很多电站都采用了机组自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）技术。AGC、AVC可根据电网需要对电站间负荷和电压进行分配调节，从而满足电力系统安全运行的要求，保证电网的安全稳定[52]。2.2.1自动发电控制（AGC）的设计AGC简介AGC是自动发电控制系统的简称，电力系统运行时，其负荷在动态变化，如果电网负荷与电站出力不平衡就有可能导致电网频率不稳定，进而造成电网大面积瘫痪。为保证电力质量，电网企业会对电力系统频率进行监视，当系统频率异常时，通过电力调度机构向发电站下达调节发电机有功出力的命令使电力系统的有功功率达到新的平衡，从而使系统频率保持动态稳定[53]。因此，AGC的投入大大提高了电力系统的稳定性。AGC总体要求和功能自动发电控制过程中主要是在符合系统限制条件基础上，对电站的有功功率进行高效的控制，从而满足相关应用要求。其功能要求情况如下所示：（1）使电站的频率和设定值的偏差在较小范围内，许可值不超过±0.1Hz。有关调频速度也满足国家和行业标准要求（2）维持电站输送功率在一定标准范围内。（3）根据上级调度发电功率，基于经济性、安全各方面要求进行分析，从而得到最佳机组台数、组合方式等。此外还综合分析相应的限制条件而实现一定调节目的[54]。（4）自动发电操作控制的功能应符合上级调度机构的要求。上级调度机构AGC下送的有功设定值的对象指的仅仅是上级调度机构AGC系统的可控设备机组。计算机监控系统应提供完成单机操作控制、电站等值操作控制两大类AGC操作控制方式的端口。计算机监控系统AGC系统依据设定值调配电站机组的有功功率的时候，应顾及送出连接线路的稳定限制，预防稳定事故的产生。稳定限制由上级调度机构给出。当产生电站和上级调度机构通讯间断、上级调度机构AGC系统工作异常等状况的时候，电站AGC系统应该自动转换到当地控制。自动发电控制在符合上级调度的正常调配要求前提下，使发电总功率按照安全、可靠、经济的根本原则分配，目标是在保证发电满足给定总功率及其它限制的条件下，使发电耗水量或者弃水量最少。主要约束