计算机监控系统讲义

备用方式
• 温备用（Warm Standby）
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。
• 热备用（Hot Standby）
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
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分散式计算机监控系统
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；
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。
四、 LCU基本功能
（三）控制调节功能
2、紧急控制和恢复控制 紧急控制：
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
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Байду номын сангаас
分层分布式计算机监控系统
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。
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。
三、基本结构
基本结构类型
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集中式 计算机 监控系统
分散式 计算机 监控系统
分层 分布式 计算机 监控系统
三、基本结构
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集中式计算机监控系统
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。
三、基本结构
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分层分布式计算机监控系统
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
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分层分布式计算机监控系统
水电厂控制层次的划分 （3）机组控制层
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
三、基本结构
问题：如何提高集中式监控系统可靠性 （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（Cold Standby）
特征：备用机平时处于空闲状态； 主机故障时人工投入。
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
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
无功功率
励磁电压 励磁电流 频率（转速）
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
四、 LCU基本功能
（三）控制调节功能
5、自动电压控制（AVC） 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。
监测 “ 监 控 ”
上位机 （集控中心，通过组态软件）
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））
下位机
控制
（生产现场LCU屏中的控制机构 （PLC、单片机等））
二、基本类型
CASC: Computer-Aided Supervisory Control 计算机辅助监控系统
2、水电站计算机监控的主要任务
发电过程自动控制
主 要 任 务
安全监视 自动处理事故
（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
最优发电控制 水库的经济运行
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。
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
数据处理
模 拟 量 数 据 处 理
状 态 数 据 处 理
四、 LCU基本功能
（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）6 kV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。
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以计算机为辅、常规设备为主的监控系统 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；
二、基本类型
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以计算机为主、常规设备为辅的监控系统 特 点：保留部分常规设备作为备用
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
（三）控制调节功能
3、正常的调节操作
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。
三、基本结构
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分层分布式计算机监控系统
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
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分层分布式计算机监控系统
水电厂控制层次的划分 （1）驱动层
任务：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
数 据 计 算 处 理
事 故 追 忆 处 理
趋 势 分 析 处 理
四、 LCU基本功能
（三）控制调节功能
控制调节
正 常 控 制 和 操 作
恢紧 复急 控控 制制
正 操常 作的 调 节
自 （动 发 电 ）控 制
AGC
自 （动 电 压 ）控 制
AVC
四、 LCU基本功能
（三）控制调节功能
1、正常的控制和操作
三、基本结构
改进：总线型分散式计算机监控系统
三、基本结构
实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统
位置：长江西陵峡出口； 装机：96.5万kW； 17万KW*2 12.5万KW*5
三、基本结构
实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统
三、基本结构
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分层分布式计算机监控系统
基于局域网技术的分层分布式监控系统
CCSC:Computer-Conventional Supervisory Control 计算机与常规装置双重监控系统 CBSC: Computer-Based Supervisory Control 以计算机为基础的监控系统 全计算机监控系统
CBSC:
以计算机为主，常规设备为辅的监控系统
二、基本类型
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
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。
四、 LCU基本功能
（三）控制调节功能
4、自动发电控制（AGC） 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。