水电站综合自动化系统设计(一)
小型水电站微机综合自动化的设计与应用
!! 判别及闭锁等功能。主变后备保护有：复合电压闭 锁过电流和过电压作用于跳闸，联动机组跳闸，过 负荷、 轻瓦斯和零序 % 单向接地 & 作用于信号。 电流闭锁电压速断 % 线路保 ’( )* 线路保护有： 护的瞬时段 & 、 定时限方向电流闭锁电压速断 % 线路 保护的第二段 & 、 零序电流保护作用于跳闸， 过负荷 保护作用于信号，自动重合闸及后加速、低周减 载。厂变保护有： 高压侧由熔断器保护， 低压侧保护 为带时限过电流、 过负荷。 (+ ’ 机电设备运行参数检测 所有机电设备的主要运行模拟量和状态开关 量参数均由微机系统进行实时检测记录，存入其数 据库， 并经处理后供显示。这些参数包括： (+ ’+ , 电量参数：发电机的三相电压、三相电流、 有功功率、 无功功率、 频率、 有功电量； 发电机转子 的电流、 电压； 直流母线电压； 站 ’( )* 母线线电压； 用交流对地电压； 主变低压侧三相电流、 有功功率、 无功功率、 有功电量、 无功电量等。 (+ ’+ ! 非电量参数：主变压器温度、调速器油压、 蝶阀油压、 定子铁芯温度， 上导、 下导、 水导轴承温 度。 (+ ’+ ’ 机电设备运行状态参数：机组断路器开关 状态、水轮机及发电机电气保护开关量状态、主变 压器开关量状态、事故和故障信号状态、主变断路 器开关状态， 油、 汽、 水系统工作状态、 励磁系统和 调速器工作状态等。 (+ $ 微机监控及其它功能： 计算机监控主要功能是对电站全部自动化装 置进行全面监控协调和管理，对各自动化装置发出 指令及接收各自动化装置回送的数据，并进行记 录、 处理、 显示、 打印： (+ $+ , (+ $+ ! 实时显示电气主结线和运行工况流程。 趋势显示及记录： 对机组、 主变的重要运行
水电站自动化监控系统的设计与实现
水电站自动化监控系统的设计与实现随着社会的不断发展，人类对各种能源的需求越来越大。
而水电作为一种最为清洁、最为环保的能源，在当今的社会中有着越来越广泛的应用。
为了更好地利用水电资源，提高水电站的产能以及对其进行更加精细的管理，水电站自动化监控系统应运而生。
本文将从设计与实现两个方面对水电站自动化监控系统进行阐述。
一、水电站自动化监控系统的设计1. 系统需求分析在设计水电站自动化监控系统之前，首要的任务就是对系统进行需求分析。
这个过程中需要明确系统的功能、性能以及可靠性等方面的要求。
只有正确地确定这些要素，系统才能够符合实际的操作需求。
2. 系统架构设计在进行系统架构设计时需要考虑以下几点：首先，需要考虑到整个系统的运行效率。
在此前提下，应当尽量简单化整个系统的结构，使得系统的维护与管理更加容易。
其次，在设计系统时，应当尽量避免使用成熟的技术，以便于后期的升级与改进。
3. 系统模块设计在设计水电站自动化监控系统时，需要根据具体的需求将其划分为不同的模块。
具体模块功能可包括：数据采集模块、实时监控模块、预警模块、报警模块等等。
在设计系统模块时需要保持合理的分离，使得各个模块之间的影响可以最小化。
4. 系统接口设计在设计水电站自动化监控系统时，需要考虑整个系统的接口设计。
这个过程中需要考虑到使用者的实际情况，以及所连接的各个系统之间的数据交换关系。
而在进行接口设计时，需要综合考虑各方面因素，如接口协议、数据协议、数据格式、数据解析等等。
二、水电站自动化监控系统的实现1. 系统硬件的选型在实现水电站自动化监控系统时，需要选用合适的硬件设备。
这其中需要考虑到硬件设备的性能与稳定性。
一般来说，选用高性能的硬件设备可以保证监控系统更为稳定，更加可靠。
2. 软件方案的选取在实现水电站自动化监控系统时，需要选取合适的软件方案。
这其中需要考虑到软件的稳定性与可靠性。
一般来说，选用成熟的软件方案可以大幅提高监控系统的可靠性。
基于Citect的水电站综合自动化计算机监控系统设计
基于Citect的水电站综合自动化计算机监控系统设计作者：***来源：《机电信息》2020年第05期摘要：根據云南某电站改造要求，水电站计算机监控系统采用分层分布开放式结构，重点介绍了基于Citect的水电站综合自动化计算机控制系统的设计开发内容，该系统可在提高设备自动化运行水平的基础上，实现减员增效，使电站发挥更大的经济效益，确保电站的安全运行。
关键词：计算机监控系统;Citect;水电站1 概述云南某电站内安装了两台500 kW的水轮发电机组及一台550 kW的水轮发电机组，发电机额定电压为6.3 kV。
电站总装机容量为1 550 kW，相对容量较小，故电站发电机电压侧接线仍选择单母线方式，发电机电压母线上接3台发电机进线、1台主变出线及1台近区变出线。
该电站投产距今已近30年，没有现代化的综合自动化计算机监控系统，不能实现水轮发电机组的一键开停机控制，中控室监控信息残缺不全，不能实时反映现场情况。
本次实施的技术改造工程，利用现代化水电站技术和设备，实现电站综合自动化目标，使电站安全可靠运行，实现水电站“无人值班”（少人值守）的目标，在提高设备自动化运行水平的基础上，实现减员增效，提升运行管理条件和水平，使电站发挥更大经济效益，确保电站的安全运行。
2 工艺及设计要求水电站主要工艺设备有：压力钢管、进水阀、水轮机、发电机、调速器、励磁系统、机组冷却水系统、主变压器、10 kV断路器等。
由压力钢管而来的水经过进水阀，再经过调速器控制的水轮机导水机构进入到水轮机中。
水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子在励磁系统提供的磁场中转动，将机械能转换成电能输出。
最后电能经过主变压器升压后，通过断路器输送给电网。
水轮发电机的转速将决定发出的交流电的频率，为保证这个频率的稳定且与电网一致，就必须控制转子的转速。
为了控制转速，调速器采用闭环控制的方式对水轮机转速进行控制，即采样发出的交流电的频率信号，并将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中，控制水轮机的输出功率。
水电站综合自动化系统分析与设计
上 叶 片 自觉 性 根 据 水 量 的 大 小来 调 节使 用 水 轮 机 的 动 行 水 头 范 围。转 轮 是 混流 式水 轮 机 将水 流 能 量转 换 为机 械 能 的核 心 部件 。
水 流通 过 导 水机 构进 入 转 轮 。混 流式 水 轮 机适 用 水 头范 围 极广 。 在 实 际情 况 中水 头 和流 量 的 不 同往 往是 不 同 的 ，所 以转 轮 形状 是
不 相 同 的 。通过 自动化 的调 节 ，水 头愈 高 转 轮 叶片 高度 减 小 ，能 够 自动 的使 长度 增 加 ，水 流 在转 轮 中也 能 更趋 于幅 向 。随 着工 作 水 头 降低 ，转轮 叶 片变 短 ，也能 自动化 的 高度 增 加 ，水 流 愈趋 于 轴 流方 向 。 ３２ Ｐ Ｃ 调节 水库式 电站调 速器 中的应 用 ． Ｌ 在 水 库 式水 电站 的调 速 器 和开 度 的大 小 一般 会 根 据水 轮 机本 身 来 设 计水 头 变化 范 围 。 当水 电 站水 头 降低 的 时候 ，此 时水 轮机 中
全性 等 。
３ 水 电站综合 自动化创 新设计的实际运用
当今 社 会 ，随 着综 合 水 电 站 自动 化水 平 的不 断 提 高 ，水 轮 发 电机 组 所 需 的部 件也 越来 越多 ，技术 要求 也 越 来越 高 。但 由于 当 前技 术 性 问题 ，很多 主机 部 件 自动化 元件 在 性 能方 面 存在 有 不 稳 定 、反 应度 差 等 制约 性 因 素 。而 且在 自动 化 设 计方 面 的不 完 整 性 也容 易 使水 电站 的 自动控 制不 同程度 的受 到 影 响 ，这 就要 求 我 们 对水 电 站综合 自动 化进 行不 断 的创新 。 ３１ 水 电站 自动 化在 混流 式水 轮发 电机 中的应 用 ． 混 流式 水 轮机 由美 国工 程 师弗 朗 西斯 于 １４ 年 发 明 的 ，所 以 ８９ 也称 弗 朗 西斯 水 轮机 ，是 目前 世 界上 使用 最 广 泛 的一 种水 轮 机 。 与 轴 流 转 桨 式 相 比 ，这 类 水 轮发 电机 结 构 更 加 简单 ，效 率更 加 高效 。 混 流式 水 轮机 的工作 原 理 ，是 由水 流直 接 进人 到 导 水机 构 ， 然后 轴 向流 出转 轮 ；混 流 式 的转 轮 的结 构特 点 ，一 般 用 是 由低 碳 钢 和合 金 铸造 而 成 ，有 的 也用 焊 接结 构 。有 的水 电站 为 了提 高 其 防腐 蚀 性 往往 外 层会 出现 镀层 或 者 直接 不 锈钢 ，更有 甚 的 水 电站 会 出 现 整 个 转 轮 采 用 不 锈 钢 。 在 这些 方 法 中 常 常 会 采 用 铸 焊 结 构 ，这 样 的 结构 往往 能 节 约 资本 ，流动 也 能更 加 准确 化 ，对 于 水 轮机 本 身 效 率 的提高 有 很 大 的帮 助 ，往 往也 会 用 不 同的 材料 制 造
吉布洛水电站机组自动化控制系统设计
该 系统 主要 由轴 承液位 信号器 和油 混水 信号器 组成 。 当油 位过低 时可 发 出报警信 号 ，当油 中混水 过 多时可 发 出油 混水 报警 信号 。
１３ 机 组 制 动 系统 ．
电站 按 “ 无人值 班 （ 人 值守 ）” 的原 则 进行 少
设 计 ，采用 计算 机监 控系统 。监 控系 统 由中控 室和
１５ 机 组 非 电量监 测 系统 ．
收 稿 日期 ：２ １ —０ —３ ０２ ５ １
作 者简 介 ：张
丹 （９９一） １７ ，女 ，工程师 ，主要 从事 电站
该 系统 主要 由温度 、压力 、流量 、位 置 、振动 摆 度等 测量元 件组 成 。
机 组测 温采用 Ｐ １０铂 电阻 ，检测 部位 包 括机 Ｔ０
机转轮室充补压缩空气 ，使机组作调相运行时水轮
机转 轮始 终脱 离水 面 。
温度 控制 仪 ，温度 控制 仪检 测后 提供 温 度高报 警 和 温度 过 高 的开关量 接 点接入 监 控系统 ，作为 机组顺 控流 程使 用 ；另外 瓦温 过高 等一 些重 要参 数应 作用
于事 故停 机 。
温 、定 子铁 芯温 度 、定子 绕 组 温 度 、冷 却 水 温 等 ，
所有 温度 量均通 过 Ｒ Ｄ量送 至监 控系 统进 行 巡 检 。 Ｔ 其 中瓦温 、油 槽油 温 、空冷 器进 出 口冷热 风温 除通 过 Ｒ Ｄ量 送 至监 控 系 统外 ，还 送 至 机 组 测 温 屏 的 Ｔ
至监控 系统 ，主轴 密封 水 中断需延 时停 机 。
１２ 机 组 润 滑 系统 ．
布洛瀑 布 附 近 ，是 以 发 电为 主 的有 压 引 水 式 水 电 站 。半地 下厂 房 内安装 ４台单 机 容量 为 ３ Ｗ的立 ０Ｍ
泵站自动化系统设计
泵站自动化系统设计摘要：水电站一般地处偏远地区，生活条件艰苦，为了达到增效扩容的目的，并改善水电站职工的劳动条件，水电站采用“微机自动化系统”将是一个重要的途经，也是降低水电站运行成本的重要举措。
本文将在如何对水电站自动化系统进行设计作一探讨。
关键词：增效扩容；水电站自动化系统；系统设计1 系统设计概述水电站自动化系统是通过控制机组（水轮机、发电机）、主阀、油系统、水系统、气系统、调速器系统、励磁系统、高压设备、大坝闸门等相关设备运行，实现稳定发电为目的。
整体可体现为六遥即遥控、遥调、遥测、遥信、遥脉和遥视。
水电站自动化系统通过遥信（开关量输入或DI）、遥测获得被控设备运行状态，根据既定策略进行遥控（如断路器的分合操作，前池闸门、进水阀门/闸门、各种电磁阀等的打开和关闭、机组开机、机组停机等）和遥调（如并网后的有功、无功调节等）。
通过遥视（即视频监控系统）完成重要设备的直观监视。
2 系统设计依据各种国家标准（GB、GBT）、行业标准、地方标准。
技术协议、供货清单等详细配置清单。
用户、设计院厂家提供的资料图纸。
技术部门现场勘测报告、照片等技术资料。
设计各阶段与用户、设计院沟通的邮件、函件、设联会会议纪要等都是很重要的设计依据。
3 自动化系统主要设备水电站自动化系统通过摆放于现场的各种屏柜、信号采集设备及硬件和软件通讯网络等，来控制与机组相关的设备有序运行，通过合理的监控，最终实现最小成本实现最大发电量的目标。
常见的高速单环行以太网网络形式可参看图1。
自动化系统由如下设备构成。
3.1后台监控设备如操作员工作站、工程师工作站、各种服务器、打印机、中控台、不间断电源等，运行人员通过工作站等对电站内的设备进行监控。
3.2网络通讯设备常用的网络通讯设备有：通讯管理装置、串口服务器、交换机、光纤设备（光纤交换机/光纤收发器设备等）、模拟量信号传输设备、通讯线缆等，该部分设备完成所有智能设备的通讯采集并上送到后台监控系统。
1、水电站综合自动化系统(监控系统)
3、主要部件存储路径 • Pd.exe： • Prun.exe: • Sys: C:\P7000\ C:\P7000\ C:\P7000\
• Data:
C:\P7000\
• TVichw32.dll C:\windows\system32\ • TVichw32.dll C:windows\system32\drivers\
③多计算机系统分层分布式结构
多计算机系统或多计算机系统带前置机的分层分布式结构如 图所示。水电厂管理层的上位机由多台工业控制机组成。采用冗 余以太网络连接方式，主控机、工程师/培训工作站、通信/打印 服务器各自分开，以太网络内所有计算机由卫星时钟(GPS)自动 校时，确保数据记录一致。保护系统设置独立通信管理机。
提供报表设计器，可以设计多套报表模板。 基于以上的手段，可生成各种电力系统的专业报表， 如运行报表、生产报表等。
14、扩展功能接口
3、典型网络结构
计算机监控系统的典型结构模式主要有： ①单计算机分层分布式结构； ②双计算机系统分层分布式结构； ③多计算机系统分层分布式结构 根据用户需要和投资情况，每类典型结构都可以再衍生出 多种通信网络结构和通信方式应用于实际水电厂项目中。
①单计算机分层分布式结构
单计算机分层分布式典型结构模式如上图所示，监控系统 的主控层为水电厂管理层的上位机，即一台工业控制机；监控 系统的现地层为面向控制对象的现地控制单元(LCU)。上位机 与现地控制单元(LCU)之间采用单网的以太网或RS-485通信模 式，构成一个分层分布式结构的自动化监控系统。 一台主控站工业控制计算机负责全厂自动化运行及管理， 即完成全厂历史数据存档、归类、检索和管理；在线及离线计 算功能；各图表、曲线的生成；事故、故障信号的分析处理； 运行报表生成与打印；也可作为运行人员与计算机监控系统的 人机接口，完成实时监视、控制和报警；还可完成全厂经济运 行管理、自动发电控制(AGC)和自动电压控制(AVC)。
那板水电站微机综合自动化系统设计简介
那板水 电站位于广西左江支流， 明江河上游上 思县境内， 坝址距上思县城 ３ｋ 坝址 以上集雨面 ｍ， 积 ４０ ９ ， 总库容为 ８ ３ 亿 ｍ ， ．２ ３是一座以防洪 为 主， 兼顾灌溉、 发电、 城镇供水 、 养殖等综合利用的大
型水利枢 纽工 程 。那 板 水 电 站属 坝 后 引 水式 电站 ， 电站 技改后装 机为 ３ ０ Ｗ ＋１ ０ Ｗ ， ×３５ ０ｋ ×３２ ０ｋ 发 电机 电压侧 额定 电压 ６ ３ｋ 单母 线 分段 接线 ； ． Ｖ， 电
３ ２
鹏 （９ｏ ， 。 １８ 一）男 山东博兴人 ， 广西水利电力勘测设计研究院助理工程师 ， 主要从事电气二次设计工作 。
维普资讯
广西水利水 电 ＧＸ ＷＡ Ｅ Ｔ Ｒ￣
ＵＲ Ｅ Ｃ Ｓ＆ ＨＹ Ｏ ＯＷＥ Ｎ ＮＥ ＲＩ Ｇ ２ ０ （ ） ＤＲ Ｐ Ｒ Ｅ ＧＩ Ｅ Ｎ ０ ８ ４
（ ） 具 有远 方 在线诊 断 的功 能 。 ８
机等。
（ ） 电站运行维护人 员在工作站上进行培训 ， ３ ２ 现 地控 制 级硬 件 配置 ９ ． 学习掌握对微机综合 自动化系统 的操作以及对 电站 现地控制级主要包括 ４套机组 Ｌ 、 １ （ Ｕ、 套升压 运行和事故处理等方面的知识【 ４ ３ ｌ ＿。 站／ 公用 Ｌ 、 （ Ｕ。其具体配置如下 ：
守” 的方式进行设计【 。 １ 】
包括机组状态转换、 机组有功功率、 无功功率的闭环 调节 ； 断路器的分给 操作 ； 辅助设备及公用设备 的
开／ 停操作等。 （） 人机接 口功 能。电站值守人员通过显示 ４
１ 系统 结构
那板 水 电站微机综 合 自动化 系统采用 的是 全开
放、 分布式控制 系统 ， 由电站控制级和现地控制级组 成。电站控制级和现地控制级采用交换式以太网通 信， 采用光纤通信介质 ， 各节点通过光纤 电缆连接到 以太 网交换 机上 。局域 网按 １ Ｅ ０ ． 计 ， 信 ＥＥ Ｓ２ ３设 通 规约 采 用 Ｔ Ｐ Ｉ ， 络 的 传 输 速 率 不 小 于 Ｃ／ 网 Ｐ
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水电站综合自动化系统设计(一)
简介：为了适应自动化发展和电力体制改革的需要，水电站综合自动化系统具有越来越重要的作用。
建立以计算机监控系统为基础，包括水文测报、工业电视监视、消防计算机监控系统等的全方位自动监测控制系统，即为水电站综合自动化系统。
关键字：水电站自动化系统相关站中站：防火分区
1.水电站综合自动化系统的意义及应用
随着我国国民经济的快速发展和人民群众物质文化生活水平的不断提高，社会对电力的需求日益增强，对电能质量的要求也越来越高。
我国电力行业长期存在自动化水平低下，难以满足社会对高质量电能的要求，为了提高电能质量和发电效率，需对老式水电站中以常规控制、人工操作为主的控制模式进行以计算机监控系统为基础的综合自动化改造；对新建水电站应按综合自动化要求进行设计并实施，使水电站逐步实现少人值班，最终达到无人值班(或少人值守)的目标。
水电站大多地处偏僻山区，远离城镇，职工长期生活在较差的环境之中。
对水电站进行综合自动化改造的另一个目的就是为了改善广大水电职工的工作和生活环境，用计算机监控系统来代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动，实现无人值班(或少人值守)。
根据国家电力体制改革的要求，实现“厂网分开，竞价上网”后，水电站如果没有综合自动化系统，而是依靠传统的人工操作控制，将难以满足市场竞争的需要。
不了解实时行情，参与竞价将非常困难。
即使争取到了发电上网的机会，又因设备陈旧落后而不能可靠运行，既影响电网供电，又使自身效益受损，最终也失去了好不容易才争取到的发电机遇。
所以，电力体制改革也促使我们要实现综合自动化。
令人欣慰的是，近年来随着我国电力科学技术的不断发展和计算机监控水平的不断提高，许多新建水电站都设计了以计算机监控系统为主的高性能的综合自动化系统，一些老式水电站也逐步进行了以实现综合自动化为目标的改造，并都取得了很好的效果。
2.综合自动化系统设计简介
水电站的综合自动化是建立在以计算机监控系统为基础之上的，对整个电站(甚至梯级电站或整个流域)从水文测报；机组启、停控制，工况监视；辅助、公用设备的启、停控制，工况监视；负荷的分配，直到输电线路运行全过程的自动控制，并能准确地与上一级调度部门进行实时数据通信等全方位自动监测的控制系统。
一般包括5个子系统。
2.1计算机监控系统
2.1.1概述
这部分是综合自动化系统的核心和基础。
根据计算机在水电站监控系统中的作用及其与常规监控设备的关系，一般有以下三种模式：
（1）以常规控制设备为主，计算机为辅；
（2）以计算机为主，常规控制设备为辅；
（3）取消常规控制设备的全计算机监控系统。
根据水电站的装机容量大小、在电网中的作用和各自的具体情况可分别选用不同模式的监控系统。
一般新建电站和具备条件(资金、技术和发电许可等条件)的电站适合选择第三种模式，以便达到一步到位的目的。
对于受其它条件限制的老式水电站的改造，可分别考虑第一、第二两种模式作为过渡。
这其中各种模式针对各自电站的具体情况，在设计时也略有不同。
2.1.2实例
值得说明的是，随着多媒体技术在水电站的应用，语音、动画、可视化、视像功能也用于计算机监控系统。
设计时应根据多媒体系统的结构，解决好与监控系统的连接问题。
2.1.3计算机监控系统的主要功能
梯级电站中心计算机监控系统应具备遥测、遥控、遥信、遥调(即“四遥”)的功能。
2.2工业电视监视系统
工业电视系统是现代化管理、监视的重要手段，它的主要用途是及时而真实准确地反应被监控对象的实际信息，从而为决策提供依据。
水电站的监控人员借助于工业电视监控系统的辅助监视作用，亲眼见到了实况，就能放心地对设备进行控制操作，能大大提高设备远方操作的安全性及生产管理效率和自动化水平。
并在一定程度上起到安全保卫的作用。
一般水电站工业电视系统不与计算机监控系统结合，工业电视监视系统前端设备获取的信息经本系统网络传送到主控室或分控室主机；在梯级水电站，各站的信息经独立于计算机监控系统的通信通道分别由各水电站传送到梯调中心。
若工业电视系统结合于实时计算机监控系统，并由实时监控系统传送信息到梯调中心，有可能对监控系统产生影响或干扰，不利于安全运行。
另一方面是由于传输速率不同，工业电视监视系统要求的传输速率远远高于计算机监控系统，为达到传输要求必将大大增加投资。