第3章-发电企业信息化与智能化new课件.ppt

1、主要内容主要内容n3.1 我国发电厂自动化与信息化现状我国发电厂自动化与信息化现状n3.2 水电站厂级监控系统水电站厂级监控系统 n3.3 火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂的厂级监控系统 n3.4 发电厂智能管理信息系统发电厂智能管理信息系统3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国发电厂自动化与信息化现状n我国我国电厂电厂的的自动化水平达到国际先进水平自动化水平达到国际先进水平。电厂自动化历来是电力企业信息化建设的重电厂自动化历来是电力企业信息化建设的重点，大部分大中型水力发电，火力发电机组点，大部分大中型水力发电，火力发电机组均配备了均配备了计算机监控系统计算机监控系统。小型水电站的自。小型

2、水电站的自动化水平总体上还不是太高。动化水平总体上还不是太高。n发电生产自动化监控系统的广泛应用大大发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提提高高了了生产过程自动化水平生产过程自动化水平。n由于大部分使用的由于大部分使用的监控系统采用了国外的先监控系统采用了国外的先进技术进技术，因此某些单项指标基本达到了国际，因此某些单项指标基本达到了国际水平，但在整体应用上仍有差距。水平，但在整体应用上仍有差距。3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国发电厂自动化与信息化现状我国发电力企业信息化发展的特征如下我国发电力企业信息化发展的特征如下:n电力生产过程自动化系统应用成熟。电力生产过程自动化系统应用成熟。n

3、管理信息系统的建设与应用逐渐推进（为公管理信息系统的建设与应用逐渐推进（为公司业务管理和决策服务）。司业务管理和决策服务）。 总体来看，总体来看，管理信息化滞后于生产过程自动化管理信息化滞后于生产过程自动化的发展进程。的发展进程。发电企业信息化建设的战略目标发电企业信息化建设的战略目标n发电企业信息化建设的战略目标是发电企业信息化建设的战略目标是:以先以先进思想为主导、以现代信息技术手段为进思想为主导、以现代信息技术手段为支撑，实现电厂内外部信息的全面集成支撑，实现电厂内外部信息的全面集成，建设，建设数字化电厂数字化电厂。3.2 水电站厂级监控信息系统水电站厂级监控信息系统n近年来国内水电站自

4、动化得到了迅速的发展，近年来国内水电站自动化得到了迅速的发展，已成为一个集计算机、控制、通信、网络、电已成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构、开放的软件平台和强大的应用系统。构、开放的软件平台和强大的应用系统。n不仅可以完成对不仅可以完成对单个水电站的监控单个水电站的监控，还可以进，还可以进一步实现一步实现对梯级、流域、甚至跨流域对梯级、流域、甚至跨流域的的水电站水电站群群的的经济运行和安全监控经济运行和安全监控。 水力发电厂简介水力发电厂简介n水力发电厂是将水力发电就是利用水力水力发电厂是将水力发电就是利用水

5、力(具有具有水头水头)推动水力机械推动水力机械(水轮机水轮机 )转动，将水能转转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械械(发电机发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。时机械能又转变为电能。n水力发电在某种意义上讲是水的水力发电在某种意义上讲是水的势能势能 变成机变成机械能械能，又，又变成电能变成电能的转换过程。再经过变电的转换过程。再经过变电和输配电设备将电力送到用户。和输配电设备将电力送到用户。 n 主要一次设备：大坝闸门主要一次设备：大坝闸门 水水轮机（导水叶阀轮机（导水叶阀门）门） 发

6、电机发电机小型水电站的电气结构小型水电站的电气结构水电站监控对象水电站监控对象 包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备水闸门、机组附属及辅助设备( (油、水、油、水、气气) )，主变压器、开关站、全厂公共和，主变压器、开关站、全厂公共和辅助设备、大坝（闸门）等。辅助设备、大坝（闸门）等。 水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系统主要任务和功能 (1)(1)实现站级层监控系统对相应实现站级层监控系统对相应主要机电设备主要机电设备运行工运行工况、位置、参数况、位置、参数的监视的监视, ,并实现对主要并实现对主要开关设备的开关设备的状

7、态监视状态监视并显示。并显示。 (2)(2)实现站级层监控系统对相应主要机电设备的现地实现站级层监控系统对相应主要机电设备的现地/ /远方，自动远方，自动/ /手动手动监控，调节监控，调节，包括，包括机组起机组起/ /停，停，开关倒闸开关倒闸等。操作员工作站通过人机接口或者根据等。操作员工作站通过人机接口或者根据调度的命令、应用程序（调度的命令、应用程序（AGCAGC、AVCAVC等）的命令自动等）的命令自动地对监控系统对象进行地对监控系统对象进行控制和调节控制和调节。 (3) (3)具有越限报警和趋势具有越限报警和趋势报警功能报警功能. . 水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系统

8、主要任务和功能 (4) (4)在电力系统事故或电站设备工作在电力系统事故或电站设备工作异常时异常时，监控，监控系统应能自动起动音响系统应能自动起动音响报警报警、语音电话自动告警系、语音电话自动告警系统，并在操作员站上统，并在操作员站上显示报警信息显示报警信息, ,打印打印报警信息报警信息并记录入数据库并记录入数据库. . (5) (5)监控系统异常监视：当监控系统的硬件或软件监控系统异常监视：当监控系统的硬件或软件发生故障时，给出提示信息，并在操作员工作站上发生故障时，给出提示信息，并在操作员工作站上显示故障位置和进行打印记录。同时，在工程师站显示故障位置和进行打印记录。同时，在工程师站上给出

9、报警信号，显示故障位置及原因。上给出报警信号，显示故障位置及原因。 (6) (6)对系统运行的对系统运行的各种数据进行收集、统计各种数据进行收集、统计、分析分析判断，生成各种报表，提供生产运行和维护指导。判断，生成各种报表，提供生产运行和维护指导。水电站厂级监控信息系统的结构水电站厂级监控信息系统的结构n水电站厂级监控信息系统采用三层体系结构，如水电站厂级监控信息系统采用三层体系结构，如图图3-1所示。所示。 基础和过程自动化层（基础和过程自动化层（现地控制层）现地控制层）现地控制层主要功能：现地控制层主要功能：n完成现场设备的数据采集完成现场设备的数据采集n过程自动控制过程自动控制n实现与主

10、站监控计算机的通信实现与主站监控计算机的通信。n将采集的实时数据、经处理后确认的事将采集的实时数据、经处理后确认的事件、控制过程的有关信息件、控制过程的有关信息上送上送给主站监给主站监控计算机，接受其控计算机，接受其下达下达的控制调节等命的控制调节等命令并执行相应的操作。令并执行相应的操作。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制层系统结构如下图所示。现地控制层系统结构如下图所示。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制层设计：现地控制层设计：n全厂设置全厂设置若干个若干个现地控制单元（现地控制单元（LCULCU），实现），实现对各生产对象的监控。对各生产对象的

11、监控。 就地控制单元的就地控制单元的个数个数由由机组的台数机组的台数和和开关站及共用设备的规模大开关站及共用设备的规模大小来决定小来决定，最大不超过，最大不超过6464个。每台机组一套个。每台机组一套LCULCU，开关站及共用设备共用一台，开关站及共用设备共用一台LCULCU或各自或各自一台一台LCULCU。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（1 1）采用）采用现场总线现场总线如如PROFIB BUSPROFIB BUS，将，将一类总线主站一类总线主站（LCULCU）、现场各类智能控制器和各种、现场各类智能控制器和各种I/OI/O及仪表及仪表连接在现场总线上，连接在现场总线上，实

12、现现场设备的实时数据采实现现场设备的实时数据采集和过程自动控制。集和过程自动控制。（2 2）一类）一类总线主站（总线主站（LCULCU）若干个，若干个，全厂设置全厂设置若干若干个个现地控制单元（现地控制单元（LCULCU），实现对各生产对象的监），实现对各生产对象的监控。控。图中用个图中用个中档的可编程控制器中档的可编程控制器，各带若干，各带若干种类型的输入输出模块、通信模块、变送器、继种类型的输入输出模块、通信模块、变送器、继电器、仪表等信号变换装置、驱动装置及输入输电器、仪表等信号变换装置、驱动装置及输入输出信号源等。出信号源等。 水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（3 3）

13、现场总线上挂若干个智能控制器，该控制器可）现场总线上挂若干个智能控制器，该控制器可以是用中档的可编程控制器（带以是用中档的可编程控制器（带PROFIB BUSPROFIB BUS接口）接口）实现的实现的闭环控制闭环控制系统，系统，实现某生产过程的自动调实现某生产过程的自动调节节（调速器，励磁），同时也可以是（调速器，励磁），同时也可以是测温装置，测温装置，测机组振动装置，各辅助设备控制装置。测机组振动装置，各辅助设备控制装置。挂在现挂在现场总线上的智能控制器受一类总线主站的控制场总线上的智能控制器受一类总线主站的控制，将需要的将需要的数据上传数据上传一类总线主站，接受其一类总线主站，接受其下达

14、的下达的控制调节控制调节等命令并执行相应的操作。等命令并执行相应的操作。（4 4）将各种）将各种数字仪表和远程数字仪表和远程I/OI/O挂在现场总线上，挂在现场总线上，将需要的数据上传一类总线主站，并接受其下达将需要的数据上传一类总线主站，并接受其下达的命令，执行相应的操作。实现远程现场设备的的命令，执行相应的操作。实现远程现场设备的监视与控制。监视与控制。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（5 5）大坝监控系统是对大坝所有现场设备进行监）大坝监控系统是对大坝所有现场设备进行监视和控制（大坝离电站一定的距离）视和控制（大坝离电站一定的距离） 将一个一类总线主站（用一个中档的可编程

15、控制将一个一类总线主站（用一个中档的可编程控制器，带若干个若干种类型的模块）、数字仪表器，带若干个若干种类型的模块）、数字仪表和远程和远程I/OI/O挂在现场总线上，通过挂在现场总线上，通过大坝监控系统大坝监控系统的一类总线主站（的一类总线主站（大坝大坝LCU LCU ）实现大坝所有现实现大坝所有现场设备的实时数据采集和过程自动控制，通过场设备的实时数据采集和过程自动控制，通过通信模块和通信线路通信模块和通信线路实现与主站的通信，将需实现与主站的通信，将需要的数据上传主站监控系统的要的数据上传主站监控系统的一类总线主站一类总线主站（机组（机组LCULCU ），接受其下达的控制命令并执行，接受其

16、下达的控制命令并执行相应的操作。相应的操作。 水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（6 6）现场总线通过协议转换接口将）现场总线通过协议转换接口将非总线协议的非总线协议的智能设备智能设备连接在总线上，实现全厂现场设备的连接在总线上，实现全厂现场设备的监视与控制。监视与控制。（7 7）公用）公用LCULCU，结构同机组，结构同机组LCULCU（智能控制器加上智能控制器加上现场总线）现场总线）。公用公用LCULCU 采集全厂厂用变压器、采集全厂厂用变压器、10kV10kV厂用电断路器状态和继电保护、备用电源厂用电断路器状态和继电保护、备用电源自动投入装置的状态、动作、报警信息和电测自动

17、投入装置的状态、动作、报警信息和电测量信号；定时对全厂公用、辅助设备的状态量，量信号；定时对全厂公用、辅助设备的状态量，以及断路器、开关和分合进行处理，上送至电以及断路器、开关和分合进行处理，上送至电站中控层。接受电站中控层控制命令、完成全站中控层。接受电站中控层控制命令、完成全厂性有关断路器顺序操作、隔离开关的投、切。厂性有关断路器顺序操作、隔离开关的投、切。 水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层采用硬布线和通讯结合机制：采用硬布线和通讯结合机制：n与机组附属及相关设备的通信采用现场总线与机组附属及相关设备的通信采用现场总线技术。技术。n对于无法采用数字通信的设备采用对于无法采用

18、数字通信的设备采用硬布线硬布线I/OI/O进行连接。进行连接。n对于对于安全运行的重要信息、控制命令和事故安全运行的重要信息、控制命令和事故信号除采用现场总线通信外，还需通过硬布信号除采用现场总线通信外，还需通过硬布线线I/OI/O直接接入直接接入LCULCU，实现双路通信，以保证，实现双路通信，以保证安全安全。 水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层n智能控制器加上现场总线技术智能控制器加上现场总线技术是现地控制单元的是现地控制单元的发展趋势，现场总线是连接智能设备和自动化系发展趋势，现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。统的数字式双向传输、多分

19、支结构的通信网络。n针对水电站被控对象分散的特点，针对水电站被控对象分散的特点，现场总线将分现场总线将分散在现场的智能仪表、智能散在现场的智能仪表、智能/、智能执行机构、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体、智能变送器、智能控制器连接成一体，提高了，提高了系统的自治性和可靠性，可以系统的自治性和可靠性，可以节省节省大量的大量的信号电信号电缆和控制电缆缆和控制电缆。 近年来，以近年来，以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）在水电厂中得到了广泛的应用。在水电厂中得到了广泛的应用。机组机组LCU应有下述功能应有下述功能：(1)采集机组运行的电气参数、开关状态、

20、水轮机组及采集机组运行的电气参数、开关状态、水轮机组及励磁屏、调速器、辅机的运行状态及事故、故障信励磁屏、调速器、辅机的运行状态及事故、故障信号、非电模拟量等数据。号、非电模拟量等数据。(2)显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障信息、控制参数及保护整定值等。信息、控制参数及保护整定值等。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）(3)根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组的启动、合灭磁开关、启励、调压

21、、调频、准同的启动、合灭磁开关、启励、调压、调频、准同期并车、有功功率和无功功率的闭环调节、甩负期并车、有功功率和无功功率的闭环调节、甩负荷、停机。荷、停机。 (4)可修改机组的部分控制参数。可修改机组的部分控制参数。(5)机组的事故、故障处理。发生机组机械事故和电机组的事故、故障处理。发生机组机械事故和电气事故时，根据不同的事故类型，采取减负荷停气事故时，根据不同的事故类型，采取减负荷停机、甩负荷紧急停机和关进水口闸门等措施。出机、甩负荷紧急停机和关进水口闸门等措施。出现故障时发出相应的故障报警信息。现故障时发出相应的故障报警信息。n机组机组LCU LCU 监控范围包括水轮机、发电机、机组监

22、控范围包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备等。进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备等。机组现地控制单元设备布置于机组现地控制单元设备布置于发电电动机机发电电动机机旁。旁。n机组机组LCULCU完成下列数据采集与处理功能：完成下列数据采集与处理功能： 机组电气量采集：定时采集机组定子和转子的电机组电气量采集：定时采集机组定子和转子的电压量、电流量、频率、有功功率及无功功率等压量、电流量、频率、有功功率及无功功率等参量，存入数据库，在机组参量，存入数据库，在机组LCULCU上显示并上送电上显示并上送电站中控层。站中控层。 以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地

23、控制单元（LCU） 机组机组温度量温度量采集：定时采集机组定子铁芯、定采集：定时采集机组定子铁芯、定子线圈、机组轴瓦、轴承、轴承油、冷却器水、子线圈、机组轴瓦、轴承、轴承油、冷却器水、冷却器油及其它系统的温度。检查采集的温度冷却器油及其它系统的温度。检查采集的温度量是否越限，并及时将量是否越限，并及时将越限越限情况及数据送往电情况及数据送往电站中控层，机组站中控层，机组LCULCU上同时也有上同时也有报警报警显示和音响。显示和音响。对部分温度量还要进行温度对部分温度量还要进行温度变化率变化率监视和温升监视和温升趋势分析趋势分析及时发现异常情况。机组及时发现异常情况。机组振动、摆度、振动、摆度、

24、蠕动、气隙、流量、压力，蠕动、气隙、流量、压力，对这些数据进行对这些数据进行越越限限检查，并将越限情况与数据送往电站中控层，检查，并将越限情况与数据送往电站中控层，机组机组LCULCU上同时也有报警显示和音响。上同时也有报警显示和音响。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU） 机组过程控制状态量扫查：在机组过程控制状态量扫查：在机组启动、停机和运机组启动、停机和运行方式转换时采集机组各操作顺序步的状态量和模拟行方式转换时采集机组各操作顺序步的状态量和模拟量量，并进行记录，同时向电站中控层发送控制过程中，并进行记录，同时向电站中控层发送控制过程中的数据。的数据。机组

25、电气保护报警量采集机组电气保护报警量采集：随机采集机组电：随机采集机组电气保护动作信息，一旦采集到保护报警信息，立即将气保护动作信息，一旦采集到保护报警信息，立即将该信息送往电站中控层，同时在机组该信息送往电站中控层，同时在机组LCULCU上报警显示上报警显示和音响。和音响。 机组机组LCULCU应包括对机组控制范围内的应包括对机组控制范围内的断路器断路器和各种隔离开关和各种隔离开关（不包括检修接地隔离开关）的分合（不包括检修接地隔离开关）的分合控制，控制，进水口阀门开关控制进水口阀门开关控制，尾水事故闸门的充水、尾水事故闸门的充水、开启及关闭控制开启及关闭控制。这些控制应具有严格的安全闭锁逻

26、。这些控制应具有严格的安全闭锁逻辑。辑。 以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU） 机组机械保护报警量采集：随机采集机组机组机械保护报警量采集：随机采集机组机械保护机械保护动作动作信息，及时将采集到保护报警信息送往电站中信息，及时将采集到保护报警信息送往电站中控层，同时在机组控层，同时在机组LCULCU上报警显示和音响。上报警显示和音响。 机组机组LCULCU监视监视各辅助设备的运行各辅助设备的运行，发现异常情况及，发现异常情况及时向电站中控层传送信息，并在机组时向电站中控层传送信息，并在机组LCULCU上有报警上有报警显示和音响。执行机组辅助设备启动停止控制。显

27、示和音响。执行机组辅助设备启动停止控制。 机组机组LCULCU应具有自动应具有自动/ /手动有功、无功调节手动有功、无功调节 机组运机组运行工况包括：行工况包括：发电（空载、满载发电、调相、正常发电（空载、满载发电、调相、正常停机、事故停机、紧急停机停机、事故停机、紧急停机。机组。机组LCULCU针对各工况针对各工况及其转换应有相应的控制程序。及其转换应有相应的控制程序。 以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）n 机组机组LCULCU与电站中控层脱机时应能与电站中控层脱机时应能独立独立运行。没运行。没有电站中控层命令或脱离电站中控层的情况下，有电站中控层命令或脱

28、离电站中控层的情况下，机组机组LCULCU也应能独立完成对所控设备的闭环或开也应能独立完成对所控设备的闭环或开环控制，保证机组安全运行和开停机操作。环控制，保证机组安全运行和开停机操作。n机组机组LCULCU监视面板应可显示机组的主要电气量和监视面板应可显示机组的主要电气量和温度量以及有关辅助设备的状态或参数及主要操温度量以及有关辅助设备的状态或参数及主要操作画面。在机组作画面。在机组LCULCU上还装有必要的电气测量仪上还装有必要的电气测量仪表和变送器。表和变送器。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）水电站监控系统生产调度和监控层水电站监控系统生产调度和监控

29、层(电厂控制层电厂控制层)n电站监控系统中控层应完成对本电站所有被控电站监控系统中控层应完成对本电站所有被控对象的安全监控。对象的安全监控。n电厂控制层电厂控制层应具有应具有数据采集与处理、实时控制数据采集与处理、实时控制和调节、参数设定、监视、记录、报表、运行和调节、参数设定、监视、记录、报表、运行参数计算、通信控制、系统诊断、软件开发和参数计算、通信控制、系统诊断、软件开发和画面生成、系统扩充画面生成、系统扩充( (包括硬件、软件包括硬件、软件) )、运行、运行管理和操作指导等功能管理和操作指导等功能。n电厂控制层电厂控制层实时采集来自实时采集来自LCULCU层的所有主要运行层的所有主要运

30、行设备的模拟量、开关量、脉冲量等信息以及来设备的模拟量、开关量、脉冲量等信息以及来自调度层的控制命令和交换数据。自调度层的控制命令和交换数据。电厂控制层电厂控制层的组成如图所示。的组成如图所示。 水电站监控系统电厂控制层水电站监控系统电厂控制层（1 1）网络采用）网络采用双冗余双冗余的光纤网的光纤网TCP/IPTCP/IP协议；协议；（2 2）集中控制工作站：双机热备、）集中控制工作站：双机热备、服务器（数据库服务器）服务器（数据库服务器）。监控功能：集中控制与保护、现地层与集中层数据通信、监控功能：集中控制与保护、现地层与集中层数据通信、实时与历史数据库、与管理层的通信及数据接口；实时与历史

31、数据库、与管理层的通信及数据接口；（3 3）操作员工作站操作员工作站：台微机、双屏。操作功能：程序及单：台微机、双屏。操作功能：程序及单项操作；项操作；（4 4）工程师工作站：台微机。维护功能：系统参数的修改、）工程师工作站：台微机。维护功能：系统参数的修改、程序与算法的投入与切换；程序与算法的投入与切换；（5 5）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；（6 6）通过通过2台交换机，与基础和过程自动化层的各一类总线台交换机，与基础和过程自动化层的各一类总线主站（主站（LCU）连接）连接。 (7) C/S (7) C/S结构。结构。电厂控制层电厂控制层与与LC

32、ULCU也可以采用以太网相连也可以采用以太网相连, ,如下图示。如下图示。企业管理和决策层企业管理和决策层n发电企业的发电企业的ERP系统与传统的系统与传统的ERP系统相比，有自系统相比，有自己的特点。发电企业（同冶金、化工企业）是一种己的特点。发电企业（同冶金、化工企业）是一种连续性生产作业的企业，企业的内部连续性生产作业的企业，企业的内部资源资源、外部市、外部市场都场都非常稳定非常稳定，电力企业的生产过程一旦启动，其，电力企业的生产过程一旦启动，其人力、资源的配备和供给严格按计划供应，不可轻人力、资源的配备和供给严格按计划供应，不可轻易改变。其特点是：易改变。其特点是：（1）设备的安全稳定

33、运行是企业正常运行的保证；）设备的安全稳定运行是企业正常运行的保证；（2）企业运行管理的主要内容是加强对于企业生产过）企业运行管理的主要内容是加强对于企业生产过程的控制；程的控制；水电站监控系统水电站监控系统布置布置n每台机组的监控每台机组的监控LCU位于主厂房发电机层相位于主厂房发电机层相应的机组旁应的机组旁；n厂房设有中控室厂房设有中控室，作为，作为全站的集中监控中心全站的集中监控中心，布置有计算机设备、公用布置有计算机设备、公用LCU盘柜、微机保盘柜、微机保护柜盘和模拟屏等。护柜盘和模拟屏等。总结：水电站厂级监控系统总结：水电站厂级监控系统的结构的结构目前水电站监控系统的结构基本上以网络

34、为基础，目前水电站监控系统的结构基本上以网络为基础，全厂共设两层：全厂共设两层：电厂控制层和现地控制层电厂控制层和现地控制层。n系统级设备大多采用系统级设备大多采用以太网或光纤环网以太网或光纤环网等等通用通用网络网络连接高性能的工作站和服务器（连接高性能的工作站和服务器（电厂控制电厂控制层层）及）及现地控制层的现地控制层的LCU 。n在在现场现场则较多地则较多地采用采用PLC或智能现地控制单元或智能现地控制单元(LCU)，再通过，再通过现场总线现场总线与基础层的与基础层的智能智能I/O设设备备、智能仪表、远程、智能仪表、远程I/O等相连，构成现地控制等相连，构成现地控制子系统（子系统（现地控制

35、层现地控制层），与站级系统结合，形），与站级系统结合，形成整个控制系统。成整个控制系统。水电站监控系统的发展趋势水电站监控系统的发展趋势n在大中型电站用高性能的工作站或服务器作在大中型电站用高性能的工作站或服务器作为全系统的为全系统的主控机和数据服务器主控机和数据服务器，而用，而用PC机机作为操作员站，大中型电站的系统级设备一作为操作员站，大中型电站的系统级设备一般都选用般都选用64位的工作站和服务器。位的工作站和服务器。n高速交换式以太网高速交换式以太网技术的得到众多生产厂商技术的得到众多生产厂商的支持，比其它网络产品有着明显的无法替的支持，比其它网络产品有着明显的无法替代的优势。代的优势。

36、nWeb、面向对象的、面向对象的Java等新技术将越来越多地等新技术将越来越多地引入计算机监控系统。引入计算机监控系统。水电站监控系统的发展趋势水电站监控系统的发展趋势n有效的状态监测和故障诊断有效的状态监测和故障诊断 利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电站利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电站主设备的某些关键部位的参量进行在线实时采主设备的某些关键部位的参量进行在线实时采集和监视，经过综合了现场积累的运行、检修集和监视，经过综合了现场积累的运行、检修、试验资料和专家经验的智能、试验资料和专家经验的智能(专家专家)系统，综合系统，综合分析其运行规律，并分析其运行规律，并预测设备可能存在

37、的隐患预测设备可能存在的隐患，及早发现设备存在的缺陷和故障，对设备进，及早发现设备存在的缺陷和故障，对设备进行有针对性的维护，避免突发性故障和控制渐行有针对性的维护，避免突发性故障和控制渐发故障的发生。（发故障的发生。（数据采集以及数据分析来预数据采集以及数据分析来预测设备状态测设备状态）先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例n瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定县境瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，流域共规划内，流域共规划7个常规水电厂，个常规水电厂，1个抽水蓄个抽水蓄能电厂，预计总装机能电厂，预计总装机990MW。n四川华能康定水电公司四川华能康定水电公司的的瓦斯河流域梯级

38、电瓦斯河流域梯级电站站开发已建成一期的冷竹关电站，装机容量开发已建成一期的冷竹关电站，装机容量180MW。二期工程。二期工程3个电站共个电站共530MW。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例n冷竹关电站按冷竹关电站按“无人值班无人值班(少人值守少人值守)”的原则的原则设计，计算机监控系统引进设计，计算机监控系统引进奥地利奥地利ELIN公司公司的产品。的产品。n流域梯级控制中心流域梯级控制中心位于距冷竹关电厂位于距冷竹关电厂315km以以外的外的成都市成都市。控制中心监控系统采用。控制中心监控系统采用1000Mbit/s交换式以太网，通过交换式以太网，通过TCP/IP协议协议与冷竹关

39、电厂计算机监控系统互联。系统具与冷竹关电厂计算机监控系统互联。系统具有以下特点：有以下特点：先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(1)成都控制中心监控系统与冷竹关电站中控室控制成都控制中心监控系统与冷竹关电站中控室控制系统任何一方发生故障，另一方仍可以正常控系统任何一方发生故障，另一方仍可以正常控制生产。制生产。(2)符合国际标准的开放式环境，采用符合国际标准的开放式环境，采用UNIX操作系操作系统和统和ORACLE数据库，支持数据库，支持SQL语言。语言。(3)操作员工作站集中监视和控制各电站，可以实时操作员工作站集中监视和控制各电站，可以实时显示图形、报表、报警及事件信息，能直

40、接控显示图形、报表、报警及事件信息，能直接控制、调度到机组和主要的断路器。设定值和命制、调度到机组和主要的断路器。设定值和命令发送到各机组令发送到各机组LCU（现地控制单元），（现地控制单元），LCU执行这些命令并返回信息给控制中心，供运行执行这些命令并返回信息给控制中心，供运行人员监视。人员监视。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(4)主计算机实时采集并处理各电站的数据，对历史数主计算机实时采集并处理各电站的数据，对历史数据存档和管理，向据存档和管理，向SQL服务器服务器和操作员站传送数据和操作员站传送数据(5)SQL服务器是与管理信息系统服务器是与管理信息系统(MIS系统系统

41、)接口接口的计的计算机，从主计算机采集算机，从主计算机采集MIS系统所需的监控系统信系统所需的监控系统信息，转换成息，转换成MIS系统所需的数据格式，并实时生成系统所需的数据格式，并实时生成各类格式的报表。各类格式的报表。SQL服务器通过服务器通过CISCO防火墙路防火墙路由器与成都控制中心监控系统相连，保证了监控系由器与成都控制中心监控系统相连，保证了监控系统的安全性。统的安全性。(6)一台工程师一台工程师/编程员站用于系统维护、故障处理、软编程员站用于系统维护、故障处理、软件开发，同时兼有操作员站的所有功能，可作为操件开发，同时兼有操作员站的所有功能，可作为操作员站的备用机。作员站的备用机

42、。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(7)主计算机、操作员工作站、主计算机、操作员工作站、USP均采用冗余配均采用冗余配置，保证了系统的可靠性和实用性。置，保证了系统的可靠性和实用性。(8)通信接口计算机向省调度中心上传成都控制中通信接口计算机向省调度中心上传成都控制中心监控系统信息，接收省调下发的数据和命令心监控系统信息，接收省调下发的数据和命令。成都控制中心与各厂站的通信采用。成都控制中心与各厂站的通信采用3条通道：条通道：租用中国电信的租用中国电信的22M bit/s DDN(数字数据网数字数据网络络)光纤通道光纤通道(主通道主通道)、电力系统、电力系统34M bit/s微

43、波微波通道和租用吉通公司通道和租用吉通公司128 K bit/s卫星通道。主通卫星通道。主通道有故障时能自动切换到备用通道。道有故障时能自动切换到备用通道。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(9)监控系统将报警信号分级，出现故障时可按照监控系统将报警信号分级，出现故障时可按照报警的等级报警的等级自动呼叫有关人员的传呼机自动呼叫有关人员的传呼机，使，使维护人员在第一时间赶到事故现场，对于实维护人员在第一时间赶到事故现场，对于实现现“无人值班无人值班(少人值守少人值守)”起着十分重要的作起着十分重要的作用。用。3.3 火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂简介火力

44、发电厂简介n火力发电厂是将燃料火力发电厂是将燃料(煤、油、天然气等煤、油、天然气等)的的化学化学能变成电能能变成电能的工厂。（的工厂。（燃料热能燃料热能 动能电能动能电能）n原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉煤粉后通过后通过燃烧器送到燃烧器送到锅炉锅炉的炉膛中燃烧，放出的炉膛中燃烧，放出热能热能:在锅炉在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽饱和蒸汽;并通过蒸汽管道送到并通过蒸汽管道送到汽轮机汽轮机中中;将热能将热能变成变成动能动能;汽轮机带动汽轮机带动发电机发电机旋转而发出电来，机旋转而发出电来，机械

45、能就转变为电能械能就转变为电能;电能再通过变压器、开线路送电能再通过变压器、开线路送到电力系统及用户。（到电力系统及用户。（燃料燃料 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 发电机发电机）大型火力发电机组的特点大型火力发电机组的特点现代化大型发电机组有下列一些特点现代化大型发电机组有下列一些特点:l)热力系统庞大，生产过程复杂。热力系统庞大，生产过程复杂。2)由于单机容量大，它的辅机和辅助设备数量多，由于单机容量大，它的辅机和辅助设备数量多，容量大，结构也复杂。容量大，结构也复杂。3)生产工况变化多、操作频繁和复杂。大机组需要生产工况变化多、操作频繁和复杂。大机组需要监视的测点数量相当多，特别是在机组的起停监

46、视的测点数量相当多，特别是在机组的起停和事故处理过程中，机组处于不稳定的状态下和事故处理过程中，机组处于不稳定的状态下工作。工作。4)大型机组的控制对象和参数多，控制机构多，各大型机组的控制对象和参数多，控制机构多，各种扰动也多。种扰动也多。大型火力发电机组的特点大型火力发电机组的特点n要保证热能转变为电能，必须不断地供给要保证热能转变为电能，必须不断地供给燃料燃料、空气和循环的水空气和循环的水。(节能减排节能减排)n火电厂生产运行过程的自动化程度要求高，火电火电厂生产运行过程的自动化程度要求高，火电厂底层控制系统的范围极其广泛，它包括了单元厂底层控制系统的范围极其广泛，它包括了单元机组控制系

47、统、辅助设备、公用系统控制系统、机组控制系统、辅助设备、公用系统控制系统、以及厂用电分散控制系统以及厂用电分散控制系统n其中其中含有含有大量模拟控制回路大量模拟控制回路的锅炉、汽轮机与发的锅炉、汽轮机与发电机组构成的电机组构成的单元机组运行的控制系统单元机组运行的控制系统最为复杂最为复杂。火电站火电站的的DCS系统系统n火电厂需要控制的火电厂需要控制的锅炉汽机锅炉汽机等热力设备，大容等热力设备，大容量火电发电机组自动控制系统。量火电发电机组自动控制系统。n火电站具有设备大型化、火电站具有设备大型化、工艺流程连续性要求工艺流程连续性要求高高、要、要控制的工艺参数多控制的工艺参数多，而且条件苛刻。

48、，而且条件苛刻。n开发出了以开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集中显示操作、分散控制为特征的集散系统集散系统，后来逐渐统一称为，后来逐渐统一称为分散型控制系统分散型控制系统（DCSDCS）。nDCSDCS产品应以产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制。和模拟量开关量混合型的批量控制。DCS的发展的发展nDCS的出现，其分散控制、集中操作、分级的出现，其分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便的特点使其迅速管理、配置灵活、组态方便的特点使其迅速得到推广应用。得到推广应用。n当前，在工业自动化控制领域，当

49、前，在工业自动化控制领域，DCS几乎无几乎无处不在，处不在，DCS已经渗透到工业控制系统的各已经渗透到工业控制系统的各个领域，并与个领域，并与PLC结合结合，以满足自动化控制，以满足自动化控制的各种需要。的各种需要。n过程控制行业如炼油厂化工厂、发电厂、造过程控制行业如炼油厂化工厂、发电厂、造纸厂和金属冶炼厂等，总是离不开采用纸厂和金属冶炼厂等，总是离不开采用DCS的过程控制系统。的过程控制系统。集散控制系统（集散控制系统（DCS）的组成）的组成 n集散控制系统（集散控制系统（DCSDCS）是一套）是一套中型分级分布式中型分级分布式计算机控制系统。计算机控制系统。n系统以系统以两层两层网络为基

50、础，配置各种设备，实网络为基础，配置各种设备，实现协调工作、数据共享，共同完成各种控制现协调工作、数据共享，共同完成各种控制及管理功能。及管理功能。 nDCSDCS以以过程控制为主过程控制为主，数字控制为辅。，数字控制为辅。nDCSDCS的三大组成部分，即的三大组成部分，即控制站控制站、操作站操作站和和通通信网络信网络, ,如图所示。如图所示。n现场控制站在整个现场控制站在整个DCS中处于核心地位中处于核心地位，它，它的可靠性和性能对整个集散控制系统的可靠的可靠性和性能对整个集散控制系统的可靠性和性能有着至关重要的影响。性和性能有着至关重要的影响。 DCS的现场控制站的现场控制站n在在DCS系