水电站监控系统(ppt)
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阿海水电厂机组在线监测系统及其相关传感器原理介绍(华科同安TN8000)PPT课件
0V
2 输出电压 ＋24V / 3A，－24V / 1A，±12V,各1A
3
其他特性
每个通道均可独立供电，提供短路保护 功能，相邻通道互不影响。
17
2.4 状态数据服务器
➢ 用于存储和管理从各数据采集箱传送过来的机组实时 状态数据、历史状态数据及各特征数据
➢ 对相关数据进行自动分析和诊断 ➢ 与GPS的通讯也由状态数据服务器负责 ➢ 状态数据服务器也可供现场工程师进行相关系统设置
机组状态检修极大提高了机组的安全经济运行水平， 带来巨大的经济效益和社会效益。
5
业界主流系统简介
➢ 阿尔斯通创为实 S8000水轮发电机组在线监测和分析系统
➢ 华科同安 TN8000水电机组状态监测分析故障诊断系统
➢ 奥技异 PSTA2003状态监测及跟踪分析系统
➢ 南瑞 SJ-9000水电机组状态监测分析系统
阿海水电厂 机组在线监测系统
（硬件篇）
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
前言
据统计，发电机组50％的故障来自轴承和振动问题， 40％来自定子绕组绝缘问题，10％来自转子绕组问题。
根据上面三个问题可分别应用三种不同的方法来检测 及监视。 ➢ 振动问题属于机械故障可以采用在线振动监测 ➢ 绕组绝缘问题可以采用在线局放监测 ➢ 转子绕组问题可以采用在线磁通监测
主要业绩：三峡左岸电站、三峡右岸电站、青海公 伯峡水电站、重庆彭水水电站、贵州东风水电站、贵州洪 家渡水电站、贵州光照水电站、四川紫坪铺水电站、云南 漫湾水电站、浙江滩坑水电站、北京十三陵蓄能电站。
7
主要内容
2 输出电压 ＋24V / 3A，－24V / 1A，±12V,各1A
3
其他特性
每个通道均可独立供电，提供短路保护 功能，相邻通道互不影响。
17
2.4 状态数据服务器
➢ 用于存储和管理从各数据采集箱传送过来的机组实时 状态数据、历史状态数据及各特征数据
➢ 对相关数据进行自动分析和诊断 ➢ 与GPS的通讯也由状态数据服务器负责 ➢ 状态数据服务器也可供现场工程师进行相关系统设置
机组状态检修极大提高了机组的安全经济运行水平， 带来巨大的经济效益和社会效益。
5
业界主流系统简介
➢ 阿尔斯通创为实 S8000水轮发电机组在线监测和分析系统
➢ 华科同安 TN8000水电机组状态监测分析故障诊断系统
➢ 奥技异 PSTA2003状态监测及跟踪分析系统
➢ 南瑞 SJ-9000水电机组状态监测分析系统
阿海水电厂 机组在线监测系统
（硬件篇）
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
前言
据统计，发电机组50％的故障来自轴承和振动问题， 40％来自定子绕组绝缘问题，10％来自转子绕组问题。
根据上面三个问题可分别应用三种不同的方法来检测 及监视。 ➢ 振动问题属于机械故障可以采用在线振动监测 ➢ 绕组绝缘问题可以采用在线局放监测 ➢ 转子绕组问题可以采用在线磁通监测
主要业绩：三峡左岸电站、三峡右岸电站、青海公 伯峡水电站、重庆彭水水电站、贵州东风水电站、贵州洪 家渡水电站、贵州光照水电站、四川紫坪铺水电站、云南 漫湾水电站、浙江滩坑水电站、北京十三陵蓄能电站。
7
主要内容
水电站计算机监控系统
4）远方通信缺陷 由于变电站均采用无人值班模式，因此保证与远方的通信 畅通，确保信息的正常传输就显得尤为重要。 远方通信缺陷主要由以下两方面组成：其一是远动工作站 自身的设备问题。由于大部分监控系统的远动工作站采用 工控机等设备，因此也存在和后台系统相类似的情况，由 硬件故障造成的信息传输中断屡见不鲜。
此类缺陷严格来讲不属于监控系统自身的问题，处理时涉 及一、二次设备，消缺难度较大，特别是开关柜的小车行 程开关质量等问题结合停电处理等，缺陷延续时间长；在 某些情况下可能会导致信号接点频繁动作，造成监控系统 连续频繁报警，严重影响运行人员的正常监视，必须立即 处理。
3）网络设备缺陷 从统计数据看，目前网络通信设备的故障数量尚不大，但 其一旦发生故障则影响较大，涉及面也广，通常会造成多 个装置通信异常或全站数据采集的中断，后果非常严重， 因此必须立即处理。分析网络设备的故障原因，通常由产 品质量不良引起，尤其是各类交换机、集线器等网络通信 设备的电源问题表现尤为突出。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目前，总装机容量为2000kW及以上的水电站多采用分层分 布式监控系统，如某电站有两台机组，采用分层分布式监 控系统，则其网络拓扑结构简图如图4-2所示。
2、计算机监控系统的优点 1）减员增效，改革水电站值班方式。 2）提高水电站的自动化水平。 3）提高水电站的供电质量。 4）提高水电站的安全运行水平。 5）提高水电站的劳动生产率和经济效益
二是总控或前置机等负责全站通信任务的关键设备。这部 分设备在较早的系统多采用工控机等设备，因此也存在和 后台系统相类似的情况，尤其是因硬件问题造成的死机现 象相对更多一些。
总之，站控层缺陷基本由软硬件问题引起，且比例大体相 当，而GPS对时系统、UPS电源等问题相对少一些。
水电站监控方案
水电站监控系统方案1 监控系统设计原则水电站工业电视监控系统的目标是为电站提供一套先进的工业电视监控系统，电站按“无人值班（少人值守）、远方集中监控（视）”原则设计。
水电站的工业电视监控系统要求在各分控端能实时监视关键设备、场所的实际运行状况，对重点现场进行遥控，能观察电站全厂的环境情况。
系统的设计应满足先进性、兼容性、可扩展性、可靠性和经济性的原则。
先进性：整个系统在建成后的五年内应保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展。
兼容性：系统提供通用的通道和协议，可方便地与消防、安防及其他预警系统互连。
并考虑与电站电站调用网络的互联。
2 工业电视监控系统结构(工业电视监控系统共有53个监控点，采用共53台摄像机。
监视摄像单元的视频信号经视频分配器一路送至视频矩阵主机，一路送数字硬盘录像机；由矩阵主机系统进行本地集中实时监视和控制。
数字硬盘录像机对输入的视频信号进行实时录像、图像压缩、远程网络传输。
数字硬盘录像机并且将视频画面以十六画面分割的形式通过视频环接输入到矩阵主机，由矩阵将硬盘录像机的输出切换到50英寸液晶监视器上。
工业电视监控应采用以太网结构，由以太网交换机联结硬盘录像机、管理主机和至MIS网的数据通道（预留）。
3.工业电视监控系统监视对象及前端设备体型）。
参数如下：带有数字信号处理DSP ，1/4”彩色CCD；水平分辨率：480线；信噪比：>48dB；.最低照度彩色、黑白有效像素:：752(H)×582(V)；预置点数目：不少于128旋转速度：不小于水平°~100°/秒，垂直°～40°/秒；旋转范围：水平连续360°无限制，垂直-90°~+40°带自动翻转；预置位精确度：°控制方式：RS485总线控制；变焦：不小于光学22倍；数字10倍；彩色转黑白；~信号制式：PAL；增益控制：自动/手动；背光补偿：自动/手动；配置：带雨刷5公升的储水器自动巡航：128个巡航预设点；环境温度：-20°C～+50°C防护等级：IP66—工作电源：12VDC/24VAC2. 云台选用意大利VIDEOTEC公司的PTH300系列。
水电站计算机监控系统
8
水电厂监控系统的功能
1、数据采集和处理 2、设备的操作监视和控制 3、设备运行安全监视 4、自动发电控制AGC
5、自动电压控制AVC
6、运行日志及报表
9
7、事件统计 8、数据通讯 9、人机界面 10、自诊断和远方诊断 11、多媒体功能
12、仿真培训
13、事故的自动处理
数据采集和处理 计算机监控系统对运行设备需要进行经常巡回检查，检查是否正常 （是否越限），并对计算机监控数据库不断更新，按被测量的性质不 同可分为：模拟量、开关（数字）量、脉冲量等。
功能处理分布化
应用软件的可移植性 不同系统间的相互操作性
36
开放式分层分布式
监控系统各个节点分布着与该节点功能相关的数据库，各个节点 间可进行所需信息的交换而不依耐厂级计算机系统，即在厂级计算机 未投入运行或故障的情况下，工作人员也能通过现地控制单元对设备 进行操作或提取采取的数据，整个系统都遵循行业统一的接口标准接 入。
开放式
分层分布开放式
32
计算机监控系统结构
分层分布式按权限划分：
梯级调度层
厂站监控层（上位机）
机组操作层（下位机或LCU）
辅助设备控制层
33
分层分布式
特点
1 、凡是不涉及全系统性质的监控功能安排在较低层实现，以加速控制 过程的实现，提高相应能力，减轻控制中心负担，减少大量的信号传 输，提高系统可靠性；
1、系统控制权的设置和切换； 2、机组及重要设备的状态设置； 3、测点和设备的投运； 4、参数整定值和限值的修改； 5、电厂运行方式的设置和切换； 6、调用各种画面； 7、各种报表和打印； 8、操作票显示和在线修改； 9、机组的启、停和工况转换操作； 10、断路器和隔离开关的开端、关合工作；
水电站监控系统安全部署示意图
调 度 中 心
纵向加密认证装置
实时子网
纵向加密认证装置WFra bibliotekMS系统 EMS系统
纵向加密认证装置
非实时子网
纵向加密认证装置
逻
调度中心水调自动
化系统
辑
隔
电能量计量系统
离 电力市场运营管理 系统
防火墙
发电企业数据网或公共数据网
控制区（安全区I）
保护
水
电
站
安控
PMU
公用设备控制 闸门控制
辅机控制 机组控制
监
开关站控制
控
系
统
水电厂监控系统
非控制区（安全区II）
水电厂水能量自动化系统
逻 辑
电能量采集装置
隔 离
市场报价终端
故障录波装置
管理信息大区
正向 隔离
水电厂生产管理系统
装置
气象网关
水文网关
防汛网关 反向
安全
隔离
MIS
电力调度数据网
纵向加密认证装置
实时子网
纵向加密认证装置WFra bibliotekMS系统 EMS系统
纵向加密认证装置
非实时子网
纵向加密认证装置
逻
调度中心水调自动
化系统
辑
隔
电能量计量系统
离 电力市场运营管理 系统
防火墙
发电企业数据网或公共数据网
控制区（安全区I）
保护
水
电
站
安控
PMU
公用设备控制 闸门控制
辅机控制 机组控制
监
开关站控制
控
系
统
水电厂监控系统
非控制区（安全区II）
水电厂水能量自动化系统
逻 辑
电能量采集装置
隔 离
市场报价终端
故障录波装置
管理信息大区
正向 隔离
水电厂生产管理系统
装置
气象网关
水文网关
防汛网关 反向
安全
隔离
MIS
电力调度数据网
《现地控制单元》PPT课件
水电厂计算机监控系统
3
a
§3.2 LCU 的结构类型
一、以PLC为基础的LCU
（一）基本结构：
水电厂计算机监控系统
4
a
§3.2 LCU 的结构类型
（二）基本组成：
控制器：
CPU 存储器 通信模块 电源模块 内部总线
PLC-Based LCU:
智能I/O模块：
CPU I/O组件 内部总线
智能单元装置：
硬件配置：
①每台LCU的主控制器均为 MODICON 的 984-685 系列PLC。 ②I/O接口采用 MODICON 的984-800 系列PLC模块。
软件配置：
LCU采用MODSOFT PLC 编程软件。
水电厂计算机监控系统
12
a
§3.2 LCU 的结构类型
（4）LCU主要功能：
①数据采集及分析处理功能：周期<50ms,重要量1ms ②事件顺序记录功能:时标分辨率 1ms ③事故追忆功能：事故前30s:60点/s；事故后：120点/s ④辅助设备集中控制功能:油、水、风系统设备 ⑤人机联系功能：现地可以进行操作
电量采集装置 温度量采集装置 微机励磁调节器 微机调速器 微机同期装置
……
水电厂计算机监控系统
5
a
§3.2 LCU 的结构类型
丰满水电厂计算机监控系统结构
水电厂计算机监控系统
6
a
§3.2 LCU 的结构类型
特点： ①机组的数据采集、控制调节功能全部由PLC完成 ②主站用于连接实时性要求高的点，如水机回路输入与控制信号 ③远程站用于连接实时性要求不高的点，如部分压力量、液位量 ④现地计算机主要用于通信和人机联络
水电厂计算机监控系统
1、水电站综合自动化系统(监控系统)
该系统为全分布开放式双网冗余网络系统，既便于功能和硬 件的扩充，又能充分保护用户的投资；其软件模块化、硬件智能 化，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充;该系统还具有实 时性好、操作方便和抗干扰能力强的特点
多计算机系统分层分布式结构主要设备表
序号
1 2 3 4 工作站 服务器 On-call 交换机
水电站自动化系统
——监控系统
2011年3月16日
主要内容
1
1 2
水电站监控系统的体系结构 P7000后台监控软件 水电站远程(WEB)监控 水电站视频监控
3 4
一、水电站监控系统的体系结构 1、系统整体结构简介 2、系统特点
3、典型网络结构
1、系统整体结构简介
水电厂计算机监控系统目前均按对象设计，采用分层分布、 开放式网络系统结构，具有典型的三层结构：主控层、通信层、 现地层。如下图所示
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
机组保护系统 公用LCU系统 升压站保护系统 闸门LCU系统
EDCS
EDCS-8100系列 EDCS EDCS-8100系列 EDCS
2
2 1 1 1
2台装机
2台装机
二、P7000后台监控软件
1、软件安装环境
CPU 内存 硬盘空间 监视器 主频1G Hz 或更高 256 MB以上 4GB以上 VGA 、1024*768或更高分辨率
GPS时钟
打印机
操作员工作站 常见的主控层设备
服务器
②通信层
通信层又称通信管理层或通信网络层，采用通信管理机、交 换机等实现规约转换和装置通信。由于现场保护测控装置等智能 设备数量多，一般机组、主变、线路、厂用电、公用子系统和其 他智能设备可分别组网，保证了系统的实时性和稳定性。 各子系统可分别设置通信管理机，根据需要可为双机冗余设 计。各通信管理机接于上位机层以太网，同时可以经以太网 /CAN/RS-485/232 通信口直接与相应机组LCU的电气控制器PLC相 联，实现数据交换。 通讯网络结构采用以太网、CAN、RS-485总线，可配置成双网 冗余结构方式，网络介质可为同轴电缆线，屏蔽双绞线，光纤等。
水利水电技术分公司-流域水电站梯级集控中心计算机监控系统介绍
特点
集控与电站侧监控系统通讯， 集控与电站侧监控系统通讯， 电站侧监控系统通讯 不直接连接现地LCU LCU。 不直接连接现地LCU。
集控中心监控系统
…
电站A监控 电站A 电站N监控 电站N
优点
电站脱离集控后可由现地监 控系统控制；可自成体系。 控系统控制；可自成体系。
…
… …
缺点
投资相对较高， 投资相对较高，调度权审批 较繁琐。 较繁琐。
7.Web信息发布服务器 7.Web信息发布服务器 8.打印服务器及打印设备 8.打印服务器及打印设备 9.培训工作站 9.培训工作站 10.大屏幕背投系统 10.大屏幕背投系统 11.时钟同步系统 11.时钟同步系统 12.不间断电源系统(UPS) 12.不间断电源系统(UPS) 不间断电源系统
SCADA实时数据服务器负责：数据采集与管理、控制与调节操作、 SCADA实时数据服务器负责：数据采集与管理、控制与调节操作、事 实时数据服务器负责 件报警处理、综合运算、数据广播等任务；实现电站AGC/AVC/EDC运行。 件报警处理、综合运算、数据广播等任务；实现电站AGC/AVC/EDC运行。 AGC/AVC/EDC运行 两台实时数据服务器互为热备用。 两台实时数据服务器互为热备用。
网络结构-环型网络 网络结构-
优点: 优点: 缆线长度短， 缆线长度短，安装方便 中央” 对“中央”节点交换机性 能要求不高 故障切换较快 缺点: 缺点: 多节点故障会引起全网故 障 故障检测困难 节点很多时会造成速度变 慢
案例-广域网拓扑结构 案例-
1 2 3 4 5 6 7 8
水利水电技术分公司简介 梯级集控中心含义和架构 集控监控系统设计原则和模式 集控监控系统结构层次 集控监控系统功能和配置 集控监控系统关键技术 集控监控系统典型案例 集控监控系统发展趋势
水电站监控系统
4、安全检测；对机组状态、水工建筑物等重要设备 进行安全检测、在线分析。
5、经济运行；通过水文资料，进行正确的负荷预报。
如何学习计算机监控系统
如何学习本专业：
1、熟悉主设备的工作原理。监控系统是为主设备服 务的。
2、学会看二次图纸。原理图、接线图。不但要能看 懂，最主要的是能看出问题。
3、掌握相关硬件的工作原理、接线方式。 如PLC、自动化元件、同期装置、交流采样装置。 4、掌握一定的软件技术。 5、学习一定的理论知识，如自动控制原理、电力系
计算机监控系统的作用
1、自动控制；发电、空转、空载、停机各状态转换、 并网控制、自动负荷调节、辅助设备的控制。
2、最优发电控制；保证各机组合理的负荷分配、母 线电压控制、在高效率区间运行（AGC、AVC）
3、自动事故处理；通过编写的程序保证机组在非正 常工况下的安全，如出现过速、过压、电气保护、机 械事故等情况时的机组自动停机。
采用智能嵌入式双以太网的切换时间约为 150mS。
由于要组成双以太网，要求每一个设备都要有 双以太网口，用此设备投资较大；双以太网软 件要求更高，费用也较高，故一般适用于要求 高的大中型水电站。
单环冗余以太网
环行网络由多台交换机连接成环行，
设备连接到交换机上，在以太网交换机 上配置生成树协议（802.1D）或快速生 成树协议（802.W）。安装了该协议后， 环上的一个网段会自动从逻辑上阻塞变 成一个备用的网段。如果某一个运行的 网段出现故障，则阻塞的备用网段将会 运行起来，使网络继续正常运转。（长 潭河、浪石滩）
3、1958年开始水电站计算机闭环定值控 制。
4、1966年开始试验计算机对生产过程的 最优控制。
5、1974年美国大古力电站（600万千瓦） 实现计算机闭环控制。
5、经济运行；通过水文资料，进行正确的负荷预报。
如何学习计算机监控系统
如何学习本专业：
1、熟悉主设备的工作原理。监控系统是为主设备服 务的。
2、学会看二次图纸。原理图、接线图。不但要能看 懂，最主要的是能看出问题。
3、掌握相关硬件的工作原理、接线方式。 如PLC、自动化元件、同期装置、交流采样装置。 4、掌握一定的软件技术。 5、学习一定的理论知识，如自动控制原理、电力系
计算机监控系统的作用
1、自动控制；发电、空转、空载、停机各状态转换、 并网控制、自动负荷调节、辅助设备的控制。
2、最优发电控制；保证各机组合理的负荷分配、母 线电压控制、在高效率区间运行（AGC、AVC）
3、自动事故处理；通过编写的程序保证机组在非正 常工况下的安全，如出现过速、过压、电气保护、机 械事故等情况时的机组自动停机。
采用智能嵌入式双以太网的切换时间约为 150mS。
由于要组成双以太网，要求每一个设备都要有 双以太网口，用此设备投资较大；双以太网软 件要求更高，费用也较高，故一般适用于要求 高的大中型水电站。
单环冗余以太网
环行网络由多台交换机连接成环行，
设备连接到交换机上，在以太网交换机 上配置生成树协议（802.1D）或快速生 成树协议（802.W）。安装了该协议后， 环上的一个网段会自动从逻辑上阻塞变 成一个备用的网段。如果某一个运行的 网段出现故障，则阻塞的备用网段将会 运行起来，使网络继续正常运转。（长 潭河、浪石滩）
3、1958年开始水电站计算机闭环定值控 制。
4、1966年开始试验计算机对生产过程的 最优控制。
5、1974年美国大古力电站（600万千瓦） 实现计算机闭环控制。
水电厂计算机监控系统
SJ-22D微机转速测控装置
小装置产品
产品特点
•全面通过一系列电磁兼容性测试，各项指标优于国标规定要求，装置具有极强 的抗干扰性能 •机械、电气两种测速原理的完美结合，输出策略可组态，使装置应用灵活方便 专门设计了独特的电气转速传感器，彻底解决了残压信号超低频、超低幅时难以 准确可靠测量的难题 •采用先进的便于安装的机械转速传感器，克服了传统使用的光电传感器或编码 器安装困难及由此带来的可靠性差等问题 •友善的人机接口使转速整定和显示极为方便 •最大值记忆与过程录波及过程分析软件可便于现场过速试验结果分析与存档 •准确可靠的模拟量输出信号可直接接入其它系统 •隔离的RS232/RS485通讯接口，采用Modbus规约，支持与其它计算机通信
NC2000系统软件能有效满足水利水电领域的生产过程监控和管理 的需求，目前已经在100余家大中型项目中获得广泛应用。
NC2000系统软件结构图
人机交互程序(JAVA)
画面 报表 简报 曲线查询
数据交互(UDP) 历史控数据制存交储互，(同TC步P，) 备份，
加载工程配置，建立数据交支换持缓以冲集区群，方式对其他节点 负责主机和实现时地数控据制处单理元，、提通供讯实机时和数提据供服历务史。数据节的点服间务数。据交互，节点的状 外部设备等各个通讯进程的后管台理背景程序（C/C++) 态监视，双机热备管理，
主时钟A和主时钟B可以是GPS或北斗或 GPS/北斗（双模），信号传输线缆可以是 电缆或光缆，扩展时钟可以是插卡式（用于 信号类型多、数量少的场合）或机架式（用 于信号数量要求较多的场合）。
目前国内电站均按无人值班 原则设计，因此对于监控系统 要求具有较高的安全可靠性及 实时性，对于监控系统的设备 的选择也要求选用性能高、运 行速度快并且采用冗余的小型 机、服务器或工作站计算机， 同时可部分监控节点可选配磁 盘阵列、无盘工作站等设备。
水电站计算机监控系统介绍
电站中控室集中控制
通过电站计算机监控系统对电站设备实现监视控制，其控制方式为： (1) 自动控制：主站级计算机按预先给定的负荷曲线或预定的频率限制条件，自动给定 全厂总负荷，自动制定开、停机计划和机组最优负荷分配。 (2) 运行人员工作站控制：通过主控级计算机及操作员站将控制命令作用到机组LCU， 运行人员工作站控制：通过主控级计算机及操作员站将控制命令作用到机组LCU， 实现单机实时控制、安全监视。由运行人员在中控室给定全厂总负荷，通过计算机系 统完成机组的最优负荷分配或直接下达各机组设定值，实现成组控制和调度管理。
监控系统功能概述
监控系统电站级功能
数据采集与处理
电站级计算机能自动采集整个电站内各现地控制单元的各类实时数据， 包括模拟量、开关量、数码量、电度量和事件顺序记录（SOE）等， 包括模拟量、开关量、数码量、电度量和事件顺序记录（SOE）等， 进行数据有效性校核，存入数据库，用于显示器屏幕画面更新、控制 调节、记录检索、操作指导及事故分析。事故报警信号优先传递，并 登录事故发生的时间。在任何时候均可由操作员或应用程序发命令采 集任何一个现地控制单元级的过程输入信息。
硬件配置说明
通信工作站 机型：采用美国HP公司XW4300型工作站 机型：采用美国HP公司XW4300型工作站 硬件配置： CPU： CPU：Pentium4 2.8GHz 内存：512MB 内存：512MB 硬盘：80GB× 硬盘：80GB×2 软驱：3.5英寸1.44MB 软驱：3.5英寸1.44MB 光驱：Combo 光驱：Combo 2串/1并 /1并 10/100/1000M以太网接口 10/100/1000M以太网接口 声卡 图形显示卡 标准键盘和鼠标 智能八串口板及附属设备 电力Modem 电力Modem 1台 美国ViewSonic 17”彩色TFT显示器 美国ViewSonic 17”彩色TFT显示器 1套
水电站计算机监控技术(第3章)
第三章 计算机监控系统的数据采集与处理第一节 数据采集与处理的作用和分类数据采集是指将生产过程的物理量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。
水电站计算机监控系统的数据采集系统的任务，就是采集各类传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机；计算机根据需要进行相应的计算、处理并输出，以便实现对水电站生产过程的自动监控。
一、监控系统采集数据的分类在水电厂计算机监控系统中，数据采集与处理主要是实现现场过程和系统有关环境的监视和控制信号的收集、处理和传输。
监控系统所采集和处理的数据大致可包含如下类型：1、输入模拟量。
它是指将现场的电气量和非电气量直接或经过变换后输入到计算机系统的接口设备的模拟量,适合水电厂计算机监控系统的输入模拟量参数范围包括0～5V(dc)、0～10V(dc)、0～20mA、±5V(dc)、±10V(dc)、±20mA、4～20mA等几种；2、输出模拟量。
它是计算机系统接口设备输出的模拟量，水电厂中适用的典型参数为4～20mA或0～10V(dc)；3、输入开关量。
它是指过程设备的状态或位置的指示信号输入到计算机系统接口设备的数字量(开关量)，此类数字输入量一般使用一位“0”或“1”表示两个状态；4、输出开关量。
它是指计算机系统接口设备输出的监视或控制的数字量，在电厂控制中为了安全可靠，一般输出开关量是经过继电器隔离的；5、输入脉冲量。
它是指过程设备的脉冲信息输入到计算机系统接口设备，由计算机系统进行脉冲累加的一位数字量，但其处理和传输又属模拟量类型；6、数字输入BCD码。
它是将BCD码制数字型的输入模拟量输入到计算机系统接口设备,一个BCD码输入模拟量一般要占用16位数字量输入通道；7、数字输入事件顺序记录SOE(Sequence Of Events)量。
它是指将数字输入状态量定义成事件信息量,要求计算机系统接口设备记录输入量的状态变化及其变化发生的精确时间,一般应能满足5ms分辨率要求；8、外部数据报文。
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有压引水式水电站示意图
无压引水式水电站示意图
广西天湖水电站（引水式）
北京下马岭引水电站
储能水电站
1， 抽水蓄能电站是 以水体为储能介质， 起调节作用。主要 解决电力系统的调 峰问题；
2，建筑物组成包括： 上下两个水库，用 引水建筑物相连， 蓄能电站厂房建在 下水库处， 采用 双向机组；
储能电站的工作过程
从产品功能上分： A、硬件系统 完成测量、运算、控制的一系列设备 B、软件系统 系统软件：Windows2000、xp、unix、linux 应用软件：数据库软件、监控软件、通讯软件、
调度软件
计算机监控系统的发展历史
1、1952年首先在工业生产自动化中实现 自动测量和数据处理。
2、1954年开始使用计算机进行闭环控制。
监控系统组网方式
1、总线型（RS232、RS485 、RS422) 2、工业以太网 a、单网 b、双网 c、单环网 d、双环网
三、上位机系统
监控系统分布方式
1、集中控制。由一台或两台计算机完成对 所有被控设备的远方集中控制和监视。
2、分层分布式系统 。整个系统从结构上分 为两层，电厂控制层和现地控制单元，现地 控制单元负责数据采集和控制调节操作，电 厂控制层则注重于统计分析和全厂性的控制。
3、全分布式系统 。在该系统中，网络上的 所有设备被认为是一个个独立的结点，该结 点存放与完成其结点功能相关的数据库，不 再设置一个总的数据库，某一结点故障，不 会对整个系统产生影响。
如广西西津水电站
西津（河床式）水电站
西津（河床式）水电站平面布置图
西津（河床式）水电站厂房横 剖面图
葛洲坝水电站（河床式）
引水式水电站
引水式水电站的引水道较长，并用来集 中水电站的全部或相当大一部分水头。
根据引水道中的水流是有压流或明流， 又分为有压引水式水电站及无压引水式水 电站．这种水电站常见于流量小、坡降大 的河流中、上游或跨流域开发方案，最高 水头已达1767m（奥地利莱塞克水电站）， 我国广西天湖水电站最大静水头也达1074m。
3、1958年开始水电站计算机闭环定值控 制。
4、1966年开始试验计算机对生产过程的 最优控制。
5、1974年美国大古力电站（600万千瓦） 实现计算机闭环控制。
6、我国70年代中期，首先在新安江电站对水 轮发电机进行开机检测，最早实现计算机闭环 控制的是广东流溪河电站。
7、1984年自动同期装置和微机调速器研制成功 并投入运行。
4、安全检测；对机组状态、水工建筑物等重要设备 进行安全检测、在线分析。
5、经济运行；通过水文资料，进行正确的负荷预报。
如何学习计算机监控系统
如何学习本专业：
1、熟悉主设备的工作原理。监控系统是为主设备服 务的。
2、学会看二次图纸。原理图、接线图。不但要能看 懂，最主要的是能看出问题。
3、掌握相关硬件的工作原理、接线方式。 如PLC、自动化元件、同期装置、交流采样装置。 4、掌握一定的软件技术。 5、学习一定的理论知识，如自动控制原理、电力系
最大的 潮汐电 站－－ 法国朗 斯电站
江厦潮汐电站
虹吸式水电站
由前池底部通过拦污栅进入虹吸式流道， 越过驼峰后经过渐变段进入压力水管，然后 接入水轮机。
虹吸式水电站工作原理
打开充水阀给压 力水管充水，同时打开 真空阀排出压力管内空 气，待水管中水位与前 池水位相同（水轮机压 力表指示）时，关闭充 水阀和真空阀，充水结 束。
水电站监控系统 (ppt)
主要组成部分
1，水电站的类型； 2，水电站综合自动化系统的组成； 3，上位机系统的组网类型； 4，下位机系统组成（LCU）； 5，计算机监控软件介绍； 6，触摸屏监控软件介绍；
一、水电站的 类型
一、水电站的类型
1、坝式水电站 2、河床式水电站 3、引水式水电站 4、储能水电站 5、潮汐电站 6、虹吸式水电站
计算机监控系统的作用
1、自动控制；发电、空转、空载、停机各状态转换、 并网控制、自动负荷调节、辅助设备的控制。
2、最优发电控制；保证各机组合理的负荷分配、母 线电压控制、在高效率区间运行（AGC、AVC）
3、自动事故处理；通过编写的程序保证机组在非正 常工况下的安全，如出现过速、过压、电气保护、机 械事故等情况时的机组自动停机。
统自动装置。
6、学会自学。知识是不断进步的。
对于水电站这样一个具体的控制对象来 水，计算机监控系统不能独立的来学习， 我们常说的计算机监控不能仅仅是电脑、 PLC之类的东西，实际上是计算机软件技 术和调速器、励磁、自动装置、自动化 元件等共同构成的一个大的闭环控制系 统，任何一个设ห้องสมุดไป่ตู้都会对计算机监控系 统的功能产生影响。
抽水蓄能和放水发电两个过程： 抽水蓄能：系统负荷低时（一般为夜晚），利用
系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上 库(电动机+水泵)， 以水的势能形式贮存起来； 放水发电：系统负荷高时（白天），将上库的水 放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电， 以补充系统中电能的不足。
潮汐电站
利用潮水 涨、落产生的 水位差所具有 势能来发电的， 也就是把海水 涨、落潮的能 量变为机械能， 再把机械能转 变为电能（发 电）的过程。
开启水轮机导叶， 水轮机旋转，使虹吸管 中形成水流，随着导叶 开度增大，虹吸管中水 流增大，逐渐形成虹吸。
虹吸式水电站模型
二、水电站计算
机监控系统的组 成
计算机监控系统的组成
从结构上分： A、上位机系统 包含操作员工作站、数据服务器、Web服务器、调度
服务器、通信工作站、工程师站、On-call系统、通 讯设备 B、下位机系统 主控制器、同期装置、交流采样装置、开入开出设备、 电源、按钮指示灯 C、网络系统 包含交换机、路由器、防火墙、物理隔离装置等
坝式水电站
丹江口水电站
坝式水电站 靠坝来集中 水头 ；
水电站厂房 位于非溢流 坝坝趾处 。
如丹江口水 电站、三峡 水电站
坝式水电站结构
三门峡水电站
三峡水电站
河床式水电站
位于河床内的水电站厂房本身起挡 水作用 ，从而成为集中水头的挡 水建筑物之一 ；
一般见于河流中、下游，水头较低， 流量较大 ；