第2章：水电厂计算机监控系统的结构与功能分析
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统正文：1. 引言1.1 背景水电站是一种利用水能转化为电能的装置，是能源产业中重要的组成部分。
为了确保水电站的安全运行和高效运转，水电站计算机监控系统扮演着重要的角色。
本文档旨在介绍水电站计算机监控系统的功能、架构、配置和操作等方面的详细信息。
1.2 目的本文档的目的是为水电站管理人员、系统工程师和操作员提供水电站计算机监控系统的完整指南，以促进系统的高效管理和操作。
1.3 范围本文档涵盖了水电站计算机监控系统的各个方面，包括系统需求、系统架构、硬件配置、软件配置、网络配置、系统安全等。
此外，本文档还包含了一些常见问题的解决方案和维护指南。
2. 系统需求2.1 功能需求水电站计算机监控系统应具备以下基本功能：- 实时监测水电站的运行状态，包括水位、水流速度、发电量等。
- 支持远程监控和控制，使操作员可以远程调整系统参数和运行状态。
- 提供数据存储和分析功能，支持历史数据查询和报表。
- 支持报警和事件管理功能，能够在异常情况发生时及时发送报警通知。
- 具备系统维护和升级的能力，支持远程升级和故障排查。
2.2 硬件需求水电站计算机监控系统的硬件需求如下：- 主机服务器：配置高性能的服务器用于数据存储和处理。
- 数据采集设备：负责实时采集水电站各个参数的设备，如水位计、流速计等。
- 控制设备：用于远程控制水电站的设备，如发电机控制器、阀门控制器等。
- 网络设备：包括交换机、路由器和防火墙等用于构建局域网和互联网连接的设备。
2.3 软件需求水电站计算机监控系统的软件需求如下：- 操作系统：建议采用稳定可靠的操作系统，如WindowsServer或Linux。
- 数据采集软件：用于实时采集和存储水电站各个参数的软件。
- 远程监控软件：用于远程监控和控制水电站运行状态的软件。
- 数据分析软件：用于对采集的数据进行分析和报表的软件。
- 报警和事件管理软件：用于监测异常情况并发送报警通知的软件。
水电厂计算机监控系统的结构与功能
水电厂计算机监控系统
长春工程学院能源动力工程学院
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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
水电厂计算机监控系统
长春工程学院能源动力工程学院
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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
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
水电厂计算机监控系统 长春工程学院能源动力工程学院
CBSC:
以计算机为主，常规设备为辅的监控系统
水电厂计算机监控系统 长春工程学院能源动力工程学院
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
1
取消常规设备的全计算机监控系统 特 点：取消全部常规设备
适用对象：新建大、中型水电厂
典型应用：隔河岩水电厂
五强溪水电厂
小浪底水电厂
水电厂计算机监控系统
长春工程学院能源动力工程学院
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
分层分布式计算机监控系统
简单的分层分布式监控系统
水电厂计算机监控系统
长春工程学院能源动力工程学院
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
分层分布式计算机监控系统 点：主控机1～2台 双机互为备用
简单的分层分布式监控系统 特
应用范围：机组台数较少的电厂 存在问题：主机承担的任务过多
大广坝水电厂
水电厂计算机监控系统
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。
如下图所示主控层通信层线地层①主控层主控层又称上位机管理层或站控层，采用以太网等通信结构，根据需要可设置操作员站、工程师站、数据服务器、通信工作站、打印机、卫星时钟等，形成电气系统的监控、管理中心。
主控层按设备划分为计算机设备（工作站），通讯网络接口设备、打印设备，不见断电源设备，卫星同步对时设备，中文语音报警设备等。
计算机设备（工作站）数目随电厂情况而定，都选用高档工控机,实现站内监视，控制操作。
网络打印机可选用激光、喷墨或针式打印机。
通信工作站上还可配置马赛克返回屏控制软件，实时刷新返回屏信号及数据。
主控层采用开放的Windows2003 Professional（专业版）或server（服务器）操作系统,数据库采用分布式数据库结构,根据节点的不同功能配置相应的数据库,应用软件采用模块化、对象化、结构化设计，具有一定的完整性和独立性,软件另有维护诊断工具,可对人机界面进行维护以满足不同用户对显示画面、打印图表的不同格式的要求。
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。
③现地层现地层又称现地控制单元，现地控制单元(LCU)具备保护、测量及控制等所有功能,并遵循保护相对独立和动作可靠性的原则,现地控制单元不依赖于通讯网络和上位机管理层,能独立完成监控和保护的功能,符合部分标准要求。
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统1-引言1-1 目的本文档旨在详细介绍水电站计算机监控系统的设计和功能，以便于了解该系统的工作原理和操作流程。
1-2 背景水电站是利用水流能产生电能的设施。
为了提高水电站的安全性和运营效率，引入计算机监控系统是必要的。
该系统能够实时监测水电站的各项参数，并提供报警、记录和控制等功能。
2-系统概述2-1 系统架构该水电站计算机监控系统采用分布式架构，由若干个子系统组成。
主要分为数据采集子系统、数据处理子系统、数据存储子系统和用户界面子系统。
2-2 系统功能2-2-1 数据采集数据采集子系统负责实时采集水电站的各项参数数据，包括水位、水压、流量等。
采集设备包括传感器、数据采集仪和信号转换器等。
2-2-2 数据处理数据处理子系统负责对采集到的数据进行处理和分析。
它能够识别异常数据并提供报警功能。
数据处理算法包括数据滤波、统计分析等。
2-2-3 数据存储数据存储子系统负责将处理后的数据存储到数据库中。
它能够实现历史数据的查询和分析。
数据库采用关系型数据库。
2-2-4 用户界面用户界面子系统提供了一个直观、友好的界面，用于展示监控数据和操作系统功能。
用户可以通过该界面实时监测水电站运行状况，并进行系统配置和操作。
3-系统详细设计3-1 数据采集子系统设计3-1-1 传感器选型和布置根据水电站的具体情况，选择合适的传感器，并进行布置。
要保证传感器的准确度和可靠性。
3-1-2 采集设备选型和配置选择适合的数据采集仪和信号转换器，并根据实际需求进行配置。
3-2 数据处理子系统设计3-2-1 异常数据检测算法设计设计一套有效的算法，用于检测和识别异常数据，并触发报警。
3-2-2 数据滤波算法设计设计一套滤波算法，对采集到的数据进行平滑处理，提高数据的稳定性和准确性。
3-3 数据存储子系统设计3-3-1 数据库设计设计数据库表结构，存储监控数据和其他相关信息。
3-3-2 数据库管理和维护制定数据库管理和维护计划，保证数据库的稳定运行和数据的完整性。
水电站计算机监控系统介绍PPT课件
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， 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。
现地控制
运行人员通过现地控制屏上的触摸屏或控制开关、按钮，实现机组的自动运行和分步 运行。在机组LCU屏上设有带保护罩的手动紧急停机按钮和紧急关进水口事故门按钮。 现地控制单元LCU上设置有“远方/现地”方式转换开关，只有当LCU上的方式转换开 关切至“远方”时，才能由中控室操作员站或省中调计算机监控系统控制。
硬件配置说明
通信工作站
1套
机型：采用美国HP公司XW4300型工作站
硬件配置：
CPU：Pentium4 2.8GHz
内存：512MB
硬盘：80GB×2
软驱：3.5英寸1.44MB
光驱：Co/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
监控系统功能概述
(4)无功功率联合控制（自动电压控制AVC）
根据给定的全厂总无功功率设定值，按相应分配 原则分配到参加AVC的机组，并能进行闭环调节 和开环指导；
根据给定的电站220kV母线电压范围，调整全厂 或单机无功，并能进行闭环调节和开环指导。
AVC程序考虑各种安全条件和限值的限制。即： 无功功率联合控制程序保证机组无功出力及端电 压在稳定运行范围内。
(5) 紧急控制
第2章：水电厂计算机监控系统的结构与功能概述
• 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。
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
实例：集中式计算机监控系统 新安江水电厂早期采用的单计算机系统 机型：DJS-131 字长16位 内存32KB 美国的石河段水电厂 装机11台 总容量1300MW 1977年装设了一台PDP-11/35小型计算机 字长16位 内存80KB 美国田纳西州的拉孔山抽水蓄能水电厂 一套计算机系统 4台425MW抽水蓄能机组
1
取消常规设备的全计算机监控系统 特 点：取消全部常规设备
适用对象：新建大、中型水电厂
典型应用：隔河岩水电厂
五强溪水电厂
小浪底水电厂
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
隔河岩水电厂 最大坝高151m； 坝顶长653．5m； 坝顶高程206m； 正常蓄水位为200 m； 总库容34亿m3； 4台30万kW机组； 年发电30.4亿 kW·h。
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
大广坝水电厂
海南省东方市境内昌化江中游河段，最大库容17．1亿 m3， 电厂装有4台6万 kW混流式机组，设计年发电量5.04亿kW· h。 工程于1990年6月正式开工，1993年第一台机组发电，1995 年竣工。
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
万安水电厂
机组台数少，容量小、主接线简单的小型水电厂
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
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）
水电厂计算机监控
2.2 水电厂的分层分布式监控系统
二、水电厂的分层控制 水电厂是庞大的电力系统的分层控制系 统中的基层。但是因其本身的复杂性也采用 分层控制。 水电厂分层控制模型： 驱动层 功能组控制层 机组控制层 电厂控制层
五、趋势
状态检修
控制、维护和管理集成系统
1.3 水电厂计算机监控系统的功能
计算机监控系统的功能与装机容 量、台数、电厂在系统中的地位和承 担的任务有关。
1.3 水电厂计算机监控系统的功能
一、数据采集和处理 电量：应在中控室中监视的参数 非电量：温度、液位、压力、流量、 振动、摆度等
1.3 水电厂计算机监控系统的功能
1.2 水电厂计算机监控方式的演变
三、以计算机为基础的监控（CBSC）
计算机可靠性和性价比进一步提高，电 厂主要控制系统采用计算机监控系统， 常规控制部分大大简化。（目前广泛采 用） 特点：采用冗余技术提高可靠性，中控 室仅设计算机监控系统的值班员操作台， 模拟屏成为辅助监控手段甚至取消。
水电厂计算机监控
主 讲：余 波 副教授
水电厂计算机监控
参考教材：
陈光大. 计算机监控系统. 武汉水利电力大学出版社
王定一. 水电厂计算机监视与控制. 中国电力出版社
DL/T5065-1996 水力发电厂计算机监控系统设计规定
课程内容
水电厂计算机监控系统的结构和性能指标 数据采集和处理 微机调速器 励磁调节器 LCU 人机联系 AGC和AVC 通讯技术 电厂控制级 梯级水电厂的控制
1.3 水电厂计算机监控系统的功能
四、正常的控制和操作
水电站计算机监控技术(第2章)
第二章 水电站计算机监控系统概述第一节 水电站计算机监控系统基本类型一、水电站计算机监控系统基本类型（一） 按计算机在水电厂监控系统中的作用分类根据计算机在水电厂监控系统中的作用及其与常规设备的关系，水电厂采用的计算机监控系统主要类型有取消常规设备的以计算机为基础的监控系统；以计算机为主、常规设备为辅的监控系统和以常规设备为主、计算机为辅的监控系统。
1、以计算机为基础的监控系统（CBSC）以计算机为基础的监控系统可以让水电厂的主要监控功能均由计算机监控完成，常规的控制装置可以取消。
但为了提高整个控制系统的可靠性，也可以保留一小部分现地操作控制设备在特殊情况下作为备用。
采用这种模式，对计算机监控系统的性能有很高的要求。
随着计算机技术的迅速发展，应用冗余技术，配置双CPU、多CPU的装置均能满足水电厂监控系统可靠性的要求，使监控系统的利用率接近100%。
CBSC系统是水电厂实现计算机监控的主要发展方向。
目前，国内许多大、中型水电厂均采用这种系统。
2、计算机辅助监控系统（CASC）采用这种模式时，水电厂的控制操作主要仍由常规的自动装置来完成，计算机监控系统主要实行运行监视、数据采集、数据处理、事件记录、打印制表和经济运行计算等功能。
这样可提高水电厂的安全运行和自动化管理水平，并可取得一定的经济效益。
采用这种模式，运行中计算机监控部分即使发生故障，水电厂仍能维持正常运行，只是部分功能暂时不能实现。
这种模式对计算机监控系统的性能要求可以低些，因而投资也较低，比较容易实现。
3、计算机与常规装置双重监控系统（CCSC）采用CCSC系统，水电厂具有两套各自独立的监控系统可以相互备用。
由于设置两套各自独立的监控系统，因此其可靠性高，但价格偏贵。
而且随着计算机监控系统技术的日趋成熟完善，使用两套各自独立的监控系统显得多余和浪费。
因此CCSC系统只能作为一种由CASC方式向CBSC方式过渡的一种系统。
分析以上三种系统形式可以看出，以常规自动化装置为基础的计算机辅助监控系统（CASC）的优点为当计算机系统发生故障时，仍能维持电厂的正常运行，只是暂时失掉计算机系统功能（如数据采集、处理等功能）；缺点是整个系统的功能比较低，对整个水电厂自动化水平的提高有一定限制；因此这种系统只是一种过渡模式。
水电厂计算机监控系统内容介绍
2 现代水电厂的运行与管理
吉林云峰水电厂
水电厂计算机监控系统
2 现代水电厂的运行与管理
视频1：白山水电厂
视频2：富春江水电厂
水电厂计算机监控系统
三、水电厂计算机监控系统发展
1 水电厂生产过程的特点
1
水电厂发电 计划取决于 水情及水库 的调度计划
2
水电厂的电 气系统监控 功能复杂、 可靠性要求 高
水电厂计算机监控系统
4 水电厂计算机监控系统的总体发展
高级
多人值班 无人值班
单厂监控 梯级运行 机组监控 经济运行
电能生产
综合监控
低级
局部控制
全厂控制
顺序控制
闭环调节
水电厂计算机监控系统
5 国外水电厂计算机监控系统发展概况
法国水电开发及计算机监控的发展概况
水电厂数量：4780座 装机容量：22900 MW 需值班人员场所：14个，3个在电厂，其余在控制中心 值班方式：无经常值班人员，联合调度，在家值班
水电厂计算机监控系统
二、采用计算机监控系统必要性
1 事故、教训与生机 1965年11月9日第一次美国纽约大停电及其教训
水电厂计算机监控系统
1 事故、教训与生机
教训：
（1）电力系统自动化信息不能满足联网系统 的复杂性要求；
（2）急需加快计算机监控系统的建设步伐； （3）多区域电力系统的协调调度问题亟待解决。
特点: 水电资源丰富,技术上可开发容量达146700MW 装机容量大,监控系统起步早 多数水电厂采用计算机监控
实例：大古力电厂：装机容量6150MW 70年代实现计算机监控，几十台小型机构成监控系统 采用分层分布控制方式 开关量11000个，模拟量3500个 事件记录分辨率1ms 多台CRT取代常规模拟返回屏 监控系统可利用率99.8％。
水电站计算机监控系统的结构和工作原理文档资料
为电网层负责。接收现地控制单元 层（LCU）的监测数据，向现地控 制单元层发送控制命令等。
现地控制单元层包括机组现地控
制单元、升压站现地控制单元和公
用设备现地控制单元。它对电站层
3 负责。完成水电站各种设备的监测
、控制、调节和保护。它为电站层
发送数据并接收来自电站层的控制 命令。
分层 分布式
总装机容量大于2000ｋＷ的小型水电站多采用分层分布式监控系统 ；
电站主控层和现地控制单元层（LCU）
电站主控层一般由多个功能工作站、网络设备、语音报警设备、模 拟返回屏、卫星同步时钟（GPS）以及防雷保护设备等组成 ；
现地控制单元层一般由工控机、PLC、现场总线、微机调速器、温度 巡检、微机保护装置、微机同期装置、智能电参数测量仪以及其他 智能设备组成。
上位机软件系统
电网层
人机接口界面 操作管理人员
通信网络
现地控制单元（LCU）
22
ON/OFF信号
数字信号
123
CNC 仪表 计算
脉冲信号 旋转编码器
模拟信号
v
RS-485C RS-232C
输入
CPU
输出
开 关 量
数 字 / 数 据
高 速 计 数 器
直 流 设 备
开
关
中
量
央
交
处
流
理
设
器
备
特
A/D 殊
现场总线 PLC
以太网 现地工控机
温度巡检仪
现地工控机 PLC 现场总线
微机保护 微机同期 智能电参数 其他设备 测量仪
机组现场受控设备
微机保护 微机同期 智能电参数 其他设备 测量仪
水电站计算机监控系统的结构和工作原理
水电站计算机监控系统的结构和工作原理水电站计算机监控系统是指利用计算机技术对水电站运行过程中的各项参数进行监测、控制和管理的系统。
它由硬件设备和软件系统两部分组成。
硬件设备包括各种传感器、执行器、控制器等，用于获取和执行各项工作参数。
而软件系统则包括数据采集、数据处理、用户界面等功能，用于实现对水电站运行状态的监测和控制。
首先是数据采集与传输层，该层主要负责采集水电站各个部位的参数信息，并将其传输至数据处理与分析层。
数据采集包括电流、电压、水位、流量等参数的采集，传统的测量仪器逐渐被数字化的传感器所取代，能够实时采集数据，并将其转换为计算机可读的数字信号。
传输方式一般有有线和无线两种，有线方式可以通过传统的电缆进行传输，而无线方式则可以通过无线通信技术进行传输，如GSM、WiFi、蓝牙等。
这样可实现了对数据的无线传输，提高了数据采集的灵活性和可靠性。
其次是数据处理与分析层，该层主要对采集到的数据进行实时处理和分析。
数据处理包括数据的存储、压缩、加密等操作，以确保数据的安全性和可靠性。
数据分析则是对采集到的数据进行处理和分析，分析水电站的运行状态和参数变化情况，如计算功率变化、水位变化、电流负荷等，以便进行决策和预测。
该层还可以进行故障诊断和预警，一旦发现异常情况，立即向人机交互与控制层发送报警信息。
此外，数据处理与分析层还可以通过数据模型和算法优化水电站的运行效率，节约电能和水资源，提高水电站的综合效益。
最后是人机交互与控制层，该层是操作员与计算机之间的接口，也是系统监测与控制的中心。
人机交互界面一般为图形化界面，以便操作员能够直观地了解水电站的运行状态，并通过控制命令对其进行控制。
此外，该层还包括报警系统、远程监控与控制系统等，可以及时发出警报和进行远程操作。
操作员还可以通过该层进行数据查询和报告生成，以便进行统计分析和决策。
同时，该层也支持与外部系统的数据交互和接口拓展。
水电站计算机监控系统的工作原理是通过各个层之间的数据传输和处理实现的。
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统[正文]一、项目背景水电站计算机监控系统是为了提高水电站运维管理效率、确保安全稳定运行而开发的。
本系统通过采集、传输和分析关键数据，实现对水电站各项设备和参数的实时监控和远程操作。
二、系统架构⒈硬件架构⑴主控服务器：负责数据采集、存储和分析。
⑵监控终端：安装在各关键设备上，用于监测和控制设备。
⑶数据传输设备：负责将监测数据传输至主控服务器。
⒉软件架构⑴数据采集软件：负责收集各设备的实时数据。
⑵数据传输软件：将采集到的数据传输至主控服务器。
⑶监控控制软件：用于实时监控和远程操作各关键设备。
⑷数据分析软件：对采集到的数据进行分析和报表。
三、系统功能⒈实时监控功能⑴监测设备状态：包括设备运行状态、设备温度、设备压力等。
⑵监测参数变化：包括水位、电流、电压等。
⑶实时报警：当设备状态异常或参数超过阈值时发送报警信息。
⒉远程控制功能⑴远程开关机：通过系统远程操作设备的开关机功能。
⑵远程调节参数：通过系统远程调节设备的工作参数。
⑶远程维护功能：通过系统远程进行设备的维护和故障排除。
⒊数据分析功能⑴数据统计与报表：根据采集到的数据统计报表。
⑵故障诊断与分析：根据历史数据进行故障诊断和分析。
四、附件本文档涉及的附件包括：●监控系统架构图●数据采集软件配置文件●监控终端设备清单五、法律名词及注释⒈水电站：利用水流能产生电力的发电设施。
⒉计算机监控系统：利用计算机技术进行设备状态监测和控制的系统。
六、总结水电站计算机监控系统实现了对水电站设备和参数的实时监控和远程操作，提高了水电站运维管理效率。
该系统具有实时监控、远程控制和数据分析等功能，能够帮助水电站及时发现问题并进行相应的处理。
通过使用该系统，水电站运行人员可以更加方便地进行设备管理与维护，确保水电站的安全稳定运行。
国外某水电站计算机监控系统分析与应用
国外某水电站计算机监控系统分析与应用水电站作为能源的重要来源，在现代化建设中扮演着非常重要的角色，而随着计算机技术的快速发展，计算机监控系统的应用在水电站中越来越广泛。
本文将分析国外某水电站的计算机监控系统，并探讨其应用。
一、系统的结构该水电站的计算机监控系统结构包含三个层次：硬件层、软件层和用户层。
硬件层：包含传感器、检测设备、信号处理器等监测元件，它们通过计算机输入、转换、存储和分析电能质量的相关参数。
软件层：包含数据采集、数据处理和数据存储等模块。
数据采集模块可以实时监控水电站的各项运行参数，包括水位、流量、出力、发电机的工作状况等；数据处理模块负责将采集到的各种数据进行计算和分析，并生成报表、统计分析图表等；数据存储模块将处理好的数据进行备份和存储。
用户层：包含水电站的管理层、维护人员和用户。
管理层可以通过界面实时了解水电站的运行情况，维护人员可以通过系统提供的故障提示和报警信息进行维护和处理，用户可以查询水电站的历史数据和流量等指标。
二、系统的应用1、监测电网电能质量该系统可以实时监测电网的电能质量参数，对电网的电压、电流、电压变化率等进行测量和分析，通过报警、提醒等方式，提醒用户对电网进行适时调整和处理，保证电网的正常运行。
2、监测水电站的运行状态通过该系统可以实时监测水电站的水位、流量、前池水位、后池水位等参数，判断水电站的运行状态，及时发现运行中的故障和异常，对影响水电站运行的因素进行分析和处理。
该系统可以实时监测水电机组的运行状态，包括转速、温度、振动等参数，通过报警和提示，及时发现机组的故障和异常，并及时进行维护和处理。
4、可视化展示数据该系统提供了可视化的界面，通过图表、报表等方式，展示监测到的数据，让用户可以更直观地了解水电站的运行状态和趋势。
5、数据分析和决策支持通过对存储的历史数据和云端计算，该系统可以进行数据分析，并通过算法和模型得出结论，对水电站的维护、调度等进行决策支持。
浅析水电站计算机监控系统网络结构分析
浅析水电站计算机监控系统网络结构分析摘要：介绍和分析几种适用于中、小型水电站计算机监控系统网络结构的特点与适用性,并对文山州部分水电站目前计算机监控系统网络结构存在的问题提出建议。
关键词：水电站;计算机监控；结构；建议XX1、概述XX近年来,随着水电站计算机监控技术的成熟与普及,计算机监控技术在中、小型水电站中得到运用。
从2000年以来,文山地区**的水电站基本都采用了计算机监控系统，但在计算机监控系统网络结构上，部分电站存在一些细微不足,却关系到监控系统的稳定和安全。
2、水电站计算机监控系统网络结构２．1 集中式监控系统集中式监控网络结构是基于现场总线联接的实时通讯网络,如图1所示.因其一般只设一台计算机对全厂进行集中监控,故称集中式监控系统.这种系统的特点是不设采用计算机的现地控制级设备,所有监控功能在一台主机上运行.因而只要计算机一出故障，整个控制、监测系统就瘫痪，只能改为手动运行,可靠性低。
其次,所有信息都在主机上处理,监控性能也受限制。
但这种系统简单、造价低、少,只适用于对监控要求不高的小型水电站综合自动化系统。
XX2.2分层分布式监控系统分层控制方式是将整个按控制的性质、复杂的程度和组织结构分成不同的层，由**层来完成分配给他们的监控功能，**层之间有一定的制约和协调关系。
水电站的控制对象主要是水轮发电机组、开关站、公用设备、闸门等。
按控制对象设置单独的控制,称作现地控制单元。
电厂控制层也设计算机,负责一些全厂性功能.电厂控制层本身也可以是一个功能分散的系统,有多台计算机组成.当某个控制单元发生故障,只影响到该部分设备,而不会影响到整个电厂的运行。
由于分层分布式监控系统的以上优点,近年来**设的水电站监控系统几乎都采用这种方式。
随着水电站计算机监控技术的,在分层分布式监控系统中,常用的网络结构有以下几种：XX2。
2。
1 工控机分层结构图２为采用工控机上以太网方式，为全、分层、分布式结构,ＰLC、采样装置、温度巡检、励磁、调速器等设备通过工作站与上位机系统通信。
关于水电厂计算机监控系统的结构模式分析
关于水电厂计算机监控系统的结构模式分析摘要：本文针对水电厂计算机监控系统的结构模式进行分析和研究。
关键词：水电厂计算机监控系统；结构模式一、PC+PLC结构的控制系统图1在水电厂计算机监控系统中，PC+PLC结构控制系统得到了较为广泛地应用，它的技术也越发成熟，但是针对它本身赋有的特点以及功能就不在本文做阐述了。
当前，PLC技术的发展速度越来越快，而这种发展速度是建立在此结构模式技术的改革上而实现的。
在这种控制方案中，Windows NT可以作为系统软件的平台，而IO板卡和IO接线端子板是通用的，主要负责与工业控制现场沟通和联系，所采集出来的输入信号通过Soft PLC运行系统进行处理，在Soft PLC 运行系统的前提下，Soft PLC开发系统所编写的控制应用程序被实施执行，最后将处理完成的信号输出到本地控制现场，从而使相应的本地控制功能得以完成。
图21.图1中取消了硬PLC，它的硬件功能已经在图2IPC的硬件得以最大化实现，相关的软件功能也通过IPC上的软件得以实现。
2.PLC技术的控制方案在现场总线技术中发挥着重要的作用，这样的话，水电厂现场控制设备在更新和维护过程中就会更为方便快捷，同时对于智能化、数字式的仪器、仪表设备也能够产生很好的作用，从而使控制现场出现更多的控制系统风险，对于分布式控制的实现也能够发挥一定的作用。
除此之外，软PLC技术还存在以下几个优点：1.产品在开发过程中的时间有所缩短，从而使编程、调试和维护更为方便。
2.通用性和兼容性都在产品中有所具备，那么即使IPC或者EPC不同，但是在运行中的Soft PLC也是相同的。
3.性价比高,由于Soft PLC共享IPC或EPC上的硬件和软件资源,从而使Soft PLC的生产成本和运行成本较低。
而Hard PLC本身由CPU、Memory、Power 和I/O Port等组成,其开发和生产周期长,生产成本和使用成本高,从而导致了Hard PLC价格昂贵。
水电厂电气自动化监控系统功能分析
02
系统概述
系统定义与特点
• 水电厂电气自动化监控系统是指对水电站电气设备进行远程监控、调节、保护和管理的自动 化系统。该系统能够提高水电站的运行效率、稳定性和可靠性，降低运行成本，减少人工干 预，并为电力系统的安全稳定运行提供保障。
系统组成与结构
• 水电厂电气自动化监控系统通常由数据采集、数据处理、数据 传输和人机界面等部分组成。数据采集部分负责实时监测水电 站电气设备的状态参数，如电压、电流、功率因数等；数据处 理部分对采集数据进行处理和分析，如故障诊断、电能质量分 析等；数据传输部分将处理后的数据传输到人机界面，以便操 作人员查看和监控；人机界面部分提供可视化界面，方便操作 人员对电气设备进行远程监控和管理。
系统主要功能模块介绍
实时监测
对水电站电气设备的运行状态进行实时监测，包括电流 、电压、功率因数、电能质量等参数，及时发现异常情 况并采取相应措施。
远程控制
通过自动化监控系统，操作人员可以在远程对电气设备 进行控制和调节，如开关机、调节水位等，提高水电站 的运行效率和管理水平。
故障诊断
系统能够根据监测数据对电气设备进行故障诊断，提前 发现潜在的故障和隐患，避免设备损坏和意外停机。
04
监控与控制功能
监控功能实现方式
01 实时数据采集
系统通过传感器和数据采集模块，实时采集水电 站电气设备的电流、电压、功率等运行参数。
02 画面监控
监控系统将采集到的数据以图形化界面展示，包 括实时趋势图、历史数据查询等。
03 故障预警
系统根据采集到的数据，进行故障预警判断，当 发生异常时，及时进行声光报警。
实时数据采集
系统实时采集水电厂的电气运行 数据，包括电流、电压、功率因 数等参数，以及设备运行状态等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
小浪底水电厂 河南省洛阳市以北； 长期有效库容51亿m3； 引水式电站； 6台30万KW混流机组； 总装机180万kW； 年均发电51亿kW·h。
意大利英波吉罗公司承建大坝工程；德国旭普林公司为责任方的中德 意联营体中标承建泄洪工程；法国杜美兹公司为责任方的小浪底联营体中 标承建引水发电设施工程；水轮机由美国VOITH公司制造，发电机由哈尔滨 电机和东方电机股份有限公司联合制造；机电安装工程由水电十四局、水 电四局、水电三局组成的FFT联营体中标。
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、水电厂计算机监控系统的基本类型
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、水电厂计算机监控系统的基本结构
基本结构类型
1
2
3
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
江西省赣江中游万安县； 大坝全长11 04 m； 最大坝高68．1m； 总库容22．16亿m3。 装机容量510万kW； 初期装机 410万kW； 年发电量11．50亿kW· h。
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
3
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
3
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
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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
水电厂计算机监控系统
主讲：许 翔
贵州水投能源开发有限责任公司 平寨电站运行分公司
第二章：水电厂计算机监控系统的结构与功能
一
二 三 四
计算机监控系统的基本类型 计算机监控系统的基本结构
计算机监控系统的基本功能
计算机监控系统的性能指标
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
CASC: Computer-Aided Supervisory Control 计算机辅助监控系统
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
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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。
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
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
三、水电厂计算机监控系统的基本功能
一、数据采集功能
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
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： 闸门开度 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
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
大广坝水电厂
海南省东方市境内昌化江中游河段，最大库容17．1亿 m3， 电厂装有4台6万 kW混流式机组，设计年发电量5.04亿kW· h。 工程于1990年6月正式开工，1993年第一台机组发电，1995 年竣工。
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
万安水电厂
CRT1
CRT1
打印机1
打印机2
CRT2
键盘1 键盘2 打印机
CRT2
键盘1 键盘2 打印机
双机切换装置 主控计 算机站1 主控计 算机2 工程师 工作站
通信工 作站
操作员 工作站1
操作员 主机站2
#1机组 LCU
#1机组 LCU
#1机组 LCU
#1机组 LCU
#1机组 LCU
#1机组 LCU
水口水电厂计算机监控系统结构图
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； 主控机机故障时人工投入。
• 热备用（Hot StandbБайду номын сангаас）
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。
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
实例：集中式计算机监控系统 新安江水电厂早期采用的单计算机系统 机型：DJS-131 字长16位 内存32KB 美国的石河段水电厂 装机11台 总容量1300MW 1977年装设了一台PDP-11/35小型计算机 字长16位 内存80KB 美国田纳西州的拉孔山抽水蓄能水电厂 一套计算机系统 4台425MW抽水蓄能机组
解决办法：将主机的任务分散到多台计算机中去
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
开放式分层分布监控系统
(1) 问题的提出： 随着装机容量越来越大，功能越来越复杂，计算机系统的 规模也越来越大。由单一厂商包揽控制系统的全部硬件和软件 已越来越困难。 随着生产技术的发展，原有计算机监控系统的规模和功能 也需要扩充，新增加的硬件设备如何与原有系统接口就是个大 问题。 随着系统的扩充，有时需要开发一些新的软件，原有软件 怎么办，能不能保留，如何接口，都是需要解决的问题。
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。
1
取消常规设备的全计算机监控系统 特 点：取消全部常规设备
适用对象：新建大、中型水电厂
典型应用：隔河岩水电厂
五强溪水电厂
小浪底水电厂
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
隔河岩水电厂 最大坝高151m； 坝顶长653．5m； 坝顶高程206m； 正常蓄水位为200 m； 总库容34亿m3； 4台30万kW机组； 年发电30.4亿 kW·h。
问题的提出 • 基本特征 • • • 基本结构
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
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
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
（5）梯级调度层
制定发电计划，实现负荷 频率控制，协调各梯级电厂的 运行。
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
分层分布式计算机监控系统
简单的分层分布式监控系统
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
3
分层分布式计算机监控系统 点：主控机1～2台 双机互为备用
简单的分层分布式监控系统 特
应用范围：机组台数较少的电厂 存在问题：主机承担的任务过多
机组台数少，容量小、主接线简单的小型水电厂
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
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。
备用方式
• 温备用（Warm Standby）
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
2
分散式计算机监控系统
问题的提出 基本结构
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
2
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；
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
改进：总线型分散式计算机监控系统
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
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
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
实例：葛洲坝二江电厂分散式计算机监控系统
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
2
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
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
一、水电厂计算机监控系统的基本类型
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。