计算机监控系统系统功能和分层

计算机监控系统系统功能和分层3.2.1概述电站计算机监控系统无论网络结构采用何种方式，整个系统的设备可分为厂站控制级及现地控制级两层，厂站层系统设备包括：监控系统主机、操作员站、工程师站、培训工作站、通讯工作站、报表及电话语音工作站、外设服务器及外设、生产信息查询服务器、模拟屏驱动器及模拟屏及相关网络设备等；现地控制级设备包括：机组现地控制单元、全厂公用现地控制单元、开关站现地控制单元、泄水闸集中控制单元。

上述设备依据电站规模不同对设备配置有所不同，电站计算机监控系统功能由厂站层及现地控制级共同完成。

计算机监控系统控制调节方式分为控制方式和调节方式二类。

控制方式包括现地控制方式、厂站控制方式和远方控制方式；调节方式包括厂站调节方式和远方调节方式。

现地控制单元设有“现地/远方”切换开关。

在现地控制方式下，现地控制单元只接受通过现地级人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制及调节命令。

厂站级及远方级只能采集、监视来自电站的运行信息和数据，而不能直接对电厂的控制对象进行远方控制与操作。

在厂站级设有“电站控制/远方控制”软切换开关和“电站调节/远方调节”软切换开关。

当监控系统处于“电站控制”和“电站调节”方式且现地控制单元处于“远方控制”方式时，厂站级可对电站主辅设备发布控制和调节命令，远方级则只能用于监视；当监控系统处于“电站控制”和“远方调节”方式且有现地控制单元处于“远方控制”方式时，厂站级只能对电站主、辅设备发布控制命令，远方级则只能发布调节命令；当监控系统处于“远方控制”和“电站调节”方式且现地控制单元也处于“远方控制”方式时，远方只能对电站主、辅设备发布控制命令，厂站级则只能发布调节命令；当监控系统处于“远方控制”和“远方调节”方式且现地控制单元也处于“远方控制”方式时，远方可对电站主、辅设备发布控制和调节命令，厂站级则只能用于监视。

控制调节方式的优先级依次为现地控制级、厂站控制级和远方控制级。

3.2.2电站层功能（1）数据采集0）自动采集各现地控制单元的各类实时数据；0）自动采集来自远方调度的数据；0）自动采集电站独立于监控系统的其它系统数据信息；0）接收由操作员向计算机监控系统手动登录的数据信息。

（2）数据处理对每一设备和每种数据类型进行定义，用以支持系统完成控制、监视和记录。

数据处理的要求包括如下内容：A．据处理应满足实时性要求；B．对采集的数据进行可用性检查，对不可用的数据给出不可用信息，并禁止系统使用；C．对接收的数据进行报警处理检查,对采集的数据进行数据库刷新；D．形成各类报警记录并发出报警音响；E．生成各类运行报表；F．形成历史数据记录；G．生成趋势曲线图记录；H．形成分时计量电度记录和全厂功率总加记录；I．具有事件顺序记录及处理能力；J．事故追忆数据处理能力（包括记录事故时刻的相关量）；K．主、辅设备动作次数和运行时间的统计处理；L．向远方调度系统发送其所需要的信息。

1）模拟量数据处理应包括模拟量数据合理性检查、工程单位变换、模拟量数据变化（死区、梯度等检查）及越限检查等，并根据规定的格式产生报警和记录。

2）状态数据处理及记录根据规定的格式产生报警和记录。

状态量变化次数也应记录并归档。

3）事件顺序数据处理记录各个重要事件的动作顺序、事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质、并根据规定产生报警和记录。

4）计算数据A．功率总加；B．机组及输电线路电流和功率不平衡度计算；C．功率因素计算；D．脉冲累积、电度量的分时累计和总计；E．主、辅设备动作次数和运行时间等的统计；F．进行数字量、模拟量的计算，用于监视、控制和报警。

5）趋势记录应对电站的一些主要参数如机组轴承温度、轴承温度变化率、推力轴瓦间温差、油槽油温、机组有功及主变温度等实时数据进行记录，采样周期应分别在1～15s和1～10min之间可调，采样点应是可选及可重新定义的。

总点数应满足用户要求，每点记录值不少于600个。

记录应满足用图形显示及列表显示等方式的需要。

6）事故追忆数据处理对过程点实时数据进行事故追忆记录处理，其记录事故前后过程中的数据量不少于60个（记录格式待定）。

追忆数据点可增加、删减或重定义。

7）事故前后运行方式记录对事故前后电厂运行方式及主要参数应记录保存。

8）设备运行统计对电站主要设备的运行情况进行统计并归档，如发电机组和主变的运行时间、断路器的动作次数、泄水闸的开启孔数、开度及下泄时间等。

对间歇运行的辅助设备的运行状态进行监视和记录。

如压油泵、空压机、排水泵等的启动次数、运行时间和间歇时间。

（3）控制与调节运行人员可通过厂站级人机接口设备，完成对全厂被控设备的控制与调节。

通常计算机监控系统厂站层应具备下列控制和调节功能：1）一般控制与调节运行人员可通过厂站级人机接口设备，完成对全厂被控设备的控制与调节。

A．对机组的控制与调节z机组开/停机顺序控制（单步或顺序）、紧急停机控制；z点设备控制：对单个具备ON/OFF操作的设备实现ON/OFF控制操作，并须考虑安全闭锁（包括对出口断路器、隔离开关、接地刀闸、进水口闸门的远方落门等控制）；z给定值控制：机组的转速/有功功率、电压/无功功率和导叶开限应能按设定值进行闭环控制；z油、气、水系统的自动控制；z其它相关控制与操作。

B．对变电站或开关站断路器、隔离开关及接地刀闸的控制与操作，主变中性点接地刀闸的分、合操作；C．厂用或站用电设备的控制与操作；D．厂内公共设备（泵、阀）的控制与操作；E．泄水闸集控及其配电设备的控制与操作；F．其它相关设备的控制与操作。

对电站及泄水闸设备各种控制操作，系统应有操作条件和过程监视及操作故障处理能力（包括手动干预）。

2）自动发电控制A. 自动发电控制电站的自动发电控制应该充分考虑电站运行方式，应具有有功联合控制、电站给定频率控制、紧急调频控制和经济运行等功能。

其中：有功联合控制系指按一定的全厂有功总给定方式，在所有参加有功联合控制的机组间合理分配负荷。

给定频率控制系指电站按给定的母线频率，对参加自动发电的机组进行有功功率的自动调整。

紧急调频控制系指系统频率异常降低或升高时，自动发电控制应能够根据频率降低和升高的程度以及机组当前的运行工况，增加或减少全厂的出力，尽可能使电力系统的频率恢复到正常范围。

经济运行系指根据全厂负荷和频率的要求，在遵循最少调节次数、最少自动开、停机次数的前提下确定最佳机组运行台数、最佳运行机组组合，实现运行机组间的经济负荷分配。

在自动发电控制时，能够实现电站机组的自动开、停机功能。

自动发电控制应能实现开环、半开环、闭环三种工作模式。

其中开环模式只给出运行指导，所有的给定及开、停机命令不被机组接受和执行；半开环模式指除开、停机命令需要运行人员确认外，其他的命令直接为机组接受并执行；闭环模式系指所有的功能均自动完成。

AGC自动发电控制应能对电站各机组有功功率的控制分别设置“联控/单控”控制方式。

某机组于“联控”时，该机组参加AGC联合控制，处于“单控”时，该机组不参加AGC联合控制，但可接受操作员对该机组的其它方式控制。

B. 自动发电给定值方式自动发电给定值应有如下几种方式：z给定总有功功率；z给定日负荷曲线；z给定频率；z给定系统频率限值。

以上各种给定方式可包括电站和远方给定两种，各种方式的切换应该做到无扰切换。

C. AGC约束条件电站上、下游水位、下游水位单位时间内的变幅、机组气蚀区、机组振动区、机组最大负荷限制、机组开度限制、线路负荷限制、机组事故、机组的当前状态（健康状态、累计运行时间、连续停机时间、相应辅助设备状态）、带厂用电机组优先运行、全厂旋转备用容量、负荷调整频度最少、自动开停机频度最少、全厂耗水量最少、厂内机组事故情况下首先使用全厂旋转备用容量，同时根据情况决定是否采用冷备用机组容量。

其中机组气蚀区、机组振动区、机组最大负荷限制等是随水头变化的非线性函数。

不具备自动发电控制的机组应自动退出自动发电控制。

自动发电控制应允许运行人员通过人机接口投入或退出。

3）自动电压控制A．自动电压控制AVC对电站各机组无功功率的控制，应按机组分别设置“联控/单控”方式。

当某机组处于“联控”时，该机组参与AVC联合控制，当某机组处于“单控”时，该机组不参与AVC联合控制，但可接受其它方式控制。

AVC对机组的“联控/单控”控制方式可由电站或梯调操作员设定。

B．自动电压给定值方式自动电压给定值应有如下几种方式：z母线电压限值；z运行人员给定母线电压值；z运行人员给定无功设定值。

以上各种方式的切换时应该做到无扰切换。

当采用母线电压限值方式时，AVC应通过调整参加联合控制的机组的机端电压或无功功率，自动维持母线电压。

C．自动电压控制的约束条件自动电压控制的约束条件至少应该包括：z机组机端电压限制；z机组进相深度限制；z定子绕组发热限制；z转子绕组发热限制；z机组最大无功功率限制。

（4）人机接口及操作要求厂站控制级应提供人机接口功能，使电站的运行操作人员、维护人员和系统管理工程师，通过操作员站、工程师站及培训站等的人机接口设备，如显示器、通用键盘、鼠标以及汉字打印机等，实现对电站的监视、控制及管理功能。

其基本功能和操作要求如下：1）人机接口原则A．操作员只允许完成对电站设备进行监视、控制调节和参数设置等操作，而不允许修改或测试各种应用软件；B．人机接口应具有汉字显示和打印功能，汉字应符合中国国家二级字库标准；汉字输入至少应包括五笔、智能ABC汉字输入法等。

C．人机接口操作方法应简便、灵活、可靠。

对话提示说明应清楚准确，在整个系统对话运用中保持一致；D．应给不同职责的运行管理人员提供不同安全等级操作权限；E．画面调用方式应满足灵活可靠、响应速度快的原则；画面的调出应有自动和召唤两种方式，自动用于事故、故障及过程监视等情况，召唤方式为运行人员随机调用。

F．操作过程中操作步骤应尽可能少，但应有必要的可靠性校核及闭锁功能；G．任何人机联系请求无效时应显示出错信息；H．任何操作命令进行到某一步时，如不进行下一步操作（在执行以前）则应能自动删除或人工删除；I．被控对象的选择和控制中的连续过程应只能在同一个控制台上进行；J．运行人员应能根据操作权限在控制台方便准确地设置或修改运行方式、负荷给定值及运行参数限值等；K．运行人员应能根据操作权限完成参数设值及输入点状态设值。

2）画面显示运行人员应能通过键盘或鼠标选择画面显示。

画面显示功能应做到组织层次清晰明了，信息主次分明，美观实用；画面图符及显示颜色定义应符合相关规定。

屏幕显示画面的编排应至少包括时间显示区、画面静态及动态信息主显示区、报警信息显示区及人机对话显示区。

能显示的主要画面应包括各类菜单画面，电站电气主结线图（其中主要电气模拟量应能以模拟表计方式显示），机组及风、水、油系统等主要设备状态模拟图，机组运行状态转换顺序流程图，机组运行工况图（P-Q 图）、各类棒图、曲线图，各类记录报告，操作及事故处理指导，计算机系统设备运行状态图等。