1、水电站综合自动化系统(监控系统)
水电站自动化系统与计算机监控技术精品PPT课件
总体结构
开放式结构 分层分布式结构
开放式系统
装机容量 系统规
扩大
模变大
采用不 同厂商 的产品
接口问 题如何 解决?
开放式计算机系统应运而生
特点
体系结构模块化 模块接口标准化 功能处理分布化 应用软件的可移植性 不同系统之间的相互操作性
水电站的监控系统构成一个分层控制结构是合理 的
发电、输电生产是一个综合复杂的过程
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
分
息传输，提高了系统的可靠性。
层
即使系统的某个部分因发生故障而停止工作，系统的其
控
他部分仍能正常工作，分层之间还可以互为备用，从而 大大地提高了整个系统的可靠性。
制
方
需要传送的信息量减少，敷设的电缆也大大减少，有利于
式
减少监控系统设备的投资。
的
可以灵活地适应被控制生产过程的变更和扩大，可实施分
优
阶段投资，提高了系统的灵活性和经济性。
自诊断与自恢复功能 人机接口功能 保护功能 控制与调节功能 数据处理功能 数据采集功能
现地控制单元（LCU）的主要功能
现地控制单元层（LCU）的主要组成部分
1 PLC：可以对电站开关量或模拟量的采集与控制； 2 智能电参数测量仪：可代替交直流电量变送器； 3 温度巡检仪：用于测量轴瓦、定子铁芯、风冷等的温度 4 微机准同期装置：完成发电机自动同期并网； 5 微机调速器：调节水轮发电机组在各种工况下运行。 6 微机保护装置：完成机组、升压站及公用设备的保护。
浅析水电站综合自动化监控系统设计与应用
浅析水电站综合自动化监控系统设计与应用摘要：水电站自动化程度是水电站现代化建设的重要指标之一，也是水电站安全运行不可或缺的保证。
随着技术和信息技术的飞速发展，水电站自动化系统也得到了升级。
鉴于此，简单介绍水电站综合自动化监控系统，分析研究其具体应用情况，为相关工作者提供参考借鉴。
关键词：水电站；综合自动化；监控系统引言:电力资源作为人们日常生活离不开的重要能源，其重要性日渐突出。
为了确保电力资源的有效供应，我国兴建了很多水电设施。
但是经过长年的运转，水电站的很多设备都存在老化陈旧、故障频发等问题，不仅本身的电能供应质量较差，无法满足当今电力市场的需求，而且自动化水平较低，严重制约着水电企业的发展。
因此，对水电站进行综合自动化系统的改造具有重要的现实意义，不仅可以提升发电的电能质量，而且有助于帮助电力工作者及时发现电力生产过程中的安全问题，消除了电力生产隐患。
1水电站综合自动化监控系统概述1.1水电站综合自动化监控系统利用水流的作用，推动水力机械水轮机进行转动，从而将水流产生的机械能转化为电能，这就是水力发电的过程。
作为一项综合系统工程，水电站的最大作用就是实现水能转换成电能，实现为用电客户供应电力。
在水电站中设置综合自动化监控系统，借助计算机监控系统，以及一些相关的辅助监控设备、水文自动测报系统以及电气监控设备等，可以实现对整个水电站的水文测报、工程监视、负荷的合理分配，以及在输电线路运行全过程的自动监控，帮助水电站的工作人员对水电站的运行情况有全面的了解，提高其工作效率，确保水电站的正常运行，满足用电客户的用电需求。
1.2水电站自动化监控系统的组成根据计算机监控系统在水电站综合自动化监控系统中的作用不同，可以分为以下三种组成模式：(1)以计算机监控系统作为辅助监控的综合自动化监控系统，主要的操作均由常规的自动化装置来完成，而自动化监控系统仅用作对水电站运行情况进行相关数据的采集和处理工作。
在该种模式下，如果自动化监控系统出现了问题，无法正常运行时，水电站的其他自动化装置仍可以正常工作，确保水电站的正常运行。
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。
水电厂SIS系统
水电站自动化监控系统系统介绍概况:为了适应电网发展、技术进步的需要，满足设备更新、改造要求,开发水电厂计算机监控系统以实现全厂和开关站主要设备的安全监控、经济运行和实时管理等功能，不但将使全厂的综合自动化水平大大提高，而且能改善劳动条件，取得显著的经济效益。
监控系统设计原则:1．按照全厂综合自动化以计算机监控为主、常规控制为辅的指导思想进行总体设计和系统配置，使计算机在水电厂的应用达到一个新的水平。
2．对于梯级电站，在梯级电站计算机监控系统之间进行通讯；从安全性和经济性的角度实现部分梯级调度的功能。
3．系统应高度可靠、高度冗余，不但其本身的局部故障不会影响现场设备的正常运行，而且系统的M T B F等各项指标均达到部颁"水电站计算机监控系统设备技术要求"的规定。
4．系统配置和设备选型应符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术。
5、全分布开放式系统，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护用户的投资。
分布式数据库及软件模块化、结构化的设计，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充。
6.实时性好，抗干扰能力强。
7．人机接口功能强，操作方便。
系统结构及配置说明1.系统结构1.1分布式开放系统（1）主计算机——管理全厂的自动化运行控制。
即全厂经济运行（E D C）、自动发电控制(A G C)、自动电压控制（A VC）、历史数据保存、运行报表打印、与外系统的通讯等。
（2）值班员工作站——作为运行人员与计算机系统的人机接口，完成实时的监视与控制。
（3）当地控制单元L C U——实现对当地生产对象的监控。
每个L C U单元，完成L C U的运行管理和控制，并同主服务器进通讯，实现开放式全分布系统的数据库分布，并实现L C U上网。
（4）所有上述计算机都按I E E E 802.3 E t h e r n e t标准联成网络，网络介质则采用同轴电缆(或光纤电缆)。
（5）所有上述计算机都采用开放系统的操作系统UNIX，图形系统符合X-Window标准,网络协议为T C P／I P。
水电站计算机监控系统
高效的、经济的实现集中控制和远方控制
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特点：
可以模拟各种复杂的控制规律，实现系统高质量的控制效 果，同时可以不改变控制设备而修改控制结构和参数；
具有记忆和判断的能力，能综合生产过程中的各种情况， 作出最佳选择，实现最优控制；
按水电厂控制层次和对象设置电站级（上位机）和现地控制单元 （LCU）级
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计算机监控系统作用 一、监视 信息由下至上， 利用各种传感器、变送器收集设备的运行信息，
这些信息一般可以分为模拟量信息、开关量信息、温度量信息（脉冲 量信息、数码信息）等，通过I/O接口，将数据送入计算机，计算机 进行相应的处理，送到运行人员工作站、现地操作屏供运行人员监视。 二、控制 信息由上至下，运行人员通过工作站、现地监视屏发布操作命令， 命令经过计算机判别，再通过I/O接口，将控制输出传递给出口继电 器，出口继电器驱动现场自动化设备如电磁、电动设备、现地自动装 置等等。
从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地
应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，
其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。
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UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类：
后备式UPS：具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要 的功能，有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正 弦波；
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自动发电控制AGC
水电站监控系统
水电站监控系统随着科技的不断发展和电力需求的增加，水电站作为一种清洁、可再生能源的重要来源，扮演着越来越重要的角色。
为了确保水电站的安全运行和高效发电，水电站监控系统的设计和实施变得至关重要。
本文将详细介绍水电站监控系统的特点、架构、功能以及未来发展趋势。
一、水电站监控系统的特点水电站监控系统是一种高度智能化的工程管理系统，具有以下几个主要特点：1. 高度自动化：水电站监控系统集成了传感器、仪表及自动控制装置，能够自动检测和控制水电站各个部分的运行状态，大大提高了运行效率和安全性。
2. 远程监控：水电站监控系统允许操作人员通过远程监测界面实时监控水电站的运行情况，通过云计算技术，可以实现实时数据的传输和分析，为决策提供准确可靠的数据支持。
3. 多样化的监测功能：水电站监控系统能够监测水位、流量、水质、温度、压力等多个关键参数，并及时报警和采取相应措施，预防意外事故的发生。
二、水电站监控系统的架构水电站监控系统的架构分为硬件和软件两个层面，下面将分别介绍：1. 硬件架构：水电站监控系统的硬件包括传感器、仪表、自动控制装置、通信设备等。
传感器负责采集水电站各个环境参数的数据，仪表用于测量和显示数据，自动控制装置负责根据预设参数自动控制设备运行状态。
通信设备用于将数据传输给监测中心。
2. 软件架构：水电站监控系统的软件由监测中心、数据处理与分析模块、报警模块等组成。
监测中心是系统的核心，接收和显示水电站的实时数据，数据处理与分析模块负责对数据进行处理和分析，报警模块会在系统检测到异常情况时及时发出警报。
三、水电站监控系统的功能1. 实时监测和数据采集：水电站监控系统能够实时监测水电站的运行情况，并采集关键参数的数据，如水位、压力、温度、流量等。
2. 远程控制：操作人员可以通过远程监控界面对水电站进行远程控制，包括设定参数、开启或关闭设备等。
3. 故障诊断与预警：水电站监控系统能够通过对实时数据的分析，及时诊断出设备故障或异常情况，并发出预警，使运维人员能够迅速采取措施。
水电站自动化实时监控系统研究
水电站自动化实时监控系统研究摘要：水电站作为清洁能源的重要来源，在能源供应中占据着重要地位。
为了提高水电站的运行效率、安全性和可靠性，自动化实时监控系统被广泛引入。
本文以水电站自动化实时监控系统为研究对象，探讨了其在实时数据采集、远程操作、故障预测、数据分析等方面的应用和优势。
通过案例分析，论文详细阐述了该系统如何提升发电效率、优化维护策略、驱动数据决策以及增强安全可靠性。
关键词：水电站；自动化；实时监控系统引言：水电站作为一种可再生的清洁能源，对于满足能源需求、减少环境污染具有重要意义。
然而，随着能源需求的不断增加，水电站的高效运行和管理变得尤为关键。
自动化实时监控系统作为一种先进的技术手段，为水电站的运营和管理带来了新的机遇。
通过实时数据采集、远程操作、故障预测、数据分析等功能，该系统能够提高发电效率，降低维护成本，优化运营决策，并增强水电站的安全性和可靠性。
本文旨在深入研究水电站自动化实时监控系统的应用与优势，为水电站的可持续发展提供有益的参考。
一、水电站自动化实时监控系统设计1.传感器和测量设备在水电站自动化实时监控系统的中，关键的传感器和测量设备发挥着重要作用。
水位传感器用于精确测量水库或水池的水位变化，流量计用于监测水流速率，压力传感器监测水压变化，而温度传感器则实时监测水温以及设备工作温度。
这些传感器所提供的数据通过数据采集和处理单元进行处理，为操作人员提供必要的信息，以实现水电站系统的高效运行和安全监控。
2.执行器和控制设备在水电站自动化实时监控系统的设计中，涉及多种关键的执行器和控制设备，以确保系统稳定运行。
电动阀门、闸门和控制阀等装置用于精确调节水流量，以满足不同负荷要求。
发电机控制器负责管理发电机的启停和负荷调节，确保发电机在合适的时机以及负荷下运行。
调速器则用于调整水轮机的转速，以适应不同水流条件。
为了保障系统的安全性，安全断路器是不可或缺的组件，它能够有效地防止过载和短路情况，从而防止设备损坏或故障。
水电站综合自动化系统(现地控制单元)
⑦数据通信
a．完成与电站控制级的数据交换，实时上送电站控制 级所需的过程信息，接收电站控制级的控制和调节命令。
b．接收电站的卫星同步时钟系统(GPS)的信息，以保 持与电站控制级同步。
c．与调速器、励磁系统、机组保护设备，及与微机温 度巡测装置、微机自动准同期装置之间留有串行通信接口。
⑧自诊断功能
机组的顺序控制 数据采集 事件顺序记录（SOE） 输出控制功能 水机保护功能
PLC
触摸屏
交流数据采集 为机组出力提供 可靠数据
交流 采样
机组 LCU
通讯 管理机
同期 单元
双供电 装置
就地显示 控制操作
为PLC、自动化元件 提供可靠工作电源、 冗余配置，宽限输入， 隔离输出
智能设备的通信处 理如： 励磁系统、调速器 系统、温度采集、 转速测控、保护装 置、交流采样、同 期装置
计算机监控部件和模件，所有I／O模板都是智能模板， 板上带有处理器，做到了智能分散，功能分散，危险分散的 计算机监控系统，单一处理器失效只能导致单一功能失效， 不会影响系统其他功能，从而提升整体系统可靠性与可用性 的目的。大大提高了系统的可靠性，可用性，缩短了平均检 修时间。
2、机组LCU构成及组屏方式
MZ-10同期表
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
线路 无压指示
电源
重庆新世纪电气有限公司
非同期闭锁装置
⑤测量
对电站的电量、非电量等的信息均由现地控制单元采集， 由在现地控制单元液晶触摸屏和操作员工作站显示。另外， 为便于运行人员监视，可在机组LCU屏设有简化的模拟仪表， 包括有功功率表、无功功率表、电压、频率、电流表等
1、机组LCU功能
水电站综合自动化系统(现地控制单元)
④交流采样装置
EDCS-81A0
三相电压 三相电流 有功功率 无功功率 功率因数 支持模拟量输出（可选） 标准RS485通讯端口 支持MODBUS通讯协议
⑤同期装置
EDCS-81D0
自适应差频、同频同期 自适应系统接线形式 模糊调频调压方式 纯硬件闭锁
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
双100M以太网接口 双CAN总线 8个复用型串口 2KV通道隔离、浪涌保护 支持双机冗余 双以太网等网络通信工作方式 交直流供电模式 掉电报警功能 无扇散热 1U_19”标准机箱
三、开关站及公用LCU功能及配置
1、开关站及公用LCU功能 2、开关站公用LCU构成及组屏方式 3、开关站公用LCU主要设备
⑥机组控制单元顺序控制
机组运行工况有发电、调相和停机三种，工况转换方式有 发电转调相、发电转停机、停机转发电、停机转调相、调相转 发电机和调相转停机。
正常停机时，采用电气制动和机械制动混合制动方式，机
组电气事故停机时则将电气制动闭锁，只采用机械制动。
机组紧急停机控制命令与事故停机命令具有最高的优先权。 机组紧急停机顺序操作由安全装置自动启动或机组LCU屏上的 机组紧急停机按钮控制，作用于机组直接与系统解列并停机等 操作。机组电气保护作用于机组事故停机，与系统解列并停机。 机组机械保护作用于机组停机，应先减负荷至空载，然后与系 统分列。反映主设备事故的继电保护动作信号，除作用于事故 停机外，还应不经LCU直接作用于断路器和灭磁开关的跳闸回 路；机组辅助设备起动／停止控制；
MZ-10同期表
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
线路 无压指示
电源
重庆新世纪电气有限公司
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
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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
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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。
水电站综合自动化装置原理及应用课件
发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，水电 站综合自动化装置将更加智能化，
能够自适应地调整运行参数和控 制策略。
集成化
未来水电站综合自动化装置将更加 集成化，能够实现多系统的整合和 统一管理，提高水电站的运营效率。
远程化
随着通信技术的发展，水电站综合 自动化装置将能够实现远程监控和 控制，方便远程管理和维护。
致设备运行异常。
传感器精度下降或失效， 导致数据采集不准确。
控制软件出现错误或崩 溃，影响装置的正常运
行。
解决方案
通信故障解决方案
检查通信线路是否正常，检查接口连接是否牢固，更新通信协议或更 换通信模块。
电源故障解决方案
配置稳定的供电电源，安装不间断电源(UPS)以应对突发断电情况， 定期检查电源线路和设备。
传感器故障解决方案
定期校准传感器，确保其精度；使用冗余设计，当某个传感器失效时， 其他传感器仍能提供备用数据。
软件故障解决方案
定期更新软件版本，修复已知的漏洞和错误；建立软件容错机制，当 软件出现异常时，能够自动切换到备用程序或重置状态。
04 水电站综合自动化装置的 维护与保养
日常维护
每日检查
检查装置的外观、连接线 和仪表是否正常，确保没 有异常情况。
02 水电站综合自动化装置的 应用
在水轮发电机组中的应用
自动化控制
水电站综合自动化装置能够实现水轮 发电机组的自动化控制，包括机组的 启动、停止、调节和故障处理等操作 。
监测与诊断
装置实时监测水轮发电机组的工作状 态，如发现异常情况，及时进行报警 并诊断故障原因，提高机组的可靠性 和安全性。
4、水电站综合自动化系统(基于PLC的辅助设备及机组的自动控制)
2、集水井排水装置机构系统图
右图为采用卧式 离心水泵的集水井排 水装臵机械系统图， 为了实现对水泵电动 机的准确可靠地控制， 设臵了两类水位信号 器:一类为提供节点信 号的水位信号，另一 类为水位变送器，基 于PLC的集水井排水装 臵的自动控制原理图， 如图5所示。
RUN 检查各路输入 事故处理 水 位 不 于 作 小 工 泵 启 水 动 位
M1=1 气压不大 于极限值 Y M2=1 Y N
Y
M1=0
M2=0
Y
启 空 机 延 继 器1 动 压 和 时 电 T N
显示水位及 各种开关量状态
T2 延时到 关闭无负荷启动阀 显示各种状态量 END
PLC进入运行状态，先检测各状态开关量，如发现各 种事故，则对应做出各种事故处理，例如发现空压机排气 管温度过高时，则作用空压机停机。如检测到LCU传送来 手动开停空压机信号，则作对应的信号处理，另外定时作 排污处理。 当PLC检测到储气筒气压小于正常下限值时，则臵中 间继电器Ml=1，当检测到储气筒气压比极低值低时(此值 对应于备用空压机投入值)则臵M2=1， Ml和M2如果设臵为 “1”则一直保持为此状态，直到储气筒的气压恢复到正常 上限值时，才重新被臵为0。Ml、M2的状态如下图所示。
蝶阀自动控制液压机械系统图
1、蝶阀开启自动控制
蝶阀开启必须具备下列 条件: a、水轮机导叶处于全关位臵， 其主令开关接点闭合; b、蝶阀在全关位臵f其端节 点位臵闭合; c、机组无事故，停机继电器 未动作; d、蝶阀关闭继电器未动作。
蝶阀开启操作方框图
2、蝶阀关闭自动控制
蝶阀关闭命令脉冲，可由 手动操作控制开关发出，亦可 作为机组操作程序之一，由控 制发出。当机组发生事故调速 系统又失灵时，还可由紧急事 故保护引出继电器发出。关阀 命令发出后，控制程序按规定 的关阀顺序进行操作。首先电 磁配压阀1YDV吸上，切换油路。 在压力油作用下锁链拔出，旁 通阀打开，总油阀OV也打开， 这个操作过程与开阀操作相同。
水电站自动化的内容
水电站自动化的内容一、水电站自动化的意义1.提高生产效率。
水电站通过自动化系统可以实现对水电站设备和系统的实时监测、控制和优化，提高设备的利用率和运行效率，降低运行成本，提高生产效率。
2.提高发电效率和稳定性。
水电站自动化系统可以实现对水电站整个发电过程的智能监控和调控，及时发现问题并采取措施，提高发电效率和稳定性。
3.降低运行成本。
水电站通过自动化系统可以实现对水电站设备和系统的智能管理，对设备进行有效的维护和保养，减少停机时间和维修成本，降低运行成本。
4.提高安全生产水平。
水电站自动化系统可以实现对水电站设备和系统的实时监测和智能保护，预防设备故障和事故的发生，提高水电站的安全生产水平。
5.满足现代化生产要求。
随着信息化技术和智能化技术的发展，水电站需要不断提升自身的管理水平和技术水平，实现现代化生产要求。
二、水电站自动化的技术体系水电站自动化系统主要由监控系统、控制系统、保护系统和调度系统等组成。
1. 监控系统是水电站自动化系统的基础，主要用于实时监测水电站的设备和系统运行状态，收集设备运行数据，分析设备性能指标，为运行管理决策提供数据支撑。
2. 控制系统是水电站自动化系统的核心，主要用于对水电站设备和系统进行智能控制，实现设备的自动化运行和优化调控。
3. 保护系统是水电站自动化系统的重要组成部分，主要用于监测水电站设备和系统的运行状态，及时识别设备故障和事故，并采取保护措施，防止事故扩大。
4. 调度系统是水电站自动化系统的管理平台，主要用于水电站设备和系统的运行调度，协调水电站各部门的工作，提高水电站的生产效率和运行稳定性。
水电站自动化系统还可以与企业信息系统、智能仪表系统、远程监控系统等进行联网，实现水电站生产管理的信息化和智能化。
三、水电站自动化的发展现状目前，我国水电站自动化技术已经取得了一定进展，在大中型水电站和新建水电站中广泛应用，取得了较好的效果。
水电站自动化技术主要表现在以下几个方面：1.监控系统。
某水电站综合自动化系统设计
某水电站综合自动化系统设计摘要：对某水电站综合自动化监控系统的几个主要问题，包括系统硬件结构与配置，机组lcu配置主要功能、现地控制单元、开关站及公用控制单元等进行介绍。
可供中小型水电站综合自动化系统设计参考。
关键词：水电站自动化系统设计中图分类号：tv742 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-545-02一、工程概述某水电站装机3x1000kw，两台s11-2500主变（38.5/6.3kv），一台s11-800近区变（10.5/6.3kv），两台厂变， 35kv出线一回至某变电站。
水电站自动控制改造采用计算机综合自动化系统，按无人值班少人值守方式改造。
整个系统采用全开放的分层分布式系统结构，具备通讯调度的功能，同时预留远方调度、大坝测控系统、等通信接口。
可实现遥测、遥信、遥控、遥调功能。
二、系统结构及配置1、系统结构方案按照水电站计算机监控系统的改造原则和功能设置，为保证计算机监控系统具有安全可靠，经济实用、技术先进功能齐全和便于扩充等技术性能，实现电站无人值班（少人值守）运行的目标，水电站计算机监控系统采用分布式系统总线式网络结构，各单元采用标准模块，既便于功能和硬件的更新和扩展，又方便日常运行的维护。
2、厂站层结构及配置水电站计算机监控系统控制中心设备包括二台主机兼操作员工作站，二机互为冗余热备用，作为电站的控制中枢；一台通讯工作站；一台a4黑白激光打印机；一套网络设备；一套语音报警设备。
（1）主机兼操作员工作站电站控制级配置二台主机兼操作员工作站。
二台主机兼操作员工作站负责全厂的安全监视、控制操作、自动发电控制、自动电压调整、对各lcu及外部系统实时数据的采集和历史数据的处理（包括运行报表、设备档案、运行参数等）、人机对话（包括对运行设备的监视、事故和故障报警，对运行设备的人工干预及各种参数的修改和设置等）、时钟同步和通信管理功能。
（2）通讯工作站用于调度通讯和水情预报，具体配置同操作员工作站。
水电站自动化系统
浅议水电站自动化系统摘要：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。
为了提高电能质量和发电效率，需实现水电站系统的自动化。
本文阐明了水电站自动化系统的意义，探讨了综合自动化系统的设计。
关键词：水电站自动化系统设计水电站自动化就是要使水电站生产过程的操作、控制和监视，能够在无人（或少人）直接参与的情况下，按预定的计划或程序自动地进行。
水电站自动化程度是水电站现代化水平的重要标志，同时，自动化技术又是水电站安全经济运行必不可少的技术手段。
一、水电站自动化系统的意义（一）提高工作的可靠性水电站实现自动化后，一方面可通过各种自动装置快速、准确、及时地进行检测、记录和报警，既可防止不正常工作状态发展成事故，又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性。
另一方面，通过各种自动装置来完成水电站的各项操作和控制（如开停机操作和并列），不仅可以大大减少运行人员误操作的可能，从而也减少了发生事故的机会；而且还可大大加快操作或控制的过程，尤其在发生事故的紧急情况下，保证系统的安全运行和对用户的正常供电，具有非常重大的意义。
（二）提高劳动生产率、改善劳动条件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)。
（三）电力体制改革的必然要求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。
水电站综合自动化监控系统介绍
水电站综合自动化监控系统介绍一、概述我国小水电资源非常丰富，居世界第一，全国近1／2地域、1／3县和1／4人口主要靠中小水电供电。
但多数小水电站沿袭几十年来的一贯模式，采用常规设备与技术，自动化程度低下，元器件繁多，体积庞大，操作复杂，维护困难，发挥不了应有的生产效益，也实现不了中小电网或地方电网的调度自动化。
发达国家小水电站技术和设备先进可靠，自动化程度高，实现无人值班。
发展中国家由于经济等原因，小水电站很少采用自动控制技术，即使有也大多从美国或欧洲国家进口。
近几年，国内不少厂家开发了小水电站的自动控制系统，并在经济发达的东部沿海地区得到了大力推广应用，但是，自动化这一先进的技术却无法在经济欠发达的西部地区得到推广，主要原因还是自动控制系统价格偏高。
分析价格，在目前采用的集成型自动控制系统模式下，降价空间已非常小，必须从设计的理念上进行创新，开发拥有自主知识产权且适合我国特点的小水电站新型监控设备，使性能和价格都可以满足经济欠发达的西部地区的小水电站要求，并为小水电代燃料生态保护工程和农村水电现代化提供技术支持。
二十世纪九十年代，随着计算机和信息产业技术的进步以及电力事业的蓬勃发展，对水电站自动化提出了越来越高的要求。
“无人值班（少人值守）”的工作自1994年开展已有十年，并取得了很大的成绩，30多个大中型水电厂已通过原国电公司组织的无人值班验收，电厂技术和管理水平大大提高，减人增效成果显著。
但对于国内已建和正在建设的大批中小型水电站由于资金原因以及缺乏可供选用的性能价格比合适的自动化设备，其自动化水平的提高和“无人值班（少人值守）”的实现还有很多工作要做。
水电站自动控制功能包括机组的数据采集和顺序控制、励磁、调速、自动准同期等，以及各设备的保护，再加上风、水、气、油、厂用电等辅设系统，中小水电站提高自动化水平，实现无人值班有重大的意义。
水电站微机综合发电控制系统就是在这样的背景下研制开发的，它是集计算机监控、数据采集与处理、顺序控制、励磁、调速、自动准同期、测速、功率调节、水机及电气保护等多项功能为一体的综合发电控制装置。
水电站自动化监控系统
水电站自动化监控系统随着工业技术的发展和社会的进步，自动化技术在各个行业得到了广泛应用，其中水电站也不例外。
水电站自动化监控系统的实施，大大提高了水电站的运行效率和安全性，本文将对水电站自动化监控系统的应用进行探讨。
I. 介绍水电站自动化监控系统水电站自动化监控系统是指通过计算机及相关设备，对水电站的运行状态、发电量、水位、温度等关键参数进行实时监测、数据采集和处理，并能自动控制水电站的运行模式。
通过实时监控水电站的运行情况，及时判断异常情况，确保水电站的安全稳定地运行。
II. 水电站自动化监控系统的优势1. 实时监测：水电站自动化监控系统可以在任何时间，实时监测水电站的运行状态，及时发现问题并采取相应措施，避免发生事故。
2. 数据采集与处理：系统可以全面采集和处理水电站的运行数据，形成数据报表，帮助管理者了解水电站的运行状况，做出科学决策。
3. 自动控制：系统可以自动控制水电站的运行模式，根据需求调整发电机的负载、水位的调节、闸门的控制等，最大限度地提高发电效率。
4. 远程监控：通过网络连接，水电站自动化监控系统可以实现远程监控，管理者可以随时随地监控水电站的运行情况，及时处理异常情况。
III. 水电站自动化监控系统的应用1. 水位监测与控制：通过传感器实时监测水位变化，并根据设定值进行自动控制，确保水位在安全范围内波动，以防止洪水或缺水现象的发生。
2. 温度监测与控制：利用温度传感器对水电站的温度进行监测和控制，以确保水电站各个设备的工作温度在正常范围内，避免设备过热引发事故。
3. 发电机负载调节：通过自动化监控系统，对发电机的负载进行实时监测和调节，保持发电机运行在最佳工况，提高发电效率。
4. 水电站设备故障诊断与处理：系统具备故障诊断功能，能够及时检测出设备故障，并发出警报，管理者能够及时处理，避免更大的事故发生。
5. 数据报表与分析：自动化监控系统可以采集大量运行数据，并生成相应的报表和分析图表，帮助管理者了解水电站的运行情况，及时制定改进方案。
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
水电站综合自动化系统的应用探讨
２ 应 用 实例
水电站综合 自动化系统利用远程监控终端采 集水 电站 的开关量信号 ，并经无线 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ通信传输 （ 按流量收费） 方 式传送到监控主机，完成对各水 电站开关量信 号的监视功
及时 、准确 、快捷地采集水情 ；另一方面还要通过计算机 在较短的时间内作出洪水预报 。该系统对水 电站 的防洪、
排 沙 、发 电 、调 峰 、调 频 、灌 溉 、航 运 、漂 木 等 均 有 十分 重 要 的 意义 。
（ １ ） 计算机监控 系统。计 算机监控 系统 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 以下几种模式 ：以
式水 电站的改造 ，可分别考虑第一、第二模式作 为过渡。 （ ２ ） 工业 电视监视 系统 。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 ，能实时对设 备进行控制 操作 ，从而提高 了设备远方操作安全性 、生产效率 和 自动 化水平 ，并在一定程度上起到安保 的作用 。工业电视 监视 系统可独立于计算机监控系统 ，水 电站建设时可先实施计 算机监控系统，以后再实施工业电视监视系统 。 （ ３ ） 消防监控系统 。通过设置在主／ 副厂房 、主变 区、 主要机电设备的重要部位 、油库 、主要建筑设施等场所的 探测器 ，消防系统能对水 电站主要场所实行 ２ ４ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不问断的
标。
（ ４ ） 基础 自动化元件及 自动装 置。①基 础 自动 化元件 是监视 水 电站 主／ 辅设 备 运 行工 况、判 断 和处 理 异常 状 态 、执行控制操作的耳 目和手脚 ，其运行状况直接影响着 机组及辅助设备的 自动控制和安全保护性能 。一般应 以国
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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)。
名称
DELL/HP DELL/HP
型号
数量
5 2 1 2 数据、WEB 短线猫
备注
操作员、厂长、通信
5
6 7 8 9
通信管理机
不间断电源 打印机 GPS卫星时钟 语言报警装置
EDCS-7960
5KVA A4激光
4
2 2 1
安装于LCU内
含共享器
EDCS-ESP
1
10
11 12 13 14
机组LCU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
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。
13、报表
• 提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制。 • 兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能， 包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。 • 支持图表显示自动刷新，可输出Excel文件格式。
• 具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能。
• 报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显 示、处理实时和历史数据。
8、系统结构的建立
• 系统非常易于扩展，它的 规模可以从单机系统，发 展多机系统，也可以从单 网络发展双网、环网系统。 以便最有效利用资源和提 供重要应用功能的硬件备 份。 • 系统更先进完备冗余结构， 可双端口、双协议、双软 件、双网、双机冗余。
9、回路单元的组态
• 提供所有自产单元的硬件 组态库，可直接调用。 • 可根据用户提供通讯规约， 创建相应的组态库文件。 • 可对回路中遥测、遥信量 设置相应的报警参数，如 越限、变位报警等 • 可根据外部情况任意变更 遥信量名称
10、报警处理
• 具备多媒体功能，具有语言编 辑和图像显示功能。 • 报警分类有顺序事件记录 （SOE）、模拟量越限、遥信变 位、设备状态变化、传输通道 状态。 • 报警方式可实现最新报警窗口、 设备或数据闪烁、事故推画面、 语音报警等。 • 报警数据的存储分类为报警总 表、遥信变位记录、遥测越限、 顺序事件记录（SOE）等，用户 可利用系统提供的工具方便的 进行分类检索和打印。 • 强大的分布式报警、事件处理， 支持报警、事件网络数据断线 存储，恢复功能。
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
4、软件功能 基本功能模块 • 扩展功能接口 • 保护定值的在线管理
• 录波数据管理分析
• 电能量实时采集管理 • 网络功能，基于Web的实时数据发布
5、基本功能模块 • 基于图形界面的支持环境 • 系统结构的建立及组态 • 报警处理 • 曲线棒图饼图
• 用户管理
• 报表
6、基于图形界面的支持环境
单计算机分层分布式结构主要设备表
序号 名称 型号 数量 备注
1
2
操作员工作站
串口卡
DELL/HP
CP-118U
1
1
光电隔离
3
4 5 6
CAN-bus卡
不间断电源 打印机 GPS卫星时钟
PCI-9820
1KVA A4激光
1
1 1 1
7
8 9 10
语言报警装置
机组LCU系统 机组保护系统 公用LCU系统
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
遵循标准
系统扩展性强。整个系统通过网络连接，各单元根据需要可 灵活配置。 主站常采用Windows多任务操作系统，人机交互界面友好，全 中文显示，可详细显示侧控保护信息.可进行参数设置、实时数据 显示、信道及系统状态监视，可本地遥控操作，使用方便，易于 掌握；系统功能齐全，包括数据采集、控制、微机远动等功能， 可以与管理信息系统(MIS)接口。系统中重要部分可双冗余配置， 在线自检、自诊断和恢复能力强，确保完善的系统。
主控层
通信层
现地层
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。
EDCS-ESP
EDCS EDCS-8100系列 EDCS
1
2 2 1 2台装机 2台装机
11
12
升压站保护系统
闸门LCU系统
EDCS-机系统分层分布式结构
它与单计算机分层分布式结构模式的最大区别在于水电厂 管理层的上位机由两台工业控制机组成操作员站1和操作员站2， 这两台工控机是以太网络方式互为主备用，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。这两台工 控机通过双机切换装置，实现对调度等的数据通信。 通信层采用了通信管理机或串口服务器负责通信转换和管 理，通过CAN或RS485或RS232通信负责与现地层各类设备进行连 接，实现数据通信。
• 本系统的主图形界面采用 Windows的多文档结构，提
供了方便灵活的图形绘制
工具，可以绘制出高精度 的美观复杂的图形。 • 内置强大的脚本系统，不 但可以实现图形界面的动 态控制，还可以实现对实 时数据的二次动态控制。
7、画面组态
• 提供了常用的图块库 • 可自己创建图块库， 不断丰富图块库，提 高工作效率。
现地控制单元的核心
发电机保护装置
自动准同期装置
交流采样装置