第3章 水电站计算机监控系统的模式和配置=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
第3章 水电站计算机监控系统的模式和配置
第3章水电站计算机监控系统的模式和配置3.1水电站计算机监控系统的两种模式从国外水电站计算机监控系统发展的实践情况来看，大体上可分为两种模式。
一种是以原来传统上从事发电厂设备及其控制的公司，它们是从常规控制的方法为出发点逐渐将计算机技术应用到水电站的控制之中，称为专用型计算机监控系统（以下简称专用型系统）；另一种是原来从事计算机技术研究的公司，它们在将计算机推广到水电站控制的应用中，仍明显地保留了计算机控制的思维方法，并用这种方法来改造或适应水电站控制的要求，称为集成型或通用型计算机监控系统。
3.1.1专用型系统专用型水电站监控系统是在常规控制基础上，仍然保留集控台控制面板的模式，如强电控制、弱点选线控制、强电小型化等，仍然使用二次接线图的习惯，不需特别学习计算机编程，而采用梯形图的方法等。
这里主要是指利用大规模集成芯片或OEM模件，构成一种适合于水电站生产过程控制的专用计算机监控系统。
一般来说它不直接采用市场上的控制计算机。
3.1.2集成型系统集成型系统是一种所谓计算机化的水电站监控系统，计算机系统作为一项新发展起来的技术，它有一套全新的硬件和软件相结合而发挥强大功能的特殊结构，有一套不同于水电站常规方式的操作方法，它在构成系统时以最方便的方式接入计算机，最直接地发挥计算机的功能（市场上销售的计算机不需作重大技术改造，以集成的方法即可构成监控系统的方式）。
3.1.3 两种模式的比较上述两种典型方式从不同侧面反映了现代水电站控制技术的发展历程，都有其应用实例。
前一种系统及其相似系统都是1982年前后推出的，反映了当时技术发展的一种趋势，其主导思想是按照电站监控原有的要求和习惯，推出的一种“朴实”的监控系统，在系统的计算功能上能满足习惯性的控制要求。
由于全系统各种站（控制终端）均采用同样的模块，总备品备件的品种和数量都少，但这些备品备件必须由原供货厂家提供。
后一种系统由于直接采用通用的控制计算机和接口，国内较容易选购备品和进行维护。
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。
6《水电站计算机监控技术》课程标准
《水电站计算机监控技术》学习领域课程标准本课程标准由《水电站计算机监控技术》课程组与清江隔河岩电厂、漳河水电站及松滋洈水电站等单位相关技术人员联合开发制定。
《水电站计算机监控技术》学习领域课程标准以遵循职业性、开放性、实践性为原则，以“校企合作、工学结合”思想为指导，以通过完成整体化工作任务培养训练学生的“综合职业能力”为核心，以“工作内容”来组织课程内容为着眼点，以学习性工作任务为教学活动载体，使学生在尽量真实的职业情境中“学中做、做中学”。
一、学习领域定位1.本学习领域课程对应的职业典型工作任务本学习领域对应于本专业第九个典型工作任务，即水电机组及电力网自动化运行与调试。
2.本学习领域在课程体系中的地位与作用《水电站计算机监控技术》是小型水电站及电力网等专业的一门主干核心课程，本课程开设符合社会对小型水电站计算机监控岗位的人才需求，是发变电设备及系统综合应用知识的主要课程之一，是推行“多证制”之“水电站电气值班员”、“高级维修电工”等能力考核的必修课程。
在学生职业能力的成长中具有重要的地位。
《水电站计算机监控技术》课程与其他课程关系表二、学习（能力）目标1．专业专项能力：使学生获得必要的水电站计算机监控知识，学会计算机监控原理和流程，理解水电站计算机监控系统的结构组成、通信过程及原理，掌握水电站计算机监控系统的参数设置方法。
2．专业综合能力：学会常见水电站计算机监控的故障分析和排除，能够对监控系统的各个自动化装置进行操作，能够对整个系统进行运行、维护、检修，达到专业所要求的技能培养目标。
3．社会能力：具有良好的职业道德；具有刻苦钻研，好学上进的精神；具有良好的团队精神和协作能力；具有一定的创新能力。
三、学习（工作）内容四、学习领域设计（一）学习领域设计1．坚持工学结合开设课程。
本课程和行业岗位结合紧密，采用工学结合开发课程，内容选择先遵循行业标准，依据行业标准和岗位要求，以项目为导向，设计内容。
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统在当今的电力生产领域，水电站计算机监控系统扮演着至关重要的角色。
它就像是水电站的“智慧大脑”，对整个电站的运行进行全面、精确且高效的管理和控制。
想象一下，一座庞大的水电站，有着复杂的水轮机、发电机、变压器以及众多的辅助设备。
如果没有一个强大而智能的监控系统，要确保这些设备协调运行、稳定发电，并保障安全，那几乎是不可能完成的任务。
水电站计算机监控系统的首要功能是数据采集与监测。
它能够实时收集来自各个设备和传感器的大量数据，包括水位、流量、压力、温度、电压、电流等等。
这些数据就像水电站运行状况的“晴雨表”，反映着每一个环节的工作状态。
通过对这些数据的精准采集和分析，工作人员可以在第一时间了解到电站的运行情况，及时发现潜在的问题或异常。
除了数据采集，该系统还具备强大的控制功能。
它可以根据预设的策略和条件，对水电站的设备进行自动控制。
比如，当水位达到一定高度时，系统会自动开启水轮机进行发电；当电力需求减少时，又能适时调整机组的出力，以实现最优的运行效率。
这种自动控制不仅提高了发电的稳定性和可靠性，还大大减轻了工作人员的劳动强度。
在安全保障方面，水电站计算机监控系统更是发挥着不可或缺的作用。
它能够实时监测设备的运行参数，一旦发现某个参数超出安全范围，比如温度过高、压力过大等，就会立即发出警报，并采取相应的保护措施，如紧急停机，从而避免事故的发生。
同时，系统还具备防火、防爆、防雷等多重安全防护功能，为水电站的安全生产保驾护航。
另外，该系统还具备良好的人机交互界面。
这意味着工作人员可以通过直观、简洁的界面，方便地查看各种数据和信息，进行操作和控制。
而且，系统还能够生成详细的运行报告和历史数据记录，为后续的分析和优化提供有力的支持。
随着技术的不断进步，现代的水电站计算机监控系统也在不断升级和完善。
例如，引入了智能化的算法和模型，能够更加准确地预测设备的故障和维护需求，实现预防性维护，减少停机时间和维修成本。
水电厂计算机监控系统
水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统一、引言1.1 目的本文档旨在介绍水电厂计算机监控系统的各项功能、技术架构、操作流程以及相关安全措施，为相关人员提供操作指南和技术支持。
1.2 范围本文档适用于水电厂计算机监控系统的管理人员、操作人员和技术支持人员，主要包括系统概述、硬件配置、软件功能、操作流程、安全措施等内容。
二、系统概述2.1 系统简介水电厂计算机监控系统是用于对水电厂生产设备进行监控和管理的一套计算机软硬件系统。
它能够实时监测设备状态、采集数据、报警处理，并提供各种报表和分析功能。
2.2 系统架构水电厂计算机监控系统由以下几个主要组成部分构成：●前端采集设备：包括传感器、数据采集仪器等，用于采集设备状态和环境参数。
●数据传输设备：用于将采集到的数据传输到中央处理服务器。
●中央处理服务器：用于接收、存储和处理采集到的数据，并提供各种功能和接口给用户访问。
●操作终端：包括个人电脑、移动设备等，用于用户登录系统进行操作和监控。
2.3 系统功能水电厂计算机监控系统具有以下主要功能：●实时监测设备工作状态：包括设备温度、压力、电流等参数。
●数据采集和存储：对设备采集到的数据进行处理和存储，形成历史数据。
●报警处理：根据设备状态和设定的阈值，及时报警并进行相应处理。
●远程操作和控制：通过网络远程操作和控制设备。
●数据统计和分析：对历史数据进行统计分析，各种报表和图表。
三、硬件配置3.1 传感器和数据采集仪器传感器和数据采集仪器是水电厂计算机监控系统的基础设备，用于采集各种设备参数。
常用的传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器等。
3.2 数据传输设备数据传输设备是将采集到的数据传输到中央处理服务器的关键设备。
常见的数据传输设备有以太网交换机、无线通信设备等。
3.3 中央处理服务器中央处理服务器是水电厂计算机监控系统的核心部分，用于接收、存储和处理采集到的数据。
服务器的配置要求包括处理器性能、内存容量、存储容量等。
第8章 水电站计算机监控综合自动化系统=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
PCC 实时 运行 控制
软件
智能 化调 试维 护
微机调速器的软件是 微机调速器的核心。 它分为实时运行控制 软件系统和智能化调 试维护软件系统两大 部分。
视频监控经历了哪几个阶段？
监控网络视频监控系统的组成？ 课后作业
电网负荷给定有哪两种方式？
动态规划法和遗传算法优缺点？ 微机励磁系统的部分组成 ？
普通型工控机
一体化工控机
2、监视终端
（1）监控工作站 （2）电视墙
模块化工控机
视频 音频 报警 控制 信号 电视墙
视频 音频 报警 控制 信号 …… ……
视频 音频 报警 控制 信号
视频 音频 报警 控制 信号 ……
XviD编解码器
XviD编解码器
XviD编解码器
XviD编解码器 电视墙
解码器
Switch Hub
满足精度吗 Y 输出 时段负荷分配结果
结 束
结 束
微机励磁 系统
发电机微机励磁系统
Kv Ug PID计算 KI Kd
LQ
F
LH
触发脉冲形成
LB
YH
脉冲放大 Ut Ut
测量
调差
微机调速 系统
YDT BYWT BWCT YZBT
硬件
微机调速 系统
微机调器的一个显著 特点是功能齐全而硬 件设备投资少。这是 因为微机调速器绝大 部分功能是由计算机 软件来实现
刘家峡水电站5号机组流量出力特性曲线
日负荷特性曲线
动 态 规 划 法 经 济 负 荷 分 配 计 算 机 程 序 流 程 图
m tPitti Qi Wtttt P u u ii P
开 始
开 始 对机组状态变量 进行基因编码
第2章 计算机监控的基础知识=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
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微机综合模块是微机直流系统的控制和管理核心
其性能质量直接关系到整个电站的稳定运行和设 备安全。
微机调速器
发电机励磁系统
基础装置
微机保护装置
微机同期装置
微机保护装置
微机同期装置
发电机微机励磁系统
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水电站中水轮发电机的一个重要组成部分； 承担着向发电机转子提供励磁电流的重要功能 ； 其性能好坏直接影响整个水电站的运行状况 ；
提高了电力系统运行的稳定性和可靠性。
微机调速器
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水电站计算机监控技术与应用
主讲教师：张仁贡等 专业：发电厂及电力系统
制作时间：2007年3月
计算机监控的基础知识
计算机应用 基础
数据通信基 础
微机监控系 统的基础装 置
硬件 软件
介质 通信方式
保护装置 同期装置
硬件
软件是硬件工作基础
硬件是基础
硬件是软件的运行环境
软件是灵魂
软件
键盘、鼠标 扫描仪等
同轴电缆
光纤
通信方式
无线
数据通信基础
概念及作用 软硬件构成 通信介质 通信方式
串行接口方式 ：RS-232-C 、 RS-485 、RS-422 ；
IEEE-488总线接口方式 ：并 行总线接口标准 ；
USB总线接口方式 ：由Intel、 Compaq 、Digital、IBM、 Microsoft、MEC、Northern Telecom等7个家著名的计算机 和通信公司共同推出 ； 网络接口方式 ：RJ45或光纤 接口
发送器 概念及作用
1
介质
接收器
信息共享 使LCU具有最佳性能 可以共享硬件设备 远距离通信
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
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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
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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
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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
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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；
第6章 水电站计算机监控软件系统=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
数据采集
数据预处理
数据图形化显示 …… 操作员 数据统计分析
调度员
数据打印
领导
1 窗体类 images 公共类 -UrlBase() +ShowMessage() 1 1..* 1 Web 1 * 1 0..* Web页面 1 用户控件 1 0..* Web.dll
:登录页
:页面类
:表示类
:验证类
水电站现地控制单元原理简图
控 制 操 作 台 计 算 机 （ 主 机 ） 接口 输入通道 检测
接口
输出通道
执行 机构
水 电 站 监 控 对 象
水电站监控对象：水电站中各种需要监测、控制、 调节和保护的设备，包括水电站机组、水电站机 组附属设备、水电站升压站设备、水电站辅助设 备以及水工设施等。
客户端
防火墙
数据库服务器
数据库
WEB服务器 浏览器
软件应用模式
电网层软件
软件
上位机软件
LCU 软件
系统软件
应用软件
Windows
计算机监 控软件
应用支 撑软件
Linux
工具 软件
数据库 软件
装置性能指标 流程图 试验与调整 试验与调整 硬件研制 （a）
装置性能指标 流程图 或控制文件 软件开发 硬件研制 （b） 硬件软件 的协调方案
应用软件层 应用支撑软件层
状态监控系统软件 视频监控软件 厂内经济运行软件 其他自动化应用软件 应用支撑平台 设备驱动程序 标准库程序 网络支撑程序 测试和评价方法 资源优化程序 软件开发管理程序 多任务管理软件 工 具 软 件 层
数据库系统层(实时数据库、历史数据库、数据库管理软件、数据库管理员、数据库接口) 操作系统层（UNIX、Windows等) 硬件基础层（服务器、状态工作站、视频工作站、网络设备、现地控制设备、视频前端设备等）
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
8
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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
水电站计算机监控技术
2、数据库的功能 数据库管理系统的功能除了数据库生成、访问、检索、恢 复得以外，还有两个重要的任务，既保证数据库的安全性 和数据库的完整性。 3、数据库的特点与设计要求 特点：迅速、全局实用性、灵活性、完整性
3、数据库的特点与设计要求
数据库的设计要求是：保证数据的独立性，减少数据冗余， 提高数据的共享能力，使得用户与系统的接口尽量简单， 容易为用户掌握和使用。
水电站计算机网络结构
一，计算机局域网络
二、水电站计算机网络应用
三、计算机监控系统的厂站控制层
四、计算机监控系统的现地控制层
一，计算机局域网机网络的传输介质
计算机局域网络指在地理上距离较近的网络。
计算机网络的传输介质常用的有双绞线、同轴电缆和光导纤 维。
1、以计算机为基础的监控技术
2、计算机辅助监控系统
采用计算机辅助监控系统时，水电站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。
3、计算机与常规装置双重监控系统
采用计算机与常规装置双重监控系统，水电站具有两套各自 独立的监控系统可以相互备用。
计算机监控系统的现地控制层在分布式控制系统中，主要 是指针对某一特定的控制对象而设置的终端设备，又称现 地控制单元。 现地控制单元是计算机监控系统非常重要的环节之一。 现地控制单元也是分布式计算机监控系统的重要组成部分。
水电站计算机监控系统数据库基础
数据库技术是什么？
数据库急速是计算机科学领域中发展最快的重要分支之一， 已成为应用系统的重要技术支柱。
第1章 概论=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
主讲教师：张仁贡 专业：发电厂及电力系统
制作时间：2007年3月
第一章 概述
发 展 概 况 目 的 意 义 系 统 特 点
国内外发展现状； 监控方式的演变； 小型水电站的现状。 减员增效；优化运行； 安全稳定；竞价上网； 简化设计 等。 经济实用； 简单可靠 。 水电站综合自动化的内涵 ； 水电站实施综合自动化改造的基本原则； 水电站综合自动化改造分步实施的思想。
发展现状 监控方式演变 小型水电站现状 主目录
SD200水电站自动化系统
采用全开放、模块化结构设计，能实现数据采集与处理、机组 顺控、自动准同步、调速、励磁、功率调节控制等功能； 采用了当今已成熟的先进技术和器件，如WIN NT操作系统、DSP 数字信号处理器、CAN现场总线技术、以太网技术和INTERNET技 术等； 适合各种容量等级，不同功能要求的水电站，可与各种微机保 护装置，变电站微机监控装置，县、地级调度中心系统等配套 供货。 其部分功能也可构成独立装置使用，如机组顺控装置、微机自 动准同步装置、微机温度巡检/保护装置、微机交流电量采集装 置、闸门监控系统等，操作方便，配置灵活。
我国水电站计算机监控系统的研制工 作起步并不晚。 早在70年代末－80年代中期 南京自动化研究所 长江流域规划办公室 葛洲坝 华中科技大学 引进了一些国外研制的监控系统： 葛洲坝大江电厂、隔河岩水电站和龚 嘴梯调——CAE公司产品 十三陵抽水蓄能电厂和天荒坪抽水蓄 能电厂——贝利公司 小浪底水电站——依林公司。
目的意义
1.2 水电站计算机监控的目的和意义 水电站计算机监控的 目的 和 意义 ，就是通 过对电站各种设备信息进行采集、处理，实现
1.2 水电站计算机监控的目的和意义
水电厂计算机监控系统的结构和实际功能
故
计
追
算
忆
处
处
理
理
趋 势 分 析 处 理
三、的基本功能
三、控制调节功能
控制调节
正
常
控
恢紧
制
复急
和
控控
操
制制
作
正
操 作
常 的 调
节
自 （动
发 电 ）控 制
AVC AGC
自 （动
电 压 ）控 制
三、的基本功能
三、控制调节功能
1、正常的控制和操作 主要内容：
（1）机组运行工况的转换，如开机、停机、发电、调相 等运行工况的转换。
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。
三、的基本功能
一、数据采集功能
3、数字输入事件顺序量
采集目的：事故原因分析
采集内容： 采集要求： ≤20ms、≤10ms、≤5ms
4、数字输入脉冲量
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分散式 计算机 监控系统
3
分层 分布式 计算机 监控系统
二、的基本结构
1 集中式计算机监控系统
❖ 基本结构
❖ 基本概念
所谓集中式监控系统，就 是用一台计算机对整个水电厂 的各种电量和非电量的信息进 行采集、分析、处理，并由这 台计算机发出所有的控制命令。
❖ 基本特点
（1）价格便宜； （2）危险比较集中； （3）电缆敷设多、长；
百色结构示意图
厂长终端 打印机1 打印机2
双机切换装置
主控计 主控计 工程师 算机站1 算机2 工作站
CRT1
CRT1
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。
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。
《水电站计算机监控技术》课程标准
《水电站电脑监控技术》学习领域课程标准本课程标准由《水电站电脑监控技术》课程组与清江隔河岩电厂、漳河水电站及松滋洈水电站等单位相关技术人员联合开发制定。
《水电站电脑监控技术》学习领域课程标准以遵循职业性、开放性、实践性为原则，以“校企合作、工学结合”思想为指导，以通过完成整体化工作任务培养训练学生的“综合职业能力”为核心，以“工作内容”来组织课程内容为着眼点，以学习性工作任务为教学活动载体，使学生在尽量真实的职业情境中“学中做、做中学”。
一、学习领域定位1.本学习领域课程对应的职业典型工作任务本学习领域对应于本专业第九个典型工作任务，即水电机组及电力网自动化运行与调试。
2.本学习领域在课程体系中的地位与作用《水电站电脑监控技术》是小型水电站及电力网等专业的一门主干核心课程，本课程开设符合社会对小型水电站电脑监控岗位的人才需求，是发变电设备及系统综合应用知识的主要课程之一，是推行“多证制”之“水电站电气值班员”、“高级维修电工”等能力考核的必修课程。
在学生职业能力的成长中具有重要的地位。
《水电站电脑监控技术》课程与其他课程关系表二、学习〔能力〕目标1．专业专项能力：使学生获得必要的水电站电脑监控知识，学会电脑监控原理和流程，理解水电站电脑监控系统的结构组成、通信过程及原理，掌握水电站电脑监控系统的参数设置方法。
2．专业综合能力：学会常见水电站电脑监控的故障分析和排除，能够对监控系统的各个自动化装置进行操作，能够对整个系统进行运行、维护、检修，到达专业所要求的技能培养目标。
3．社会能力：具有良好的职业道德；具有刻苦钻研，好学上进的精神；具有良好的团队精神和协作能力；具有一定的创新能力。
三、学习〔工作〕内容四、学习领域设计〔一〕学习领域设计1．坚持工学结合开设课程。
本课程和行业岗位结合紧密，采用工学结合开发课程，内容选择先遵循行业标准，依据行业标准和岗位要求，以项目为导向，设计内容。
2．采用“四段渐进”的设计方法。
《水电站计算机监控技术与应用》教学大纲
《水电站计算机监控技术与应用》教学大纲《水电站计算机监控技术与应用》教学大纲课程名称：水电站计算机监控技术与应用；Computer Supervisory Control Technology and Application for Hydropower Stations学时数： 60学分：3.5课程类别：限定选修课先修课程：《计算机文化基础》、《发电厂电气部分》、《PLC 原理及应用》一、课程的性质与任务《水电站计算机监控技术与应用》是发电厂及电力系统专业的一门主要专业课，是一门理论性和实践性都很强的专业课，学生通过本课程的学习掌握水电站计算机监控系统的基本概念、结构、工作原理、功能、考虑和解决问题的基本方法以及基本的操作技能。
为学生毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定基础。
二、课程的教学基本要求1. 掌握水电站计算机监控方式的演变过程及各种监控方式的特点；2. 掌握适用于水电站监控系统的各种计算机类型及其特点；3. 掌握水电站计算机监控系统的基本结构形式及其特点；4. 掌握分层分布式水电站计算机监控系统中的电站主控层和现地控制单元的结构及原理；5.掌握实时数据库和历史数据库的概念和作用及两者之间的区别；6. 掌握构成水电站计算机监控系统数据通信系统构成及原理；7. 掌握水电站计算机监控综合自动化系统的含义与组成；8. 掌握水电站计算机监控系统基本的操作、调试与调度运行技能。
三、教学基本内容和教学要求第1章概论1. 基本内容1) 水电站计算机监控系统的发展过程和国内外现状；2) 水电站计算机监控的目的和意义；3) 小型水电站计算机监控系统的特点；4) 水电站综合自动化。
2. 基本要求1) 了解水电站计算机监控系统的发展概况；2) 掌握水电站计算机监控方式的演变过程及各种监控方式的特点；3) 理解在水电站采用计算机监控技术的目的和意义；4) 理解小型水电站计算机监控系统的特点；5) 了解水电站综合自动化的内涵。
第7章 水电站计算机监控数据通信系统=水电站计算机监控技术应用= 浙江同济科技职业学院
评价远动通信规约的标准
1
实时性 ：遥信（遥测）的实时性、遥控(遥调)的实时性
2
信息有效率 ：信息有效率=有效数据长度÷信息帧长度
信道占用率信道占用率=单位时间内信道上传送的数据 3 量÷信道带宽
现场总 线
远程调度中心
以太网 GPS
电站主控层
现地控制单元
多层网络形成的原因
1 2 在原网络的基础上增加网络传输通道 现场设备需要更好的方法与LCU进行信息和数据交换
3 LCU总线与现场设备之间加入兼容性更强的网络
4 在LCU之间需要更合适的通道互通信息 。
5 机组之间需要更便捷的通信通道
外部数据通信的模式
1 2 基本模式:由三元素组成，即发送器、接收器和介质 一对一模式和主从模式 ：采用RS232C串行通信接口
3 冗余通信模 ：双机单通道、单机双通道或双机多通道； 4 独立模式和非独立模式 ； 5 专用信道模式和复用信道模式 ；
远动通信规约
1 2
CDT规约 ：循环式远动规约DL 451—1991
微机同期 手动同期装置 微机交流参数 采集 变送器 双供电源
1#机组LCU屏
公用LCU屏
分 层 分 布 式 监 控 系 统 结 构 图
GPS同步时钟
通讯工作站 电网层
培训工作站
操作工作站2
数 据 通 信 层
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常用术语
上位机:主控级计算机,操作站计算机 电站主控层:由多个工作站组成。 调度中心:水电站上一级的调度部门。
现地控制单元(LCU) :面向控制对象。 开关量：系统输入或输出的状态量。 模拟量:系统输入/输出的连续变化的。 通信接口:交换数据的标准通道。
水电站计算机监控技术与应用
主讲教师：张仁贡等 专业：发电厂及电力系统 制作时间：2006年10月
水电站计算机监控系统模式与配置
术语定义 层次结构 分类与配置 性能指标
监控系统的常用术语。 监控系统的常用设备。
监控系统总体层次构架； 监控系统各层结构剖析；
水电站计算机监控系统分类介绍； 水电站计算机监控系统的基本配置；
2 等。它完成整个电站的监控任务，
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。
现地控制单元层与电站主控层可以相互通讯，也可以独立运行；
各层中某一单元的设备故障不会影响其他单元的正常工作；因此可 靠性和安全性比较高；但投资比集中式多。
集中式
集中式监控系统在总装机容量小于2000ｋＷ的小型水电站应用较多 ；
采用一台工业控制机实现整个电站的测量、控制、保护、调节和远动 等功能 ；
系统的结构简单，无需网络的投入，造价便宜
远程调度中心
控制单元
人机联系
人机联系
数据采集计算机 事件顺序记录计算机 控制调节计算机
通信计算机
……
数据采集装置
事件顺序记录装置 控制调节装置
通信设备
生产过程
监控内容
监控内容
水电站机组的监控内容有：机组的监测、 控制、调节、保护。 水电站机组附属设备的监控
水电站升压站设备的监控
微机交流参数 采集
微机同期 剪断销信号器 温度巡检装置 手动同期装置
变送器 双供电源
2#机组LCU屏
线路保护装置 变压器保护装置
微机同期 手动同期装置 微机交流参数
采集 变送器 双供电源
公用LCU屏
分 GPS同步时钟 层 分 布 式 监
电网层
通讯工作站
培训工作站
操作工作站2
电 站 主 控 层
控
系
PLC
因为变送器存在温漂和 零漂，需要定期校验，
水电站计算精维度护机不困监高难、等控设缺计点系复。统杂和的常用设备
智能电参数测量仪
用来测量发电机组和线路的交流 参数的智能化仪表。它可代替交 流电量变送器。
它是计算机监控系统的控制核 心 。由CPU、开关量输入输出 单元、模拟量输入输出单元、
水电站计电组算源成单。机元以监及控通讯系接统口单的元常等 用设备
PLC
PLC
统
工业控制机
工业控制机
工业控制机
现
结 剪断销信号器 构 温度巡检装置
微机同期
剪断销信号器 温度巡检装置
微机同期
手动同期装置 变送器
微机同期
图
手动同期装置
微机交流参数 手动同期装置
微机交流参数
变送器
采集
变送器
采集
双供电源
微机交流参数 采集
地 控 制 单 元
双供电源
双供电源
层
1#机组 LCU屏(B柜)
1#机组 LCU屏(A柜)
2#机组 LCU屏(B柜)
1#机组调速器装置 1#机组励磁装置与微机测速装置
1#机组微机保护装置
2#机组 LCU屏(A柜)
公用 LCU屏(B柜)
2#机组调速器装置
2#机组励磁装置与微机测速装置
2#机组微机保护装置
公用 LCU屏(A柜)
变压器保护装置
线路保护装置
两种结构的比较
微机保护装置
用来对发电机、主变和线路 进行保护。
总体结构
集中式结构 分层分布式结构
集中式监控系统结构图
远动通讯
中央控制主机
控制台
微机交流参数 采集
微机同期 剪断销信号器 温度巡检装置 手动同期装置
变送器 双供电源
1#机组LCU屏
2#机组调速器装置 2#机组励磁与测速装置 2#机组微机保护装置
1#机组调速器装置 1#机组励磁与测速装置 1#机组微机保护装置
PLC 可编程序控制器
用来测量温度参数如 轴瓦温度、定子铁芯 温度、风冷温度等 。
水电站计算机监控系统的常用设备
温度巡检仪
用来测量机组的轴瓦、定子铁芯、 风冷等部件的温度。
用来测量温度参数如轴瓦温度、 定子铁芯温度、风冷温度等 。还 有越限报警、重要瓦温的变化率 趋势报警以及实时显示当前最高
水电站计瓦算温和机温监度的控平系均值统。的常用设备
一旦计算机出现故障，整个电站的运行将受到重大影响，甚至影响到 整个电网的安全，因此安全性和可靠性不高。
电网层 电站层 LCU层
电网层指远程调度中心，完成 遥测、遥信、遥调和遥控等任务。
1 接收各电站的监测数据、对监测数
据进行优化分析，对各电站发出控 制命令等。
电站层即电站主控层，指电站 中控室的微机监控中心，包括监控 服务器、监控工作站和控制显示屏
微机调速器
用来对水轮机组进行调节。
用来实现发电机组、 升压站的自动准同期
水电站并计网算。 机监控系统的常用设备
微机准同期装置
用来自动同期并网的设备。
微机保护装置按功能可以分为发电机 微机保护装置、主变压器微机保护装 置和线路保护装置。配置时要考虑的 基本性能有绝缘性能、机械性能、抗
水电站计电算气机干扰监性能控以系及抗统电的源影常响用性能设等备。
常 用 设备
防振、抗干扰、耐高
水电站计算温等机特点监，控比较系适统合 的常用设备 于在水电站中应用。
工控机
工业控制计算机，一种适合于 工业控制场合的微型计算机。
在数据库服务器中一
水电站计算般安机装有监操控作系系统统、 的常用设备 数据库及管理平台。
数据库服务器
专门用来安装数据库、进行数据 管理，对实时数据和历史数据进 行存储的计算机。
厂用电的监控
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。