第2章：水电厂计算机监控系统的结构与功能

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 Standby）
特征：主控机和备用机并列运行；
备用机不输出控制；
水电厂计算机监控系统
主控机故障时自动投入备用机。
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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
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
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以计算机为基础的监控系统
CBSC:
全计算机监控系统 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
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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
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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
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
水电厂计算机监控系统
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
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
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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
特 点：主控机1～2台 双机互为备用
应用范围：机组台数较少的电厂
水电厂计算机监控系统
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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
(2) 开放式分层分布监控系统的特点
A、模块化的体系结构
B、标准化的模块接口
C、分布化的功能处理
D、可移植的应用软件
E、不同系统之间的相互操作
F、分布数据库的应用
水电厂计算机监控系统
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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
水电厂计算机监控系统
❖ 富春江电厂
浙江省桐庐县；库容 4.4亿m3；总装机29．72万
kW；
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二、水电厂计算机监控系统的基本结构
基本结构类型
1
集中式 计算机 监控系统
2
分散式 计算机 监控系统
3
分层 分布式 计算机 监控系统
水电厂计算机监控系统
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五强溪水电厂于1994年首台机组发电,1996年5台机组全部投产运行。
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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。
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
❖ 五强溪水电厂
湖南省沅陵县境内； 混凝土重力坝； 坝高85.5m； 5台24万kW混流式机组； 年发电53.7亿kW·h。
工程成功地应用了大型表孔弧门（高23m，宽19m）、水轮机大转轮 （直径8.3m）、大面积通仓薄层浇筑、蠕变高边坡治理等10项国内、国际 领先的新技术，为中国大型水电站新技术的推广和应用作出了贡献。
❖ 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。
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。
（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。
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❖ 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。
水电厂计算机监控系统
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
❖ 大广坝水电厂
CASC: Computer-Aided Supervisory Control 计算机辅助监控系统
CCSC:Computer-Conventional Supervisory Control
计算机与常规装置双重监控系统 CBSC: Computer-Based Supervisory Control
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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。
1993年6月首台机组发电，1994年11月4台机组全部投产，1998年4月 整个工程除升船机外，通过国家竣工验收。
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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
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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
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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；
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。
二、水电厂计算机监控系统的基本结构
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；
❖ 适用范围 机组台数少，容量小、主接线简单的小型水电厂
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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
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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
❖ 问题的提出
❖ 基本特征 ❖ 基本结构
• 具有多个分布的资源 • 具有统一的操作系统 • 分布的资源独立而又相互一作用 • 系统内部不存在层次控制关系
操作员 主机站2
#1机组 #1机组
LCU
LCU
水电厂计算机监控系统
#1机组 LCU
#1机组 LCU
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 （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
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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，
水1电9厂计9算5机年监竣控系工统 。
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
❖ 万安水电厂
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。
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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）
❖ 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；
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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
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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
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主讲：贾振国
长春工程学院能源动力工程学院 电站控制教研室
第二章：水电厂计算机监控系统的结构与功能
一 计算机监控系统的基本类型 二 计算机监控系统的基本结构 三 计算机监控系统的基本功能 四 计算机监控系统的性能指标
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
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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
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一、水电厂计算机监控系统的基本类型
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
(3) 开放式分层分布监控系统典型应用
位于广西郁江上游 的右江河段。是一座以 防洪为主，结合航运、 发电、灌溉、供水等综 合利用的大型水利枢纽。
百色水电厂装机4台， 单机135MW。在系统 中承担调峰作用。
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存在问题：主机承担的任务过多
解决办法：将主机的任务分散到多台计算机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 ❖ 基于局域网技术的分层分布式监控系统
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二、水电厂计算机监控系统的基本结构
位置：长江西陵峡出口； 装机：96.5万kW；
17万KW*2 12.5万KW*5
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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
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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
百色水电厂计算机监控系统结构示意图
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