发电厂的控制系统.方案

对采集到的现场信号，要经过一定的加工处理，才提交显 示、打印等使用。对现场信号的加工处理，除了工程量换 算外，还进行正确性判断、限值检查、更新数据库等。 (1)正确性判断。判别采集到的现场信号是否在最大允许范围 内。如果发现某个现场信号超出最大允许范围(由于模拟 量输入卡故障或测量元件故障等)，计算机置该现场信号 采集结果为“质量坏”标志。这样便于及时发现故障和维 修处理，也可避免运行人员误判断。 (2)限值检查。不少现场信号是有报警限值的。报警限值(上 限值、下限值等)事先存放在计算机中。 (3)更新数据库。每个模拟量信号的名称、是否报警的标志、 报警上下限值、报警状态、当前运行值、信号质量等都存 放在数据库中。
2.开关量数据采集通道 计算机对开关量信号的采集方式为周期性采集和随机采集两类。 对一般的电动门、开关等普通开关量， SCADA 通常以 1s 周期 进行采集。联锁、保护等动作时，计算机立即响应并进行采 集处理，即随机采集。 开关量的报警检查。 SCADA 把采集到的开关量状态存放在数 据库，并进行报警检查。加热工保护动作，即开关量状态值 翻变(由0变1或由1变0)，SCADA立即把该设备的报警标志送进 数据库中，供报警打印、显示用。开关量的报警与否，不同 的设备可能是不—致：在正常情况下，某个电动门是开的， 那么从“开”翻变到“关”可以定义为这个电动门报警，在 正常情况下，若某个电动门是关的，那么从“关”翻变到 “开”可以定义为报警。这样定义的报警对有些开关量是合 适的，对某些开关量可能是不确切的，特别是运行值班人员 操作而设备动作与设备自己不正常动作， SCADA 无法判别。 设备不正常地自己动作应报警，而同一设备由运行人员正常 操作而动作，则不应该报警。在SCADA实际应用中设计人员 和运行人员往往愿意把这两种情况引起的设备动作都定义为 报警。
3.过程接口单元 过程接口单元主要是进行数据的变换和传送，它是带有微处 理机的智能装置。它将采集到的过程信号 ( 模拟量、数字信 号、开关量 ) 变换成适合于系统数字通信所要求的信息格式， 并以开关量和模拟量的方式，把计算机的控制信号送到过程 终端元件。 4.高速数据通道 它是由同轴电缆或半导体纤维构成的数据通信线，分散于各 单元中的数据信息由它进行传输。通信系统的可靠性如何将 直接影响到整个系统的可靠性，一般采用冗余技术，即采用 两套数据通信线，对传输错误信息具有鉴别和检验的能力等， 以确保通信传输的可靠性和准确性。 5.主计算机 主计算机的任务是对机组的运行状态进行监视，数据处理以 及定点控制或直接数字控制。有的系统将它称之为管理命令 系统。常规的模拟仪表相比，它具有无可比拟的优越性。
发电厂的控制系统
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 系统， 即数据采集与监视控制系统。 SCADA系统的应用领域很广，它 可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采 集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气 化铁道上又称远动系统。 SCADA 系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化 系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据 采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功 能。 由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领 域的SCADA系统发展也不完全相同。 在电力系统中， SCADA 系统应用最为广泛，技术发展也最为 成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系 统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快 决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电 力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性 与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代 化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
二、基本单元 1.过程控制单元 它是一种以微处理机为核心的控制装置，其作用相当于常 规系统中的模拟调节器，基本功能是一方面直接与过程相 连，实Байду номын сангаас对过程的闭环控制，另一方面通过高速数据通道 与主机及系统中的其它单元进行联系。另外还可以与就地 操作显示单元相连实现就地操作和显示。 2.CRT工作站 CRT操作站用于操纵工艺生产过程、监视工厂的运行状态、 组态回路和调整回路参数，如设定值及报警值等，它是人 机联系的关键设备。其核心部件CRT监视装置和操作键盘， 是带有微处理器及外围设备接口的智能显示装置，以分级 显示形式反映电厂的运行状态。通常CRT操作站还配有打印 机和磁带机，以打印、记录、存贮过程参数和数据。
SCADA系统的基本结构 一、数据采集与处理 数据采集就是实时采集发电机组在运行过程中的各种参数 及状态，经过计算机处理，转换成相应的工程量或状态 值，通过CRT显示器、打印机或报警装置等提供给运行值 班人员作为监视和操作的依据。 发电机组的现场信号有温度、压力、流量、液位、开关 u e N 等。对数据采集而言，通常把这些信号分为模拟量信号 u e N 和开关量信号。因此，火电厂中需要监视和控制的物理 量呈现为不同的形式，如温度、压力、流量、液位、转 运、振动、电流、电压、设备启停状态和模拟量参数越 限状态等，它们具有不同的物理特性。电子计算机是一 种以数字量形式处理、存贮和传输信息的机器。只有以 一定代码形式表示的数字量才能输入计算机，首先必须 把表征现场信息的各种物理量转换成用指定代码(如二进 制代码)表示的数字量。
2.系统参数显示 系统参数是指接入 SCADA的现场模拟量参数和开关量参数。在 SCADA中，可以单独选择某点参数显示，即单点显示，也可 以选择一组参数同时显示，即成组显示。 (1)单点显示。单点显示可以显示出一个现场参数的运行值或运行 状态，还可以显示出它在数据库中有关的情况，如是否报警、 报警的上、下限限值、报警优先级、数据转换类型、单位等。 单点显示既供运行值班人员使用，也供维护 SCADA数据库的 工作人员使用。 (2)成组显示。按参数的相关性，把现场参数分成很多组。选择 其中一组显示时，组内参数按统一规定的格式在 CRT 上显示 出来。一组参数通常有16--24点。显示格式有如下两种。 1)CRT屏上每行显示一个模拟量参数或一个开关量参数。 2)CRT 屏分为两列，无论是左边一列还是右边一列，每行显示 一个模拟量参数或开关量参数。 成组显示也叫相关画面显示，在同一个SCADA中，每组相关画 面的格式是统一的。 成组显示的组数多则近百组，则30-40幅。
CRT上显示的所有画面的左上角或右上角一般都有日期或时 钟显示，可以让人知道SCADA本身在正常地运行。 1.系统模拟图显示 系统模拟图有发电机组总系统画面；有表示发电机组各局部 系统的画面，如汽水系统、风烟系统、循环水系统还有更 局部更细的系统图。这样的系统模拟图，往往有 30—40 幅。 系统模拟图简洁而形象地层示出发电机组的某个局部系统。 现场信号的实际运行值也显示在图上的相应部位。 一幅系统模拟图在CRT上显示的过程中，系统图是不变的， 而现场信号的数值或状态是及时变化的，数值或状态的显 示还配以相应颜色的变化。 如果某个现场模拟量信号报警了，系统模拟图上显示的该 测点的实际运行数值则变为红色（有的SCADA中，越上限用 红色显示数值，越下限用黄色显示)；如果现场信号不报警 或恢复正常，实际运行数值用绿色显示；如果现场信号质 量坏，显示的数值变为白色，并且闪烁。
SCADA系统基本功能 SCADA系统具有数据采集、处理、报警、事故记录、显示功能、 打印、拷贝、通信、事故分析等功能。 一、数据采集 根据第2节的介绍，数据采集部分概括起来主要有如下功能： A.从各种不同的通道中采集数据报文。 B.依据不同的协议解释采集到的原始报文。 C.执行操作者的遥控指令。 D.实时监控各条通道的状态。 E.触发事件声音报警。 F.对解释处理好的遥测数据定时入库。 主要采集量包括： 1.模拟量 主要包括： 1)发变组及输电线有功功率，无功功率 2)发变组及输电线电流，电压
3.报警显示 SCADA的报警显示方式有报警一览显示、报警历史显示、按优 先级报警显示、按系统报警显示等。 在CRT屏上，每行显示一个现场参数的报警内容，包括该参数 的名称、报警时刻、报警发生时的运行值或状态，若是模拟 量参数，还显示报警限值、单位名称等。在有的 SCADA 中， 报警显示按现场参数的报警优先级，显示不同的颜色。如 WDPF的SCADA中，把现场参数的报警优先级分力4级，每级配 一种颜色。若报警优先级最高的一个现场参数报警显示，则 整行内容全部用红色显示，若报警优先级最低的现场参数报 警显示，整行内容都用白色显示等。 1)报警一览显示。它显示出当前处于报警状态的所有参数。如果 一幅CRT画面显示不下，可以通过操作键盘上的“翻页”键翻 看下面的报警内容。如果原先报警的参数恢复了正常，报警 一览中自动消失该参数的报警显示。 2)报警历史显示。报警历史显示格式与报警一览相似，但报警 显示的内容不一样。报警一览显示的是当前仍处于报警状态 的参数，而报警历史显示的是过去曾经报警过的参数，而且 当报警参数恢复正常时，报警历史也显示一行
3)配电线电流 4)各种母线电压 5)主变分接位置 2.状态量 主要包括： 1)事故总信号 2)事件预告信号 3)保护动作信号 状态量采集方式分为两种：周期扫描，事件驱动方式 A.周期扫描方式周期性的扫描状态量，判断变化情况，更新数 据； B.事件驱动方式是当状态变化时，立即响应，将变化状态检出。 二、显示 显示是运行人员监视发电机组运行情况的最主要手段，也是 SCADA用于发电机组安全监视的主要功能。 SCADA显示功能 主要有系统模拟图显示、系统参数显示、报警显示、趋势 曲线显示、历史数据显示和其他一些显示。
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现场的物理量虽然种类很多，但从信号转换的角度看，基 本上可分为三类：模拟量、开关量和脉冲量。开关量和脉 冲量通常统称为数字量。我们把随时间连续变化的量称为 模拟量，模拟量通常应按比例转换成数字量才能输人计算 机，这个数字量一般由一个多位(加8位、16位或32位等)二 进制代码或BCD码(二进制编码的十进制数)来表示。 上述三种类型的过程量均可通过计算机的过程输入通道转 换成数字量进入计算机。它们分别由模拟量输入通道、开 关量输入通道和脉冲量输入通道来实现。与上述信息流向 相反．在计算机主机中处理后的信息 ( 数字量 ) 要输出到外 部设备或生产过程现场，必须把计算机输出的数字量转换 成外部过程控制装置所能接受的模拟量信号或开关量信号， 这个工作是由过程输出通道完成。过程输出通道分为模拟 量输出通道、开关量输出通道和脉冲量输出通道。
• 3.脉冲量数据采集通道 • 在发电厂需要计量电能的各个电气回路中应装设脉冲式电 能表，以便计算机采集脉冲数，计算出相应的电度数供显 示和打印。脉冲电能表输出的脉冲数决定于所带的负荷和 持续的时间。负荷愈大，持续时间愈长，脉冲数也愈多。 因此，脉冲数的多少，也就反映电度量的大小。 • 4.模拟量和开关量输出 • 在SCADA中，模拟量输出仅用于记录仪表的输出。例如， SCADA自动选择汽机轴瓦温度最高的一点信号通过记录仪记 录下来。开关量输出仅用于“点灯”，以表示某些重要报 警或重要设备运行状态等。模拟量输出出是周期性进行的。 开关量输出往往是随机进行的，即一旦某些重要报警，应 立即“点灯”或驱动音响告诉运行值班人员。
经过多年的发展， SCADA 已经进入第三代。 90 年代按照开 放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的 能够实现大范围联网的 EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶 段是我国SCADA/EMS 系统发展最快的阶段，各种最新的计算 机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。同时这一阶段也是我国 对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，在三年 内投资 2700 亿元改造城乡电网，可见国家对电力系统自动 化以及电网建设的重视程度。第四代SCADA/EMS系统的基础 条件已经或即将具备，预计将于 21 世纪初诞生。该系统的 主要特征是采用 Internet 技术、面向对象技术、神经网络 技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它 系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。 SCADA 系统是电力系统自动化的实时数据源，为 EMS 系统提 供大量的实时数据。同时在模拟培训系统，MIS系统等系统 中都需要用到电网实时数据，而没有这个电网实时数据信 息，所有其它系统都成为“无源之水”。
1.模拟量数据采集通道 模拟量输入通道 (简称模入通道)是用来实现把生产过程中各种被检 测的模拟量信号转换为计算机可以接收的数字信号的各种设备的 总称。这些设备包括：多路切换开关、数据放大器、采样／保持 电路 (s ／ H) 、模／数转换器 (A ／ D) 及接口与控制电路。模入通道 的组成原理如图