水电站计算机监控系统的结构和工作原理

培训工作站
操作工作站2
电 站 主 控 层
PLC 工业控制机 剪断销信号器 微机同期 温度巡检装置 手动同期装置 变送器 双供电源 微机交流参数 采集
PLC 工业控制机 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 微机交流参数 采集 微机同期
PLC 工业控制机 手动同期装置 微机同期 变送器 双供电源 微机交流参数 采集
晶闸管
A/D 转 换
v
脉 冲 特 殊 输 出 D/A 转 换
驱动器
RS-485C RS-232C
通 讯 接 口
驱动器
电
站
主
控
层
以太网 PLC 工控机 触摸屏
现场总线 开关信号 模拟信号 脉冲信号
电站层
2
LCU层 3
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 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。
远程调度中心
以太网 GPS
电站主控层
现地控制单元
电 网 层
各层介绍
电站主控层
现地控制单元层
微机保护
以太网
同期并网
一体化工控机机柜
温度巡检 现地控制柜：把完成现地 控制的各种设备按功能的 不同进行分类集成，形成 各种现地控制柜，便于安 装和维护。
智能电参数测量
PLC
PLC
以太网
一体化工控机
开关量
模拟量
辅助系统
RS－232/485
电站主控层工作原理
数据库管理系统
工作原理
监控系统软件
现地控制单元层
水情测报系统 电 网 层 结 构 简 图
远方诊断系统
无线通信系统 电网监控中心
防火墙
电站层
电站主控层的组成
1 2 中央控制中心：对整个电站的监测、控制和管理； 操作员工作站 ：对整个数据进行管理 、计算和处理；
3 工程师工作站 ：对电站操作人员进行系统培训和学习； 4 通讯工作站 ：发送和接收远动所需的各种信息量 ； 5 人机接口 ：在线图形显示、生产安全监控和操作 ； 6 交直流双供电源 ：为监控系统提供不间断电源保障。
公用 LCU屏(B柜)
公用 LCU屏(A柜) 变压器保护装置 线路保护装置
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
历史 数据库 历史数据库管理平台 实时 数据库 上位机软件系统 实时数据库管理平台
以太网 现场总线 微机调速器 PLC
现地工控机
现地工控机
PLC
温度巡检仪
现场总线
微机保护
微机同期 智能电参数 其他设备 测量仪 机组现场受控设备
微机保护
微机同期 智能电参数 其他设备 测量仪
升压站及公用现场受控设备
GPS同步时钟
通讯工作站 电网层
培训工作站
操作工作站2
PLC 现地工控机 剪断销信号器 微机同期装置 温度巡检装置 手动同期装置 变送器 双供电源 智能电参数测 量仪
自 动 化 装 置
操作工作站
打印机 显示器 多媒体 打印机
培训工作站
显示器 远动 多媒体
模 通讯工作站 语音报警 拟 显示器 刻录机 返 打印机 回 屏 光驱 光纤转发器 键盘 软驱 工控机
键盘
光驱
键盘
光驱 软驱
软驱 鼠标 工控机 鼠标 工控机
路由器
UPS GPS 以太网
鼠标 防雷
现地控制单元
电 站 主 控 层
电网层的主要组成部分
1 2 电网监控中心：完成对整个电网的调度、监测和控制； 远方诊断系统：完成远程故障诊断和报警功能；
3 水情测报系统：完成河流和水库的水情测报；
4 无线通信系统：完成无线通信的设置、管理和维护。
5 防火墙：对电网监控中心服务器进行保护。
6 以太网络：完成电网监控中心与外部的通信。
水电站计算机监控系统的结构与工作原理
层 次 结 构
监控系统总体层次构架； 监控系统各层结构剖析；
工 作 原 理
水电站计算机监控系统原理介绍； 现地控制单元工作原理；
集中式结构
分类
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#机组调速器装置 1#机组励磁与测速装置 1#机组微机保护装置 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
电网层
上行信文
电站主控层
监测 电站层数据库 下行信文 控制
现地控制层
电网层数据库
监控数据
中央控制主机 控制台 远动通讯
1＃机组自动化装置
2＃机组自动化装置
升压站及公用设备自动化装置
GPS同步时钟
通讯工作站 电网层
培训工作站
操作工作站1
操作工作站2
PLC 现地工控机
PLC 现地工控机
PLC 现地工控机
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 线路保护装置 2#机组LCU屏 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
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
电网调度中心
防火墙ຫໍສະໝຸດ Baidu
电 站 层 结 构 简 图
操作员工作站 通讯工作站 培训工作站
中央控制中心
通讯/打印服务器
以太网
现地控制单元层（LCU）的主要组成部分
1 2
PLC：可以对电站开关量或模拟量的采集与控制；
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。

集中式

电网层 1
电网层指远程调度中心，完成 遥测、遥信、遥调和遥控等任务。 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 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。
电网层
人机接口界面 操作管理人员 通信网络
现地控制单元（LCU）
ON/OFF信号
输入 开 关 量
CPU
输出 RY
继电器
数字信号
1 2 3
CNC 仪表 计算
数 字 / 数 据 高 速 计 数 器 特 殊 输 入 中 央 处 理 器
直 流 设 备
灯
晶体管
开 关 量 交 流 设 备
RY
继电器
脉冲信号
灯
旋转编码器 模拟信号
两种结构的比较

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。 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 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。
PLC 现地工控机 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 智能电参数测 量仪 微机同期装置
PLC 现地工控机 手动同期装置 微机同期装置 变送器 双供电源 智能电参数测 量仪
1#机组 LCU屏(B柜)
1#机组 LCU屏(A柜)
2#机组 LCU屏(B柜)
2#机组 LCU屏(A柜)
现 地 控 制 单 元 层
1#机组 LCU屏(B柜)
1#机组 LCU屏(A柜)
2#机组 LCU屏(B柜)
2#机组 LCU屏(A柜)
公用 LCU屏(B柜)
公用 LCU屏(A柜) 变压器保护装置 线路保护装置
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