基于LK的水电厂监控系统解决方案———基于LK的水电厂监控系统解

　  水电是电力生产的第二大组成部分，相对于火电而言，水能是可再生能源，具有环保效益高、无有害气体、烟尘和灰渣，发电效率高、发电成本低廉等方面的优势，是理想的发电模式。

   　 作为水电站信息化、自动化基础的水电站自动控制系统在整个水力发电厂的生产运行中起着十分重要的作用。基于和利时公司HOLLiAS LK系列PLC的水电厂监控系统采用高性能、高可靠性的控制器，结合高速以太网络和现场总线网络组成大型分布式控制系统，具有配置灵活、操作简单、维护方便的特点，适用于新建水电站的监控、已建水电站的监控技术改造及梯级水电站调度自动化系统。

    　系统设计

    　根据控制对象，水电站自动化控制系统主要包括水轮发电机组监控系统、开关站控制系统、水电站公用设备控制系统、水电站闸门自动控制系统等。通过开放、模块化的结构设计，实现对水电站生产过程的监视、采集、控制和调节，实现对机组、变压器、线路等电气设备及全厂油、气、水系统等辅机的监控和保护功能。

           
  
  

   　 基于和利时HOLLiAS LK系列PLC的水电厂计算机监控系统是一个完整的基于高速工业以太网络和现场总线网络的分布式水电站实时过程控制系统。整个系统设计分为三层结构：

   　 站级监控层：包括主备服务器、操作员工作站、工程师工作站、通讯处理机、打印服务器等设备；

    　通讯层：起着间隔层与站级监控层的桥梁作用，为下发命令与上传数据的汇集点；

    　间隔层；间隔层负责采集数据并执行后台发出的遥控、遥调命令，主要有机组现地控制单元(LCU)、公用现地控制单元(LCU)、开关站现地控制单元（LCU）、前置通讯机等设备构成。

        
  
  

    　另外，水电站自动化系统还配备了GPS时钟同步装置、中文语音报警装置、不间断电源（UPS）、大屏幕投影仪、远程监视终端、操作员控制台等设备，用户可根据水电厂实际监控功能的需求情况，进行经济技术比较，选用性能价格比优越的配置方案。

    　系统功能

     　系统具有实时采集水电站主要设备运行状态、参数，对电站各控制点和监视点进行自动安全检测、越限报警、事件顺序记录（SOE）、事故故障原因分析、事故语音报警等功能。本系统方案可以实现站内经济运行、自动发电控制和自动电压控制，实现水轮机发电机组的自动顺序起停控制、断路器、隔离开关等重要电气设备的投切操作以及其他自动控制功能。同时，可以实现与网调联网，接受调度指令，由电站的监控系统完成闭环自动控制功能。监控系统作为整个电厂的控制核心，除完成电厂的监控功能外，还担负着网调以及水情测报、工业电视等系统的通讯功能。

    　上位监控功能

                 
  
  

    　系统上位机能自动完成水电站实时状态的采集与处理、实时运行参数的采集与处理、监控、对被控对象运行参数进行调节、报警及事故记录、顺序事件记录、遥控记录、电站历史数据状态的查询、报表处理与打印、事故追忆、计算统计、实时显示电站设备运行状态和参数、语音报警等功能；能直接与同步装置通讯并读取时钟值，对全站各个子系统进行整点自动校时，使整个计算机监控系统的时钟保持一致，保证事故追忆的准确性；能按水位或给定有功无功负荷曲线运行；能与电力调度中心进行通信，完成电站与电力调度通信功能。

    　数据管理

               
  
  

    　系统上位机可对当地控制单元采集并传来的各种实时数据如模拟量(机组、主变和线路的U、I、F、P、Q、cosφ、电度、油气水压力等)、开关量(断路器位置、事故信号、工作状态信号等)、温度等各种物理量，分别进行数字滤波及工程单位换算、逻辑正确性判断等处理，然后将其分为遥测量(YC)、遥信量(YX)、电度量(YM)等数据，放入相应的数据库文件中，以供不同的画面用于实时显示、事件和操作的提示；系统软件的扫描模块定时对画面的动态数据实时刷新，并在每个整点时刻将所接收的所有数据存入硬盘保存。系统运行时，每天将在上位机的硬盘上留下带有日期的数据文件，这些数据文件将存入历史数据库，用于运行参数、状态的查询。数据量可达10年或根据用户的要求确定。

    　动态实时控制调节

    　系统可根据水库水位和一定的数学模型计算出发电机的最佳出力，并将该数据和命令一起送给当地单元；当地单元根据收到的数据和命令自动调节发电机的有功及无功出力至给定值，从而完成动态实时调节；调节后系统将形成遥控量(YK)、遥调量(YT)数据文件，这些文件也带有日期标志，保存在硬盘上的历史数据库中用于查询。

   　 自动发电运行（AGC）

    　自动调功运行。调功方式直接控制机组，全厂总有功给定及全厂日负荷曲线给定三种方式运行。在后两种方式下，计算机监控系统实现厂内AGC。

    　自动机组起停控制。

    　自动有功功率调节。

    　遥控操作

    　系统可对发电机开停机、发电机断路器、主变断路器、线路断路器、厂变断路器等设备进行遥控操作，并实时监视遥控操作的整个过程。

    　事故故障报警及追忆

                       
  
  

    　系统在水电站发生事故、故障时，在显示器上立即推出事故提示信息，将事故、故障发生的位置通知值班员；系统与当地控制单元LCU能快速准确地处理事故、故障，并自动将事故前及事故后一段时间的有关数据和事故发生的时间记录下来，形成事故追忆记录。事故追忆记录能以数据和图表的形式显示和打印，供分析使用。

    　事件顺序记录

    　系统能将水电站所有设备发生的事件如各种越限及复限信号、事故信号、故障信号、遥控操作等具体内容按一定的事件顺序详尽地记录下来，形成数据文件，以便于随时查询、打印。

    　事件趋势记录分析

                       
  
  

    　系统能将水电站所有的温度测点如定子温度、轴承温度、主变压器油温等参数进行趋势分析，当温度趋势变化速率超过设定值时将发出告警信号。
系统还提供了定时打印、召唤打印、事故打印、屏幕打印等多种打印方式。利用上位机的打印功能，可随时打印各种所需的信息。

    　系统自诊断

    　系统具有故障自检及容错处理功能，并将自诊断报告录入数据库。监控系统能自动测试各个当地单元上智能设备和整个网络通讯系统的健康状况，发现问题自动屏蔽故障部位并报警；当故障消除后能自动消除屏蔽点，具有自恢复及复执功能，并支持远程诊断功能。