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2020/2/29水电站微机监控系统中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室内容提要：第一章水电站微机监控系统的构成第二章水电站的计算机测量第三章集排水系统的微机监控举例第四章微机监控系统的调试与维护2020/2/29第一章水电站计算机监控系统的构成一、计算机监控系统的网络结构计算机监控系统的结构也就是其布局问题，或网络拓补结构问题，主要有：1、集中式监控系统特点是：全厂只设一至两台计算机对整个水电厂进行集中监视、控制。问题表现在：①高度集中导致计算机故障时全厂功能的瘫痪；②所有生产现场的参数和状态均直接引入计算机，现场敷设电缆量大、对计算机过程通道接点数要求极高。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29一、计算机监控系统的网络结构2、分散式监控系统特点：以功能分散为主要特征，使控制系统实现负载分散、危险分散、功能分散、地域分散。水电厂中的运用方式就是：设置数据采集处理装置（完成全厂状态和参数的采集、处理）、保护装置、控制及调节装置等等多套相应的设备，独立完成各自的功能。缺点是：某装置故障，全厂有关这部分的功能都将全部丧失，影响较大。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29一、计算机监控系统的结构3、分布式监控系统特点：以控制对象分散为主要特征。将水电站划分为机组、开关站、公用设备、闸门系统等多个单元，每个单元配置相应的装置，构成现地控制单元（LCU），完成该对象所有的数据采集、控制调节、对外通信等任务。考虑到水电站的特殊性，一般还要结合分层技术实施，即：分层分布式监控系统分层——即分为站控层和现地单元层特点：①受控设备可以独立完成其功能，与其它装置无关，故障影响面极小。②受控设备大量的信息实现了就地采集处理并完成控制任务，提高了信息处理的效率和实时性，避免了大量敷设电缆。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29一、计算机监控系统的结构4、全开放、分层分布式监控系统“开放”的含义：①应用软件的可移植性②不同系统之间的相互操作性③用户的可移植性关键就是设备和软件要遵守相同的接口电路标准和通信规约。这样的系统，最大特点除具有上述各类模式的优点外，还具有：开放性，系统升级、扩展、更新都很方便，其应用软件可以在新的设备、新的环境下运行。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29二、计算机监控系统的主要性能指标1、可靠性及有效利用率可靠性的衡量指标是“平均故障间隔时间（MTBF）”——相邻两次故障之间的间隔的平均时间。一般要求16000H以上，现在的设备基本在50000H以上。2、平均故障修复时间——由于采用了模块化结构，在有备品备件的情况下，该时间几乎可以不考虑。一般看厂家的承诺。3、实时响应性该指标要求关系到整个系统的性能，国家有专门的规定。总之，同样情况下，该指标越高越好。4、可适应性和可扩展性5、抗干扰性和防振性6、灵活方便的人机联系功能中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29三、计算机网络的拓补结构拓补结构：指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构成。节点：就是计算机终端或外围设备。链路：就是相邻两节点之间的通信线路。常见的几种结构：中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29三、计算机网络的拓补结构1、总线型特点：结构简单、扩展方便，建立及维护费用低，节点故障不影响整个系统；如果总线故障，全系统瘫痪。信息传输过程：所有节点并行连接到总线上，信息从发送节点向两个方向传送。要求信息中要有地址、各节点要识别报文地址，把以本节点为目的地址的信息下来。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/292、环型特点：结构及控制逻辑简单，挂接或摘除设备比较容易，投资比较低；当某个节点或环形数据通道故障时，会给整个系统造成威胁。信息传输过程：信息从发送节点依次经过各节点，最后回到发送节点。三、计算机网络的拓补结构中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/293、星形特点：主节点线路传输效率高，便于程序集中研制和资源共享，通信简单；但主节点故障的影响广泛。信息传输过程：所有节点来的信息都集中在主节点，信息交换由主节点集中进行，主节点具有中断信息交换的功能。三、计算机网络的拓补结构中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/294、树形成本低，通信距离短；可靠性差，主节点故障的影响大。5、点到点互连模式特点：可靠性极高，投资也高。信息传输过程：网络中任意两个节点之间都有专门的通道连接。三、计算机网络的拓补结构中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室目前市场上普遍采用总线形和环形网络拓补结构，再辅以一些其它的措施来提高可靠性。2020/2/291、水电站计算机监控系统的层次结构以梯级水电站来说，计算机监控系统划分为：梯调层、站控层、现地控制层。梯调层，就是梯级调度中心层，它自成一个网络，有自己的体系结构，位于梯级水电站的管理中心。主要担负整个梯级的调度运行、安全监视、操作调节、运行管理和上下通讯。站控层是与现地控制层一起组成一个局域网，都位于某个具体的水电站内。与梯调层之间采用远程通讯技术进行联网。监视、管理和控制的对象都是本站，范围较小。四水电站计算机监控系统的结构中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29典型的计算机监控系统中，站控层主要由主控机和工作站等数台计算机构成，以单总线以太网来构联成一个计算机网络。该层中，由主控计算机完成监控系统的各种任务，工作站完成各种人机接口功能以及系统功能的扩展。为提高系统的可靠性，也可以采用双总线以太网。其实就是该层上每台计算机都装2块网卡，分别连入2个独立的局域网，工作中视情况自动切换。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2、水电站计算机监控系统的厂站控制层2020/2/29中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29该层主要是指针对某一特定的控制对象而装设的远方终端，又称现地控制单元（LCU），他们通过各自的网卡，在相应的软件的支持下，与站控级一起连成一个计算机局域网。水电站中，一般包括：机组现地控制单元、公用现地控制单元和开关站现地控制单元等，个别地方还包括闸门系统现地控制单元等。一个机组现地控制单元独立完成一台机组的所有测量、控制、保护、信号和通讯任务；公用现地控制单元完成全厂公用系统（如油、水、气、风、厂用电等）的测控、保护及通讯等任务；开关站现地控制单元完成开关站所有设备的测量、控制、保护、信号和通讯任务。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室3、水电站计算机监控系统的现地控制层2020/2/29中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29现地控制单元具有独立完成被控对象的所有测控任务的功能，可以脱离上位机运行，是分层分布式监控系统的重要组成部分。它的故障只影响该单元的相关功能，对系统中其它设备没的影响。综上所述，网络化的分层分布式监控系统具有以下优点：系统可靠性高，局部故障不至于导致整个系统的瘫痪。提高系统可靠性的措施不至于引起成本的大幅度增加。系统内多微机工作，使计算机容量和规模配置更合理，在共享系统资源的同时，可实现数据的就近处理，提高了信息处理的效率，改善了系统的实时性，降低了信道的压力。采用了局域网技术，增强了通讯能力，信息传输速度快，量大，为信息的综合管理提供了基础。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室3、水电站计算机监控系统的现地控制层2020/2/29内容提要：第一节电气量的测量第二节非电气量的测量第三节开关量的测量第二章水电站的计算机测量中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2020/2/29水电站中电气量的测量也就是电气参数的测量，水电站中的电气量主要是指发电机的三相交流参数、线路电气参数、变压器电气参数、厂用电电气参数、直流系统电气参数等。在常规自动化系统中，这些参数的测量是通过电压互感器、电流互感器或是直接由指针式测量仪表来完成的。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室2.1水电站电气量的测量2020/2/29数字式测量仪表除带有显示外，通常还带有测量数据的输出接口，这些接口有的是直接采用数字方式输出所测量的数据，有的是采用4—20mA或O一5V的模拟量方式输出测量数据。采用模拟量方式输出的数字仪表类似于电气量变送器，只不过其上带了数字显示而已。直接采用数字方式输出接口的测量仪表可以同上位机直接连接，完成采集数据的输送。若采用模拟量方式的数据接口，则还需通过可编程序控制器PLC的A／D转换或其他装置A／D转换，才能将测量数据送到上位工控机中，用于数据统计及各种管理。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室一、采用数字式测量仪表2020/2/29加拿大产的3720ACM高级电力综合监控仪是一种数字式智能交流电参数测量仪，用于完成三相电流、三相线电压、三相相电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数等的测量，在监控仪上有三个数字显示窗口，可以完成测量参数的自动循环显示或人工切换显示，代替常规的指针式仪表。监控仪测量的数据可以通过其自身所带的数据通信接口与上位计算机进行通信，将其测量的交流电气量送到上位工控机中。除此之外，该仪表还具有故障录波和谐波录波的功能。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室一、采用数字式测量仪表2020/2/29以发电机组三相交流测量为例，其它设备的三相交流测量接线原理与此类似。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室(一)接线原理可以看出，采用高级电力综合监控仪后，测量部分的二次接线大为简化，在3720ACM仪表上只要接上电压互感器和电流互感器回路就可以了，使得测量部分的屏内接线大大简化，不像采用常规仪表的测量回路，在屏内还有各个测量仪表之间的连线，便于安装维护。还可以看到该仪表通过三根线就可以将测量的数据送上位工控机。2020/2/29面板如图所示，有4个薄膜开关，用于显示切换或工作方式设定，有20个字符的高亮度真空荧光显示器，显示器的显示时间可以设置为自动关闭，以延长显示器的寿命，当在仪表的任一个薄膜开关上按一下，就可恢复显示。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室(二)调试与维护2020/2/291．参数设置在高级电力综合监控仪第一次使用前应对参数进行设置。设置内容包括电流、电压的变比设置，接线方式设置，如三线制或二线制等，与上位工控机的通信参数设置，波形采集设置，故障录波设置，显示器显示格式设置等。这些设置可以通过面板上的薄膜开关来完成，也可以在上位工控机的软件上来完成，具体设置方法可以参照使用说明书来进行。中小型水电站微机监控系统培训讲座四川水利职业技术学院机电工程系电气教研室(二)调试与维护2020/2/292．显示内容和显示方式的切换通过4个薄膜开关来完成，具体操作见产品说明书。3．维护高级电力综合监控仪37