【正文】 .............................................................................. 2 水電站控制方式的演變 ............................................................................ 3 小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控 現(xiàn)狀 .................................................................... 5 第 2 章 中小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................................ 7 中小型水電站運(yùn)行的特點(diǎn) ........................................................................................ 7 水電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .................................................................................. 8 監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)任務(wù) .................................................................................... 10 監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................... 10 水電站的電廠分層設(shè)計(jì) ............................................................................... 12 第 3 章 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 14 虛擬儀器及 LABVIEW 概述 .................................................................................... 14 虛擬儀器技術(shù) ............................................. 15 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的對(duì)比 ................................ 15 虛擬儀器的構(gòu)成 .................................................................................... 15 虛擬儀器的特點(diǎn) .......................................... 17 LabVIEW.................................................. 18 LabVIEW 各種通信方式介紹與實(shí)現(xiàn) ............................. 20 系統(tǒng)通信方式的比較與原則 ................................................................................ 21 上下機(jī)間的數(shù)據(jù)傳遞 ............................................................................................ 22 數(shù)據(jù)采集 ................................................................................................................ 22 系統(tǒng)程序前面板 ....................................................................................................... 22 系統(tǒng)程序框圖 ........................................................................................................ 24 水利機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的實(shí)現(xiàn) ............................................................. 25 第 4 章 基于虛擬儀器的水利機(jī)組運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ............................ 27 ................................................................................................ 27 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái) ............................................ 27 LabVIEW 的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方式 .................................. 27 LabSQL 工具包簡(jiǎn)介 ......................................... 28 LabSQL 的安裝及配置 ....................................... 30 LabVIEW 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的流程 .................................. 31 數(shù)據(jù)庫(kù)表單 設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 32 數(shù)據(jù)庫(kù)采集系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ................................................................................. 36 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能 ............................................................................................. 37 第 5 章 展望與總結(jié) ...................................................................................................... 38 展望 ............................................................ 38 總結(jié) ............................................................ 38 致 謝 .............................................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 41 1 第 1 章 緒論 水電站控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 水電站最根本的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 ,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展 ,電力需求迅猛增長(zhǎng) ,興建的水電站越來(lái)越多 ,其容量也越來(lái)越大 ,如正在建設(shè)的三峽水電站 ,總裝機(jī)容量高達(dá) 18200MW。以上這些復(fù)雜的工作使原來(lái)在水電站上廣泛使用的布線邏輯型自動(dòng)裝置越來(lái)越難以勝任 ,因此采用更為先進(jìn)的技術(shù)成了迫不及待的任務(wù)。 航運(yùn)管理控制等各個(gè)方面 ,從監(jiān)控到實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 ,從個(gè)別電廠監(jiān)控到整個(gè)梯級(jí)和流域監(jiān)控的發(fā)展過(guò)程。常規(guī)操作盤基本上已被計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的值班員控制臺(tái)所取代 。采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控已成了水電站主流。 高性能微機(jī)的出現(xiàn)使微機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中得到普遍的應(yīng)用。 國(guó)外研制水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有許多公司 ,其中比較著名的有 ,加拿大的CAE 公司、瑞士和德國(guó)的 ABB 公司 。 我國(guó)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制工作起步并不晚。這些監(jiān)控系統(tǒng)于 80 年代中期先后投入運(yùn)行。龔嘴水電站 ,采用 ABB 公司產(chǎn)品的有潘家口、天生橋二級(jí)、溪口、寶興河梯級(jí)和二灘等水電站 。技術(shù)水平也有了很大的提高 ,達(dá)到了國(guó) 3 外 90 年代的水平。 水電站控制方式的演變 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展 ,水電站監(jiān)控的方式也隨之改變 ,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)設(shè)備的關(guān)系也發(fā)生了變化 ,其演變過(guò)程大致如下。這樣 ,可以為將來(lái)可實(shí)現(xiàn)控制功能的系統(tǒng)作準(zhǔn)備 ,同時(shí)可以減少前期的投資。這在當(dāng)時(shí)是適合的 ,后來(lái)也被更 新為能實(shí)現(xiàn)控制功能的比較完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 ComputerConventionalsuPervi so Control 簡(jiǎn)稱 CCSC) 隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的提高和價(jià)格的下降以及人們對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的信任度的提高 ,人們較容易接受讓計(jì)算機(jī)直接參加控制 ,但對(duì)它還不是很放心 ,所以出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與常規(guī)控制裝置雙重監(jiān)控的方式 。 （ 2）原來(lái)的水電站運(yùn)行值班人員習(xí)慣于常規(guī)設(shè)備的操作 ,不熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作 ,需要一段適應(yīng)過(guò)程。 國(guó)外采用這種方式的典型例子是美國(guó)邦納維爾第二電廠 (558MW)和巴斯康提抽水蓄能電廠 (Z100MW)。目前新建水電站已很少采用這種控制方式。 5 采用此種方式時(shí) ,中控室僅設(shè)置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的值班員控制臺(tái) ,模擬屏已成為輔助監(jiān)控手段 ,可以簡(jiǎn)化甚至取消。 這種控制方式是目前國(guó)內(nèi)外水電站普遍采用的計(jì)算機(jī)控制方式。此時(shí) ,對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性提出更高的要求 ,冗余度也要進(jìn)一步提高。由于 GCU 的設(shè)計(jì)構(gòu)想是集調(diào)速、勵(lì)磁、順控、同期、測(cè)量 5 個(gè)功能于一體 ,因此又稱為“五合一 ”裝置。 7 第 2 章 中小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 中小型水電站運(yùn)行的特點(diǎn) 水電站水電生產(chǎn)過(guò)程的基礎(chǔ)是開(kāi)發(fā)利用水能。河川徑流是由集水區(qū)域、降水量及其他影響徑流 的因素綜合決定的。 （ 3） 變換能量。這是水電站生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，就是水電站發(fā)生的電能經(jīng)過(guò)變電、配電、送到電力系統(tǒng)或用戶的過(guò)程。水電機(jī)組的特點(diǎn)是運(yùn)行靈活、啟停迅速、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高。 這些都具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： 水電站電廠發(fā)電生產(chǎn)的過(guò)程是很復(fù)雜而且特殊的，所以其所需要的監(jiān)控系統(tǒng)必須擁有強(qiáng)大卓越的數(shù)據(jù)處理能力，而且還必須豐富其競(jìng)爭(zhēng)的性價(jià)比。一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后是否可以維護(hù)和所需的維護(hù)時(shí)間及系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、修理的難易程度 (平均故障修復(fù)時(shí)間）也可以用來(lái)判定該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及設(shè)備的優(yōu)良性。水電站發(fā)電生產(chǎn)的過(guò)程對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和操作速度的速度都有一定的要求，并且做到與它所控制的生產(chǎn)過(guò)程的十幾運(yùn)行速度相適應(yīng)，在其生產(chǎn)過(guò)程和計(jì)算機(jī)的自身運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下，能夠及時(shí)的檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生的微弱變化并且進(jìn)行測(cè)試、分析和控制。 （ 3）適應(yīng)性要求高 水電站發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程屬于工業(yè)過(guò)程，所以其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境相對(duì)沒(méi)有那么完善，而且是處于不同程度的高溫、潮濕、粉塵、振動(dòng)、腐蝕、磁場(chǎng)等諸多不利的條件之下，所以水電站所需要的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)必須可以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，而且在惡劣的環(huán)境之下可以正常的運(yùn)行工作。 （ 4）人機(jī)聯(lián)系要求完善 發(fā)電生產(chǎn)的過(guò)程需要及時(shí)有效的進(jìn)行參數(shù)監(jiān)視、運(yùn)行操作、系統(tǒng)組態(tài)和異常情況下的故障診斷和處理，而且需要隨時(shí)接受運(yùn)行人員的各種運(yùn)行工作命令，還要做到人機(jī)聯(lián)系的方式比較簡(jiǎn)單、只管、明確、方便、快捷、規(guī)范、安全。 （ 5）軟件配備要求齊全 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)廠商需要根據(jù)實(shí)際的過(guò)程控制的需要配套提供給用戶豐富的軟件，以此來(lái)使得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具備驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)和完善的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)等，滿足生產(chǎn)過(guò)程所需要用到的控制的需要。為了避免疏忽所帶來(lái)的嚴(yán)重后果，系統(tǒng)的裝置技術(shù)也必須妥善的進(jìn)行處理。一般是將采集到的數(shù)據(jù)全部集中到計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行分析和處理，然后更具計(jì)算機(jī)計(jì)算和處理的結(jié)果來(lái)傳送到各測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。它是一種能對(duì)水電站機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行集中式的監(jiān)視和管理，控制功能分離，物理位置分散，依靠微型計(jì)算機(jī)，利用數(shù)據(jù)通信模塊懂得功能將所有的信息全部相連的新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這就是分布式計(jì)算機(jī)控制系