【正文】 停機(jī)處理功能 .......................................................................................... 23 自診斷功能 ...................................................................................................... 23 機(jī)組 LCU 的主要控制設(shè)備 ...................................................................................... 23 PLC 地址分配 .................................................................................................... 23 PLC 的選型 ........................................................................................................ 24 現(xiàn)地觸控屏的選擇 .......................................................................................... 25 測(cè)速裝置的選擇 .............................................................................................. 25 測(cè)溫裝置的選擇 .............................................................................................. 26 同期裝置的選擇 .............................................................................................. 26 EDCS7340 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能配置 ..................................................... 26 EDCS7340 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu) ................................................................ 26 EDCS7340 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能配置 ........................................................ 26 機(jī)組控制流程 ............................................................................................................ 27 機(jī)組開(kāi)機(jī)流程 .................................................................................................. 27 機(jī)組停機(jī)流程 .................................................................................................. 29 事故停機(jī)控制 .................................................................................................. 30 緊急停機(jī) .......................................................................................................... 30 小結(jié) ............................................................................................................................ 30 4 上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 30 定義外部設(shè)備變量 .................................................................................................... 31 數(shù)據(jù)庫(kù)的作用 .................................................................................................. 32 數(shù)據(jù)詞典中變量的類型 .................................................................................. 32 定義數(shù)據(jù)詞典 .................................................................................................. 33 建立監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)圖 ................................................................................................ 34 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………… 35 1 1 緒論 為了適應(yīng)自動(dòng)化發(fā)展和電力體制的改革需要，水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有越來(lái)越重要的作用。 本課題是針對(duì)常見(jiàn)的小型水電站的建設(shè)而研究的。 國(guó)外研究發(fā)展?fàn)顩r方面講，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)水電站的全自動(dòng)，而且由于水電站監(jiān)控技術(shù)發(fā)展較快，各國(guó)的發(fā)展也不平衡。但到了90 年代后期，我國(guó)的水電計(jì)算機(jī)監(jiān)控水平發(fā)展進(jìn)步明顯，已經(jīng)出現(xiàn)研發(fā)及生產(chǎn)如變壓器、發(fā)電機(jī)綜合自動(dòng)化裝置，線路保護(hù)裝置，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置等以微機(jī)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化廠家，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了設(shè)備保障。 水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，職工長(zhǎng)期生活在較差的環(huán)境之中。即使?fàn)幦〉搅税l(fā)電上網(wǎng)的機(jī)會(huì)，又因設(shè)備陳舊落后而不能可靠運(yùn)行，既影響電網(wǎng)供電，又使自身效益受損，最終也失去了好3 不容易才爭(zhēng)取到的發(fā)電機(jī)遇。當(dāng)某個(gè)或某些參數(shù)越限時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并作好記錄，按一定時(shí)間間隔生成 報(bào)表；亦可對(duì)水電站的正常運(yùn)行、事故和故障信息的實(shí)時(shí)或隨時(shí)記錄；對(duì)影響關(guān)鍵設(shè)備的主要參數(shù)做趨勢(shì)的分析，一旦有異常趨勢(shì)發(fā)生時(shí)便以報(bào)警信號(hào)的形式提醒運(yùn)行人員及時(shí)采取措施?？刂频闹饕康娜缦拢? 根據(jù)電力系統(tǒng)對(duì)水電站有功功率的需要，調(diào)節(jié)水輪機(jī)導(dǎo)葉的開(kāi)度，輸入所4 需的水量。 保證水電站的電壓質(zhì)量及無(wú)功功率的合理分配。在設(shè)置了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，計(jì)算機(jī)便對(duì)水電站的設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)視，對(duì)運(yùn)行設(shè)備的各種參數(shù)進(jìn)行記錄和存貯，一旦發(fā)生事故，計(jì)算機(jī)便對(duì)事故進(jìn)行分析，然后再執(zhí)行有關(guān)的事故處理程序，使事故得到及時(shí)的處理，同時(shí)還記錄了事故的性質(zhì)、發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。因此對(duì)小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與研究就有別于大中型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)?？偟膩?lái)說(shuō)，論文立足于工程實(shí)際，主要完成如下幾方面工作： （ 1） 從水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控模式和監(jiān)控任務(wù)出發(fā)，具體分析了小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)的特殊性以及監(jiān)控設(shè)計(jì)的必要性； （ 2） 針對(duì)小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊性，在比較和分析大型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)給的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模式的基礎(chǔ)上確定了適用于中小型電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模式，并完成了對(duì)目標(biāo)水電站總體架構(gòu)的配置以及上位機(jī)監(jiān)控軟件的選擇； （ 3） 討論了機(jī)組 LCU 的各種結(jié)構(gòu)模式，確定了本設(shè)計(jì)中機(jī)組 LCU 采用 PLC+綜合自動(dòng)化裝置的結(jié)構(gòu)模式，并完成了對(duì) LCU 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件配置和應(yīng)用程序流程的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了 LCU 的手動(dòng)和自動(dòng)程序控制功能； （ 4） 基于組態(tài)王 中文通用版作出了基本的上位機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)開(kāi)關(guān)站相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，電站相關(guān)參數(shù)歷史報(bào)表等功能作了一定了解。近區(qū)變壓器（ 2B） 的容量為 20xxkVA。 7 圖 系統(tǒng)主接線圖 Main chart of the system 小型水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 由于小型水電站在建設(shè)和管理上具有與中大型水電站不同的特點(diǎn)，因此必須根據(jù)小型水電站自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，而不能照搬大中型水電站的設(shè)計(jì)。分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又分為全分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)構(gòu)和分層9 分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另一類也是兩級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)地控制級(jí)是按設(shè)備單元和功能單元混合分布，如保護(hù)單元、測(cè)量單元是按功能分布的，控制單元是按機(jī)組、輔機(jī)等設(shè)備分布的，控制網(wǎng)絡(luò)基本上同第一類，主要是由 PLC、智能控制單元或檢測(cè)單元、智能保護(hù)單元組成的（如圖 ）所示。 本監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級(jí)分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，第一層又稱電站層，有監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成，主要對(duì)全站三臺(tái)本地機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)控并完成對(duì)各種采集參數(shù)的處理及打印輸出等功能；同時(shí)還具有 RTU 通信接口，可與上級(jí)調(diào)度進(jìn)行通信，組成一個(gè)綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器和同期裝置作為執(zhí)行裝置進(jìn)行調(diào)速、調(diào)壓和同期并網(wǎng)的功能。 機(jī)組現(xiàn)地單元（ LCU）的結(jié)構(gòu)和功能 機(jī)組現(xiàn)地單元 LCU 結(jié)構(gòu)框圖如圖 23 所示，機(jī)組 LCU 由 PLC、調(diào)速器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器等組成。自動(dòng)程序控制的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)開(kāi)停機(jī)，運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)變，自動(dòng)并網(wǎng)，機(jī)組的安全監(jiān)視和水輪機(jī)水力機(jī)械的保護(hù)等。目前該技術(shù)已在大型水電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中得 到了廣泛應(yīng)用 ，在小型水電站中的應(yīng)用也越來(lái)越廣。在軟件方面，采用梯形圖程序設(shè)計(jì)方法。同時(shí)將中控室發(fā)出的操作指令傳送到各個(gè)現(xiàn)地控制單元，完成相應(yīng)的控制和狀態(tài)顯示的功能。本系統(tǒng)采用的是重慶新世紀(jì)電氣公司的 EDCS8130 系列中的EDCS81302 智能發(fā)電機(jī)主保護(hù)裝置，完成發(fā)電機(jī)保護(hù)任務(wù)，一旦發(fā)電機(jī)發(fā)生故障、裝置就直接驅(qū)動(dòng)斷路器的跳閘線圈，使該發(fā)電機(jī)與相應(yīng)的母線解列。使用組態(tài)軟件可以減少系統(tǒng)編程的工作量。 組態(tài)王是一款可以運(yùn)行在 Window98/NT/20xx/XP/Win7 等平臺(tái)上的組態(tài)軟件。 組態(tài)王 功能強(qiáng)大，包括：全新的支持 OCX 控件發(fā)布的 web 功能，新增向?qū)綀?bào)表功能，擁有可視化操作界面，全面的腳本與圖形動(dòng)畫(huà)功能，變量導(dǎo)入到處功能，強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支 持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存，豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見(jiàn)的 PLC 設(shè)備、智能儀表、智能模塊等等。一方面是個(gè) LCU 采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 而這些數(shù)據(jù)隨時(shí)間經(jīng)常變化，我們稱為時(shí)變數(shù)據(jù)；另一方面則是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的不常變或不變的數(shù)據(jù)，我們成之為靜態(tài)數(shù)據(jù)。但小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 與大中型水電站的設(shè)計(jì)基本一致，也是要實(shí)現(xiàn)對(duì)水電站的機(jī)組控制、設(shè)備調(diào)節(jié)、事故報(bào)警和診斷、線路保護(hù)、機(jī)組后備保護(hù)、機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集及報(bào)表生成與打印、水電站的遠(yuǎn)程管理調(diào)度等內(nèi)容，也要求在主要功能的實(shí)現(xiàn)上實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地完成對(duì)水電站各運(yùn)行著的水電設(shè)備的安全監(jiān)控。 （ 4）實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化：實(shí)現(xiàn)運(yùn)行報(bào)表的自動(dòng)生成，運(yùn)行操作的自動(dòng)記錄，電站設(shè)備參數(shù)或 整定值的記錄與保存，所有報(bào)表均可自動(dòng)或召喚打印以及運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)等。 （ 8）時(shí)鐘同步：能維持水電站監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)鐘從電站中控層至各調(diào)度層的一致性，方便設(shè)備的運(yùn)行操作及相關(guān)記錄工作。通過(guò)分析和比較大型水電站監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的模式，結(jié)合當(dāng)今自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的需求，確定了所設(shè)計(jì)的小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)為分層分布式的總體結(jié)構(gòu)：電站監(jiān)控層和現(xiàn)地控制層的結(jié)構(gòu)模式。同時(shí)，機(jī)組 LCU 還可以獨(dú)立地完成對(duì)機(jī)組的控制任務(wù)。 （ 2）通訊功能包括機(jī)組 LCU 內(nèi)部各設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的通訊，也包括機(jī)組于上層監(jiān)控層或遠(yuǎn)程管理調(diào)度層的通訊。下面通過(guò)對(duì)這幾種方法進(jìn)行比較，已選擇適合本設(shè)計(jì)的最佳方式。其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖 所示： 顯然，單純采用 PLC 控制所設(shè)計(jì)的水電站機(jī)組 LCU，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 由上圖可作分析：該控制結(jié)構(gòu)類型中 PLC 與參與機(jī)組控制的大部分設(shè)備相連，且溫度巡檢儀和電量測(cè)控儀等不參與機(jī)組控制的設(shè)備與工控機(jī)連接在一起，采集的信息均須20 送由工控機(jī)處理。 （ 4） PLC+綜合自動(dòng)化裝置為核心的控制方式 鑒于以上幾種控制方式在小型水電站上實(shí)現(xiàn)的弊端，結(jié)合小型水電站本身資金不富裕、技術(shù)力量薄弱、運(yùn)行方式變化較大等特點(diǎn)，本水電站采用以綜合自動(dòng)化裝置（ EDCS7340） 和小型 PLC 為核心，在加上自動(dòng)化儀表、輸入隔離繼電器、輸出驅(qū)動(dòng)繼電器及