【導(dǎo)讀】全球范圍內(nèi)的小水電研究、培訓(xùn)、信息及咨詢機構(gòu)。HRC在中國國內(nèi)稱為水利部農(nóng)。電氣化縣提供規(guī)劃和咨詢服務(wù)，是我國小水電國際合作的“窗口”，享有良好的聲譽。2020年12月，歸屬南京水利科學(xué)院管理。

　　

【正文】 操作 運行指導(dǎo)和設(shè)備狀態(tài)維修的指導(dǎo)功能，包括開、停機指導(dǎo)，變電系統(tǒng)操作指導(dǎo)畫面，廠用電系統(tǒng)操作指導(dǎo)，事故和故障處理指導(dǎo)、設(shè)備的維修指導(dǎo)、種類提示信息等。 數(shù)據(jù)采集與處理 這部分的功能主要包括對電站各種實時數(shù)據(jù)的采集以及根據(jù)各種數(shù)據(jù)的不同性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。這些數(shù)據(jù)按照它們的信號類型一般可一分為以下幾種：模擬量、開關(guān)量以及脈沖量數(shù)據(jù)。 安家嘴 水電站 計算機監(jiān)控保護系統(tǒng) 技術(shù)方案 杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司 21 不同的數(shù)據(jù)類型有著不同的采集及處理方法： a. 模 擬量的采集與處理 電站的模擬量主要包括以下幾種：電氣量、非電氣量及溫度量，由于不同的模擬量的變化頻率以及重要性各不相同，因此所要求的采集精度以及采集周期也不同。電站的主要電氣量有電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、頻率等。電站的主要非電氣量有水位信號、流量信號、壓力信號、閘門開度信號等。溫度量包括機組溫度等。對于這些模擬量信號的采集與處理，系統(tǒng)首先對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，同時通過硬件和軟件的抗干擾措施，對采樣數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)、誤差補償以及數(shù)據(jù)的有效性判斷來確保數(shù)據(jù)的高度可靠。將采集來的數(shù)據(jù)形成實時數(shù)據(jù)保存在實時數(shù)據(jù)庫 中。監(jiān)控系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)的值以及變化情況進(jìn)行分析統(tǒng)計，可以設(shè)定相應(yīng)的報警級別，提供最高、高、低、最低、改變速率、偏差、狀態(tài)等報警類型，并產(chǎn)生報警記錄。當(dāng)不同的模擬量也可以設(shè)置不同的存儲周期存儲在歷史數(shù)據(jù)庫中以備查找和分析。 對電站閘門的控制，機組的調(diào)節(jié)控制就是根據(jù)實際采集的模擬量，通過分析比較，選用最優(yōu)的調(diào)節(jié)參數(shù)，實現(xiàn)實時 PID 調(diào)節(jié)，將調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)通過加密處理，循環(huán)校驗發(fā)送到控制設(shè)備中去。 b. 開關(guān)量的采集與處理 開關(guān)量主要包括以下幾種：常規(guī)信號、故障信號和事故信號。 常規(guī)信號是指普通的變位信號，例如斷路器隔 離開關(guān)的位置信號，閘門的起閉信號等，這些信號反應(yīng)的是電站當(dāng)前的運行狀態(tài)。事故信號是指電站運行過程中發(fā)生的事故動作信號，包括繼電保護的動作信號，需要立即停機檢查的信號。故障信號是除了以上兩種信號之外的信號，包括水機、電氣故障信號，發(fā)出告警信號但不需要停機檢查的信號。監(jiān)控系統(tǒng)對常規(guī)信號的采集是采用自動巡檢的方式，每個狀態(tài)信號可以根據(jù)重要性不同設(shè)置不同的掃描周期范圍從（ 50MS10000MS）。故障信號和事故信號是采用中斷的方式，一旦有故障和事故發(fā)生的情況下，自動觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)生成故障、事故信號順序記錄。同時 啟動相關(guān)的處理功能，包括發(fā)事故報警音響，自動彈出事故故障報警畫面，以及自動緊急停機等操作。 對于這些開關(guān)量信號的采集與處理，系統(tǒng)首先對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，同時通過硬件和軟件的抗干擾措施、接點防抖動等措施，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判別保存到實時數(shù)據(jù)庫中。 同樣的，監(jiān)控系統(tǒng)對開關(guān)量信號的輸出也是經(jīng)過智能判別，將調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)通過加密處理，循環(huán)校驗發(fā)送到控制設(shè)備中去。 c. 脈沖量的采集與處理 脈沖量的采集由監(jiān)控系統(tǒng)的當(dāng)?shù)貑卧獊硗瓿?，?dāng)?shù)?PLC 對送來的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，存儲在當(dāng)?shù)?PLC 的實時數(shù)據(jù)庫中，主控機定時讀取這些脈 沖量。 d. 開關(guān)量輸出 安家嘴 水電站 計算機監(jiān)控保護系統(tǒng) 技術(shù)方案 杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司 22 特指各類操作指令。計算機在輸出這些信號前進(jìn)行校驗，經(jīng)判斷無誤后方可送至執(zhí)行機構(gòu)，為保證信號的電氣獨立性及準(zhǔn)確性，開關(guān)輸出信號也經(jīng)光電隔離，接點防抖動處理后發(fā)出。 所有的信號都設(shè)置了投入、退出狀態(tài)，當(dāng)某個信號量發(fā)生了故障時為了避免誤發(fā)信號，操作人員可以將這個點退出運行。監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集時對這些退出運行的點將不再進(jìn)行采集處理。待恢復(fù)正常后再投入運行。 數(shù)據(jù)管理 SDJK2020 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機可對當(dāng)?shù)乜刂茊卧?LCU 采集并傳來的各種實時數(shù)據(jù)如模擬量、開關(guān)量、脈沖量等各種物理 量，分別進(jìn)行數(shù)字濾波，工程單位換算、邏輯正確性判斷等處理，然后將其分為遙測量 (YC)、遙信量 (YX)、電度量 (YM)等數(shù)據(jù)，放入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫文件中，以供不同的畫面用于實時顯示、事件和操作的提示，系統(tǒng)軟件的掃描模塊定時對畫面的動態(tài)數(shù)據(jù)實時刷新，并在每個整點時刻將所接收的所有數(shù)據(jù)存入硬盤保存， SDJK2020 系統(tǒng)運行時，每天將在上位機的硬盤上留下帶有日期的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件將存入歷史數(shù)據(jù)庫，用于運行參數(shù)、狀態(tài)的查詢。數(shù)據(jù)量可達(dá) 10 年或根據(jù)用戶的要求確定。 運行監(jiān)視和事件報警 a. 運行實時監(jiān)視 計算機監(jiān)控 系統(tǒng)可以使運行人員通過 LED 顯示器對全站各主設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)視。所有要進(jìn)行監(jiān)視的內(nèi)容包括當(dāng)前各設(shè)備的運行及停運情況，并對各運行參數(shù)進(jìn)行實時顯示。 、故障報警及追憶 SDJK2020 系統(tǒng)的上位機在水電站發(fā)生事故、故障時，在顯示器上立即推出事故提示信息，通知值班員事故、故障發(fā)生的位置， SDJK2020 系統(tǒng)的上位機與當(dāng)?shù)乜刂茊卧?LCU 能快速準(zhǔn)確地處理事故、故障，并自動將事故前及事故后一段時間的有關(guān)數(shù)據(jù)和事故發(fā)生的時間記錄下來，形成事故追憶記錄，事故追憶記錄能以數(shù)據(jù)和圖表的形式顯示和打印，供分析 使用。 SDJK2020 系統(tǒng)的上位機具有將水電站所有設(shè)備發(fā)生的事件如各種越限及復(fù)限信號、事故信號、故障信號、遙控操作等的具體內(nèi)容按一定的事件順序詳盡地記錄下來，形成數(shù)據(jù)文件，以便于隨時查詢、打印。 SDJK2020 系統(tǒng)的上位機具有將水電站所有的溫度測點如定子溫度、軸承溫度等參數(shù)進(jìn)行趨勢分析，當(dāng)溫度趨勢變化速率超過設(shè)定值時將發(fā)出告警信號。 趨勢分析包括歷史趨勢分析和實時趨勢分析。歷史趨勢分析主要分析機組在中、長期運行過程中所測參數(shù)的變化趨勢，用以分析、掌握機組的運行 狀況。實時趨勢分安家嘴 水電站 計算機監(jiān)控保護系統(tǒng) 技術(shù)方案 杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司 23 析用以分析所測參數(shù)的的變化速率，及時發(fā)現(xiàn)事故征兆并告警。特別是在機組啟停過程中，該功能模塊能實時采集溫度值并將溫度的變化曲線和給定允許最大的溫升曲線作比較，若超出容許范圍則報警。所有溫度測點的變化曲線能根據(jù)所選定的時間段進(jìn)行顯示，用于對比分析。另外，該功能模塊能對相同性質(zhì)的溫度測點如所有的推力軸承瓦溫等進(jìn)行溫度值分析比較，若某個測點溫度變化特別快，則發(fā)出報警，預(yù)報該測點的設(shè)備工作不正常。 e. 參數(shù)越復(fù)限報警記錄 監(jiān)控系統(tǒng)將對某些參數(shù)以及計算數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。對這些參數(shù)量值可預(yù)先設(shè)定其限制范圍， 當(dāng)它們越限及復(fù)越時要作相應(yīng)的處理。這些處理包括越限報警，越復(fù)限時的自動顯示、記錄和打??；對于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還能進(jìn)行越限后至復(fù)限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示；啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示。對于一些重要參數(shù)要有趨勢報警。 f. 溫度巡測 機組測溫配置了數(shù)字溫度儀及溫度巡測裝置，并有越限停機及報警功能。機組LCU 通過 RS485 口從溫度巡測裝置讀取信息并實時顯示當(dāng)前任意點的最高溫讀及平均溫度，對重要溫度的變化率趨勢具有越限報警功能，并能按設(shè)定的時間間隔記錄溫度數(shù)據(jù)、打印有關(guān)表格。 控制與調(diào)節(jié) SDJK2020 系統(tǒng)上位機可根據(jù)水庫水位和一定的數(shù)學(xué)模型計算出發(fā)電機的最佳出力，并將該數(shù)據(jù)和命令一起送給下位機，下位機根據(jù)收到的數(shù)據(jù)和命令自動調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功及無功出力至給定值，從而完成動態(tài)實時調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后上位機將形成遙控量(YK)、遙調(diào)量 (YT)數(shù)據(jù)文件，這些文件也帶有日期標(biāo)志，保存在硬盤上的歷史數(shù)據(jù)庫中用于查詢。 遙控調(diào)節(jié)由上位機自動按照設(shè)定參數(shù)把調(diào)節(jié)要求送往當(dāng)?shù)乜刂茊卧?LCU， LCU 執(zhí)行完成調(diào)節(jié)后，將調(diào)節(jié)結(jié)果反饋回上位機，上位機再進(jìn)行比較判別，確定是否還需進(jìn)行調(diào)節(jié)。 （ AGC）和自動電壓 控制 AVC SDJK2020 系統(tǒng)上位機可根據(jù)設(shè)定的自動發(fā)電運行曲線，通過下位機來實現(xiàn)自動發(fā)電運行。上位機根據(jù)機組的運行狀態(tài)和設(shè)定的數(shù)據(jù)，自動將數(shù)據(jù)和命令一起送給下位機，下位機根據(jù)收到的數(shù)據(jù)和命令自動調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功及無功出力至給定值，從而完成動態(tài)實時調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后上位機將形成遙控量 (YK)、遙調(diào)量 (YT)數(shù)據(jù)文件，這些文件也帶有日期標(biāo)志，保存在硬盤上的歷史數(shù)據(jù)庫中用于查詢。 AGC 主要功能： ? 提供自動發(fā)電控制程序，用于對所有參與成組控制機組的有功功率分配。輸出控制命令是自動的，由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)給每臺參與 AGC 的 發(fā)電機組調(diào)速器的“增”安家嘴 水電站 計算機監(jiān)控保護系統(tǒng) 技術(shù)方案 杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司 24 或“減”控制脈沖組成。頻率與控制脈沖持續(xù)時間能根據(jù)水輪機和發(fā)電機特性進(jìn)行協(xié)調(diào)。 ? 運行人員能輸入下列設(shè)定值的控制命令：電站發(fā)電功率、機組運行范圍。 ? 監(jiān)控系統(tǒng)允許對起動時間和設(shè)定點控制的任何變化的變化率進(jìn)行設(shè)定。 ? 其中一臺處于成組控制的機組因故障沒有執(zhí)行上位機發(fā)出的控制命令，那么電站控制誤差包括該故障機組的參與誤差。電站控制誤差在一個可調(diào)時間范圍內(nèi)大于一個可調(diào)限值，系統(tǒng)能將成組控制程序退出。在這種情況下，監(jiān)控系統(tǒng)形成一個事件報告，詳細(xì)說明造成成組控制功能退出的原因。 ? 自動發(fā)電控制程序允許運 行人員將每一臺機組投入單機或成組發(fā)電控制，兩種型式的轉(zhuǎn)換無擾動。在成組控制運行情況下，機組的聯(lián)合發(fā)電控制由運行人員根據(jù)機組的參與系數(shù)按比例分配。 自動電壓控制 (AVC): ? 自動電壓控制程序?qū)⒂糜? 母線電壓調(diào)節(jié)和所有連結(jié)到相同 母線上的發(fā)電機組的無功平衡。該程序與以上描述的有功成組發(fā)電控制的規(guī)定一樣。 自動發(fā)電控制和自動電壓控制程序相互是獨立的，每一臺機組可分別投入或切除自動發(fā)電控制和自動電壓控制程序。 SDJK2020 系統(tǒng)上位機可對發(fā)電機開、停機、發(fā)電機斷路器、線路斷路器 、廠變斷路器等設(shè)備進(jìn)行遙控操作，并實時監(jiān)視遙控操作的整個過程。 為保證在上位機上進(jìn)行遙控操作的正確，遙控操作的步驟按照 選擇、確認(rèn)、執(zhí)行 ，在操作時要輸入操作員的操作口令，并正確輸入控制調(diào)節(jié)對象的代號，有誤操作閉鎖，自動撤銷誤操作，在遙控操作過程中有操作提示，遙控操作命令從上位機發(fā)往當(dāng)?shù)乜刂茊卧?LCU，由 LCU 執(zhí)行完成， LCU 執(zhí)行完遙控操作后，反饋回遙控操作結(jié)果。遙控操作的執(zhí)行人員、執(zhí)行日期、執(zhí)行時間及操作的設(shè)備將記錄在遙控操作文件中，以備日后查詢。 遠(yuǎn)方 /現(xiàn)地 遠(yuǎn)方方式：當(dāng)計算機系統(tǒng)正常工 作時，中控室值班人員通過主控站工控機人機接口對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，完成自動開、停機，自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)，增減負(fù)荷，調(diào)頻和調(diào)壓；按給定負(fù)荷或負(fù)荷曲線、發(fā)電機出口電壓、系統(tǒng)頻率進(jìn)行自動調(diào)整等。 現(xiàn)地控制：當(dāng)計算機系統(tǒng)退出運行或通訊中斷時，中控室值班人員通過操作 LCU屏上的按鈕或開關(guān)向 PLC 單元發(fā)出命令，完成開停機，自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)，工況轉(zhuǎn)換，負(fù)荷調(diào)整等操作。 安家嘴 水電站 計算機監(jiān)控保護系統(tǒng) 技術(shù)方案 杭州亞太水電設(shè)備成套技術(shù)有限公司 25 a) 機組原來在停機狀態(tài)下，發(fā)電機開機程序如下： ①核實起動前條件； ②啟動冷卻水泵； ③打開導(dǎo)葉到空載開度位置； ④機組加速轉(zhuǎn)動； ⑤當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到大約 90％額定轉(zhuǎn)速時，投入勵磁起勵； ⑥當(dāng)電壓達(dá)到大約 95％額定電壓時，同期裝置“投入”； ⑦核實機組斷路器具備合閘，同期并入系統(tǒng)； ⑧機組按需要帶上負(fù)荷。 b) 由于其它承包單位提供的保護裝置動作或其它原因使發(fā)電機跳閘，機組處于空載運行狀態(tài)下，發(fā)電機組開機順序如下： ①核實機組額定電壓； ②核實機組斷路器具備合閘，同期并入系統(tǒng)； ③機組按需要帶上負(fù)荷。 系統(tǒng)顯示并記錄機組在起動過程中任何階段與期望的正常運行不一致的任何狀態(tài)。 統(tǒng)計與制表 對采集的定時數(shù)據(jù)與檢測的事件進(jìn)行在線計算，打印輸出各種運行日志和報表。 水電站 SDJK2020 系統(tǒng)后臺管理系統(tǒng)還提供了定時打印、召喚打印、事故打印、屏幕打印等多種打印方式。利用后臺管理系統(tǒng)的打印功能，可隨時打印各種所需的信息。 定時打印即在設(shè)定的時間由后臺管理系統(tǒng)自動把一天 24小時的所有運行數(shù)據(jù)用報表的方式從打印機中打印出來。 召喚打印即通過水電站工作人員干預(yù)，操作菜單，讓后臺管理系統(tǒng)把水電站某天或某部分的報表打印出來，或把某天的事故記錄、越限記錄打印出來。 事故打印即在水電站出現(xiàn)事故時，后臺管理系統(tǒng)從打 印機打印出事故設(shè)備、事故種類、事故時間等信息。 屏幕打印也可以認(rèn)為是召喚打印的一種，水電站工作人員操作菜單，利用屏幕打印功能，可以把在屏幕上顯示的所有內(nèi)容在打印機上打印出來。 人機接口 在線顯示實時圖形，使運行人員對全廠生產(chǎn)過程進(jìn)行安全監(jiān)視，并通過主控站微機功能鍵盤或 PLC 觸摸屏，運行人員可以在線調(diào)整畫面，顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)，修改參數(shù)，