金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)的研究和設計

1、<p>　　金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)的研究和設計</p><p>　　摘要本文分析了金華九峰電站監(jiān)測保護管理信息系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，通過分析金華九峰水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)的實際情況，合理選擇了電站監(jiān)控保護系統(tǒng)的硬件結構，介紹了水電站監(jiān)控保護系統(tǒng)的基本原理和總體設計，以及水電站監(jiān)控保護系統(tǒng)軟件特點。主要從水電站監(jiān)測保護管理信息系統(tǒng)的建設入手，通過對金華九峰水電站的需求出發(fā)，對金華九峰水電站監(jiān)測保護管

2、理系統(tǒng)進行總體設計，提出了金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)硬件功能結構，設計了軟件管理系統(tǒng)，并總結了金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)的軟件功能特點，最終通過水電站管理的信息化，實現(xiàn)對金華九峰水電站各種設備信息進行采集和處理，實現(xiàn)對金華九峰水電站的自動監(jiān)視、控制、調節(jié)和保護，確保水電站設備安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)無人值班的目標，提高經(jīng)濟效益。 </p><p>　　關鍵字水電站,監(jiān)測保護管理系統(tǒng)，LCU，設計開發(fā)，上位機，下

3、位機 </p><p>　　中圖分類號:TV731文獻標識碼：A </p><p><b>　　一 引言 </b></p><p>　　小型水電站進行監(jiān)測保護管理，目的是對電站相關設備信息進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，通過分析信息化手段，對水電站的設備進行自動監(jiān)視和控制，并且對設備進行調節(jié)和保護，確保水電站設備安全穩(wěn)定運行，同時按照電力系統(tǒng)要求，對水

4、電管理進行優(yōu)化，確保水電站安全穩(wěn)定運行，減少運行與維護成本，減輕敏繁瑣的人工值班，減少工作人員勞動強度。 </p><p>　　所謂水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，是指通過計算機手段，對水電站相關設備進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)水電站自動監(jiān)測和控制，同時對水電站設備進行調節(jié)和保護。目前各單位的水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)，主要功能相近，但有一些區(qū)別，管理系統(tǒng)與各水電站的需求相關，但對水電站的設備監(jiān)控的基本功能相同，基本上都通過監(jiān)

5、測電站設備，分析設備的運行情況，根據(jù)水電站水能狀況和電力調度要求，對水電站設備進行自動控制，有效調節(jié)機組發(fā)電。同時通過各項管理措施，對水電站設備出現(xiàn)的故障及時報警，確保水電站設備與人員的安全。 </p><p>　　金華九峰水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的典型結構包括：單計算機分層分布式結構、雙計算機系統(tǒng)或雙計算機系統(tǒng)帶前置機分層分布式結構、多計算機或多計算機系統(tǒng)帶前置機分層分布式結構。 </p><p

6、>　　二金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)的系統(tǒng)總體設計 </p><p>　　系統(tǒng)的體系采用C/S結構。利用大型數(shù)據(jù)庫來對數(shù)據(jù)進行集中管理。根據(jù)當前計算機領域的技術狀況和發(fā)展趨勢，小水電檢測保護管理系統(tǒng)的開發(fā)將立足于最先進且成熟的主流技術和主流產(chǎn)品，在技術開放和高度集成的基礎上進行高層次的應用開發(fā)。在保證高度安全可靠的前提下，達到系統(tǒng)易用性、可維護性和可擴展性。 </p><p>　　

7、本監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，第一層又稱電站層，由監(jiān)控計算機組成，主要顯示全站三臺機組的運行狀況，并將各種參數(shù)打印輸出;同時還具有RTU通信接口，可與上級調度進行通信，組成一個綜合自動化網(wǎng)絡。如圖1所示。 </p><p>　　圖1 金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)總體設計 </p><p>　　第二層即機組控制層，由四臺現(xiàn)場控制單元LCU組成。每臺機組為一個現(xiàn)場控制單元(LCU

8、)，發(fā)電機的自動程序控制完全由LCU完成，機組的保護、信號顯示、測量、計量全部由智能保護單元和智能電子儀表來實現(xiàn)。在每個LCU中，PLC對機組的狀態(tài)和參數(shù)進行實時采集，接收上位機發(fā)出的各種控制調節(jié)指令，對機組進行控制。調速器、勵磁調節(jié)器和同期裝置作為執(zhí)行裝置。 </p><p>　　三金華九峰水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)硬件功能結構 </p><p>　　根據(jù)設計的金華九峰水電站檢測保護系統(tǒng)的總體設

9、計，金華九峰水電站檢測保護系統(tǒng)的硬件結構為分層式結構，由主控級和現(xiàn)場控制級二部分組成。 </p><p>　　主控級設備清單如下： </p><p>　　計算機主機2臺、操作用工作站2套、培訓工作站1套、通訊用服務器1套、語音報警用工作站1套、廠長查詢管理用終端1套、GPS同步時鐘設備1套、可供冗余備用的UPS電源1套、計算機網(wǎng)絡設備1套、網(wǎng)絡打印機兩臺、調度用調制解調器1臺、中控室操作臺

10、1套。 </p><p>　　現(xiàn)場控制級設備清單如下： </p><p>　　機組LCU3套、公用開關站LCU1套、現(xiàn)場LCU控制單元4套。 </p><p>　　為了提高金華九峰水電站檢測保護系統(tǒng)的實時性及可靠性，系統(tǒng)采用分布式體系結構，也就是功能分布和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。檢測保護系統(tǒng)由主控級和現(xiàn)場控制級兩層組成，兩層之間采用開放式的光纖以太網(wǎng)絡，各個LCU中都有各

11、自的單元數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)執(zhí)行指定的任務，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡與其它節(jié)點通訊。金華九峰水電站監(jiān)控系統(tǒng)由主控級及現(xiàn)場控制級共同完成。水電站控制方式包括現(xiàn)場控制方式、電站控制方式和上級調度部門控制方式，水電站調節(jié)方式包括現(xiàn)場調節(jié)方式、電站調節(jié)方式和上級調度部門調節(jié)方式。水電站現(xiàn)場控制單元有“現(xiàn)場/遠方”切換開關可實現(xiàn)現(xiàn)場與遠程的切換;另外，水電站主控級同樣設有“電站控制/上級控制”開關，用來切換電站控制和上級控制，水電站設有的“電站調節(jié)/上級調節(jié)”切換電

12、站調節(jié)和上級調節(jié)。水電站控制調節(jié)方式按照現(xiàn)場控制級、電站控制級和上級調度級的優(yōu)先順序。 </p><p>　　四金華九峰水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)軟件功能特點 </p><p>　　金華九峰水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)運行于具有多任務32位的Microsoft Windows NT的操作系統(tǒng)。采用計算機領域先進的組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設計，結合VB、VC、JAVA等開發(fā)工具進行混合開發(fā)系統(tǒng)軟件，軟件實現(xiàn)了貼近于工

13、程應用客觀對象，并提供給使用者集成環(huán)境下的簡便快速生成工具，構造控制系統(tǒng)，以及完成現(xiàn)場調試和維護。本系統(tǒng)具有豐富的人機界面，提供給運行人員友善的接口，操作既方便又安全，既簡單又可靠，既發(fā)揮多窗口的特點，又滿足運行人員的習慣。 </p><p>　　金華九峰水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)軟件功能特色軟件特點如下： </p><p>　　系統(tǒng)模塊化設計，軟件按照標準化進行功能劃分。 </p>

14、<p>　　根據(jù)水電站監(jiān)測保護系統(tǒng)的功能要求，通過數(shù)據(jù)庫菜單配置生成I/O測點，便于數(shù)據(jù)修改。 </p><p>　　采用事件驅動方式，立刻處理和此事件有關的數(shù)據(jù)庫工作。 </p><p>　　系統(tǒng)采用圖形化界面，按對象進行連接，畫面可按對象復制。 </p><p>　　軟件提供事故報警功能，通過語音報警系統(tǒng)生成語音提示、音響報警，同時在軟件界面中彈出警

15、示窗口，對事故進行多種報警提示機制。 </p><p>　　提供數(shù)據(jù)庫管理功能，編程采用簡單方式輸入，能夠支持在線調試和修改，并對實時數(shù)據(jù)進行檢索。 </p><p>　　系統(tǒng)具有自定義設置功能，通過對數(shù)據(jù)庫進行設置從而達到系統(tǒng)配置的目的，設立不同級別的用戶等級，提供不同的操作權限。系統(tǒng)提供基于網(wǎng)絡的遠程操控功能，針對遙控命令提出遙控操作校驗認證，確保遙控操作的合法化以及系統(tǒng)運行的安全性。

16、 </p><p>　　通過專家數(shù)據(jù)庫的維護管理，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行可靠性、合理性的檢查，減少系統(tǒng)誤報警和不報警。 </p><p>　　系統(tǒng)提供報表管理功能，通過OLE生成EXCEL數(shù)據(jù)輸出，在報表中嵌入曲線、圓餅圖、直方圖等制作圖文混排的報表格式。 </p><p>　　軟件具有系統(tǒng)自診斷功能，能夠診斷出各種設備的通訊狀態(tài)，及時在窗口中提示操作人員。系統(tǒng)軟件還提供一

17、鍵恢復功能，提供系統(tǒng)快速維修。 </p><p><b>　　五總結 </b></p><p>　　金華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)方案設計中，它綜合應用了計算機、通訊網(wǎng)絡控制，智能化及現(xiàn)場總線等多項技術，較全面地實現(xiàn)了水電站監(jiān)控過程的微機化、軟件化、網(wǎng)絡化及信息化，使水電站生產(chǎn)運行過程自動化水平得到全面的、切實的提高。 </p><p>　　金

18、華九峰水電站監(jiān)測保護管理系統(tǒng)在試運行期間，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，人機界面友好，操作簡單，反應快速，極大地減輕了運行及檢修維護人員的勞動量，運行人員十分樂意使用;整個系統(tǒng)的軟硬件配置和功能均滿足“無人值班”(少人值守)的要求，具有明顯的經(jīng)濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]方輝欽.現(xiàn)代水電廠計算機監(jiān)控技術與試驗.北京:中國電力出