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水电站计算机监控系统正文：1. 引言1.1 背景水电站是一种利用水能转化为电能的装置，是能源产业中重要的组成部分。
为了确保水电站的安全运行和高效运转，水电站计算机监控系统扮演着重要的角色。
本文档旨在介绍水电站计算机监控系统的功能、架构、配置和操作等方面的详细信息。
1.2 目的本文档的目的是为水电站管理人员、系统工程师和操作员提供水电站计算机监控系统的完整指南，以促进系统的高效管理和操作。
1.3 范围本文档涵盖了水电站计算机监控系统的各个方面，包括系统需求、系统架构、硬件配置、软件配置、网络配置、系统安全等。
此外，本文档还包含了一些常见问题的解决方案和维护指南。
2. 系统需求2.1 功能需求水电站计算机监控系统应具备以下基本功能：- 实时监测水电站的运行状态，包括水位、水流速度、发电量等。
- 支持远程监控和控制，使操作员可以远程调整系统参数和运行状态。
- 提供数据存储和分析功能，支持历史数据查询和报表。
- 支持报警和事件管理功能，能够在异常情况发生时及时发送报警通知。
- 具备系统维护和升级的能力，支持远程升级和故障排查。
2.2 硬件需求水电站计算机监控系统的硬件需求如下：- 主机服务器：配置高性能的服务器用于数据存储和处理。
- 数据采集设备：负责实时采集水电站各个参数的设备，如水位计、流速计等。
- 控制设备：用于远程控制水电站的设备，如发电机控制器、阀门控制器等。
- 网络设备：包括交换机、路由器和防火墙等用于构建局域网和互联网连接的设备。
2.3 软件需求水电站计算机监控系统的软件需求如下：- 操作系统：建议采用稳定可靠的操作系统，如WindowsServer或Linux。
- 数据采集软件：用于实时采集和存储水电站各个参数的软件。
- 远程监控软件：用于远程监控和控制水电站运行状态的软件。
- 数据分析软件：用于对采集的数据进行分析和报表的软件。
- 报警和事件管理软件：用于监测异常情况并发送报警通知的软件。
浅谈抽水蓄能电站监控系统组成发布时间：2021-05-06T09:02:32.654Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：马建宇[导读] 能够实现容错功能和系统冗余功能，最大程度地保证了电厂的安全、高效运行。
绩溪抽水蓄能有限公司安徽绩溪 245300摘要：抽水蓄能电站监控系统主要面向生产过程，对生产过程实施数据采集、监视、自动控制和保护等。
本文介绍了监控系统结构组成。
关键词：抽水蓄能电站监控系统电站监控系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，是抽水蓄能电站中最具面向对象特征的控制设备。
控制对象主要包括以下几个部分:(1)电站发电机组设备:主要有水轮机、发电机、辅机、变压器等。
(2)开关站:主要有母线、断路器、隔离开关、接地开关等。
(3)公用设备:主要有厂用电系统、油系统、汽系统、水系统、直流系统等。
(4)闸门:主要有进水口闸门、泄洪闸门等。
电站监控系统综合了计算机(computer)、通信(communication)、显示(CRT)和控制(control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
目前，抽水蓄能电站监控系统组成结构充分体现了分散控制和集中管理的设计思想。
监控系统纵向分层，从下至上依次分为直接控制层、操作监控层和生产管理层；横向分散，以控制网络为纽带从左至右依次分为操作员站、现场控制站、工程师站，这里的操作员站、现场控制站、工程师站都可看作是监控系统的一个子系统。
抽水蓄能电站生产过程复杂，现场控制站的数量较多。
各层的构成和功能如下:(1)直接控制层。
直接控制层是监控系统的基础，其主要设备是现场控制站，主要由控制器、I/O模件、现场总线模件和现场总线仪表等部分组成。
I/O模件和现场总线仪表直接与生产过程的传感器(如热电偶、热电阻等)连接，一方面采集反映生产状况的过程变量(如温度、压力、流量)和状态变量(如断路器或按钮的通断、设备的启停)，并进行数据处理；另一方面向生产现场的控制机构(如阀门等)输出模拟信号(4~20mADC)和数字信号(开或关、启或停)。
水电站计算机监控系统1-引言1-1 目的本文档旨在详细介绍水电站计算机监控系统的设计和功能，以便于了解该系统的工作原理和操作流程。
1-2 背景水电站是利用水流能产生电能的设施。
为了提高水电站的安全性和运营效率，引入计算机监控系统是必要的。
该系统能够实时监测水电站的各项参数，并提供报警、记录和控制等功能。
2-系统概述2-1 系统架构该水电站计算机监控系统采用分布式架构，由若干个子系统组成。
主要分为数据采集子系统、数据处理子系统、数据存储子系统和用户界面子系统。
2-2 系统功能2-2-1 数据采集数据采集子系统负责实时采集水电站的各项参数数据，包括水位、水压、流量等。
采集设备包括传感器、数据采集仪和信号转换器等。
2-2-2 数据处理数据处理子系统负责对采集到的数据进行处理和分析。
它能够识别异常数据并提供报警功能。
数据处理算法包括数据滤波、统计分析等。
2-2-3 数据存储数据存储子系统负责将处理后的数据存储到数据库中。
它能够实现历史数据的查询和分析。
数据库采用关系型数据库。
2-2-4 用户界面用户界面子系统提供了一个直观、友好的界面，用于展示监控数据和操作系统功能。
用户可以通过该界面实时监测水电站运行状况，并进行系统配置和操作。
3-系统详细设计3-1 数据采集子系统设计3-1-1 传感器选型和布置根据水电站的具体情况，选择合适的传感器，并进行布置。
要保证传感器的准确度和可靠性。
3-1-2 采集设备选型和配置选择适合的数据采集仪和信号转换器，并根据实际需求进行配置。
3-2 数据处理子系统设计3-2-1 异常数据检测算法设计设计一套有效的算法，用于检测和识别异常数据，并触发报警。
3-2-2 数据滤波算法设计设计一套滤波算法，对采集到的数据进行平滑处理，提高数据的稳定性和准确性。
3-3 数据存储子系统设计3-3-1 数据库设计设计数据库表结构，存储监控数据和其他相关信息。
3-3-2 数据库管理和维护制定数据库管理和维护计划，保证数据库的稳定运行和数据的完整性。
抽水蓄能电站计算机监控系统研究的开题报告一、选题背景和意义抽水蓄能电站是一种利用水能和电能互相转换的大型电力储能系统，对于稳定电网的运行和峰谷电力负荷的平衡具有非常重要的作用。
然而，抽水蓄能电站系统具有复杂性、大规模性和多变性等特点，在运行管理中存在着一系列的技术问题，其中包括运行安全性、稳定可靠性、节能以及经济性等方面的问题。
为了有效地解决这些问题，必须采用现代化的计算机监控系统实现电站的全方位实时监测、数据处理和运行控制。
在尚未开发智能监控系统的情况下，大多数抽水蓄能电站仍然采用传统的人工操作方式进行管理，严重制约了电站的运行效率和经济性。
因此，本文拟对抽水蓄能电站计算机监控系统进行深入研究，旨在建立一套高度智能化的电站监控系统，以实现对抽水蓄能电站的全过程实时监控和管理，提高电站的运行安全性、稳定可靠性，降低电站的运行成本，提升电站的经济效益。
二、研究内容和研究方法本文的研究内容主要包括以下几个方面：1、电站信息传递的数据捕捉和监测技术。
2、电站运行状态的实时监测及控制技术。
3、电站管理的智能化技术。
4、电站运行成本的优化技术。
本文采用以下三种研究方法：1、文献调研：对国内外相关文献进行调查和分析，系统性地了解抽水蓄能电站的管理现状、电站监控技术和电站管理中存在的问题和挑战。
2、实际调研：对国内现有的抽水蓄能电站进行实地调研，了解电站的运行情况、电站人员的管理水平以及现有管理系统的实际应用效果等。
3、系统分析：结合文献调研与实地调研的结果，应用系统分析方法，提出一套高度智能化的电站监控系统设计方案，从而实现对抽水蓄能电站全过程的实时监测和管理、运营成本的优化以及电站经济效益的提升。
三、预期结果通过本文的研究，将实现以下几个方面的预期结果：1、设计并建立一套高度智能化的抽水蓄能电站计算机监控系统，实现电站全过程的实时监测和管理。
2、对电站的运行和管理进行全面优化，降低电站运营成本，提升电站经济效益。
抽水蓄能电站计算机监控系统概要蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统设计姜海军,靳祥林,汪军,何云,王惠民(国网电力科学研究院/南瑞集团公司【摘要】文中介绍蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统的设计、监控系统设计原则、结构、设备配置和功能,并简要分析该系统的特点。
【关键词】蒲石河抽水蓄能电站监控系统国产设计1 概述抽水蓄能电站在电力系统中主要承担着“削峰填谷”作用,随着我国大型火电厂,特别是核电站在电网中所占的比重越来越大,兴建大规模抽水蓄能电站是现代电网的必然产物[1]。
我国最近几十年兴建了一批大型抽水蓄能电站,但是,这些电站的计算机监控系统基本上都是从国外进口。
为了打破国外的技术壁垒,降低抽水蓄能电站的建设投资,提高抽水蓄能电站运行维护和服务水平,充分发挥抽水蓄能电站对电网安全运行的全面作用,使我国的抽水蓄能事业健康发展,必须实现大型抽水蓄能电站计算机监控系统的国产化[2]、[3]。
2006年华北电网公司、国网电力科学研究院(南瑞集团和北京十三陵蓄能电厂共同完成了国家电网公司科技项目“大型抽水蓄能电站计算机监控系统国产化研究”,首次将采用南瑞集团MB80系列智能PLC构成的具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能电厂计算机监控系统成功投入北京十三陵蓄能电厂,该系统自投入运行以来,运行稳定可靠,圆满完成了各种运行工况下的任务要求,能适应大型抽水蓄能电站启停机频繁、工况复杂的特点[4]、[5],开创了大型抽水蓄能电站计算机监控系统自主创新的新局面,标志着南瑞集团具备了大型抽水蓄能电站计算机监控系统的研发和生产能力。
2008年2月,南瑞集团再接再厉,与国外著名公司一起参与辽宁蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统的国际招标,并中标,承接了蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统的研制工作。
蒲石河抽水蓄能电站总装机容量1200MW,为日调节纯抽水蓄能电站,建成后并入东北电网,担任调峰、填谷、调频、调相和事故备用任务。
电站工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及地面开关站等组成,安装4台300MW 可逆式水泵水轮机—发电电动机组。
年发电利用小时数1550h,年抽水利用小时数2008h。
电站主接线采用发变组单元接线,在发电电动机和主变压器之间接有换相开关和发电机断路器。
发电机/电动机工况转换时的换相和机组并入系统的同期均在主变18kV侧进行。
每两组发变组单元在主变500kV侧联合,500kV侧采用二进一出三角形接线,以一回出线接至500kV 五龙背变电所。
2 机组运行方式蒲石河抽水蓄能电站运行方式较复杂,机组日平均起停10次(开、停一循环为1次,运行工况为:发电、发电调相、抽水、抽水调相、旋转备用、静止6种基本运行工况,同时具备黑起动带线路零起升压的能力。
机组运行的工况转换主要有:⑴静止→发电空载;⑵发电空载→静止;⑶静止→抽水;⑷抽水→静止;⑸静止→旋转备用;⑹旋转备用→静止;⑺静止→发电调相;⑻发电调相→静止;⑼静止→抽水调相;⑽抽水调相→静止;⑾发电调相→发电空载;⑿发电空载→发电调相;⒀抽水调相→抽水;⒁抽水→抽水调相;⒂旋转备用→发电空载;⒃发电空载→旋转备用;⒄抽水→发电(紧急转换;⒅发电空载→发电;⒆发电→发电空载。
机组运行工况及工况转换方式如图1所示。
图1 机组运行工况及工况转换方式3 电站计算机监控系统监控对象蒲石河抽水蓄能电站监控系统的监控对象包括安装在地下厂房、地面500kV 开关站、上水库、下水库、施工变电所、下库坝和洞口中控楼等区域的所有设备,主要设备如下:⑴ 4台水泵水轮机/发电电动机及辅助设备;⑵ 4台500kV主变压器及其附属和辅助设备;⑶ 1套静止式变频起动装置(SFC;⑷ 4套进水阀设备及其附属设备;⑸ 4套尾水事故闸门及液压启闭机设备;⑹ 500kV电压设备;⑺ 18kV电压设备;⑻厂用电18kV、10kV、0.4kV配电系统以及站内紧急自备电源配电系统;⑼ 66kV施工变电所电压设备;⑽柴油发电机紧急自备电源等机电设备;⑾下库坝启闭机、变电所等设备;⑿公用设备:上、下水库进水口拦污栅、闸门等设备;上、下水库水位和水温测量系统;下调压井水位测量系统;火灾报警和消防联动系统;主变冷却供水系统;高、低压压缩空气系统、供排水系统;通风空调系统;直流电源系统;厂内水力测量系统等。
4 电站计算机监控系统设计原则蒲石河抽水蓄能电站的主要作用是为东北电网承担调峰、填谷、调频、调相和事故备用任务,所以其监控系统设计首先应围绕这一主题进行,其次应考虑系统的性能价格比,亦即既要追求技术先进,又要遵循简单实用的原则。
根据电站的运行特点和计算机控制技术的发展状况,监控系统在方案设计时应充分考虑以下原则[3]、[6]、[7] :(1在满足可靠性和实用性的前提下,尽量按国际先进水平进行设计,采用“无人值班”(少人值守的运行值班方式,监控系统采用全计算机监控的模式,设置统一的全厂计算机监控系统,不再设置独立的常规集中监控设备。
但出于电站安全可靠性考虑,另外设置简单的紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬布线回路,满足对电站重要设备进行紧急处理的可靠性要求。
(2计算机监控系统采用开放性的分层分布式系统结构,当系统中任何一部分设备发生故障时,系统整体以及系统内的其他部分仍能继续正常工作且功能不会减少,且各现地控制单元(LCU能脱离主控级独立运行。
(3系统高度可靠、冗余,上位机应采用双机冗余热备结构,监控网络采用双光纤冗余环网配置,LCU采用双网双CPU热备冗余配置,其系统本身的局部故障不影响现场设备的正常运行,系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均满足部颁《水电站计算机监控系统基本技术条件》及《水力发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求。
(4实现电站计算机监控系统与省调和网调监控系统、电站MIS系统(信息管理系统、电站设备状态监测与分析系统、全厂火灾自动报警系统、全厂通风空调系统、厂用电系统电能计量系统等的通信。
计算机监控系统的通信满足国家经贸委最新颁布的《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》、国家电力监管委员会颁布的《电力系统安全防护规定》及电力系统有关“发电厂二次系统安全防护指南”和“电力二次系统安全防护总体方案”的最新文件和规定的要求进行软、硬件隔离。
(5系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构,且有长期的备品和技术服务支持。
(6软件采用模块化、结构化设计,保证系统的可扩性,满足功能增加及规模扩充的需要。
(7系统高度可靠,实时性好,抗干扰能力强,适应现场环境。
选用开放式、全分布的系统结构,系统配置和设备选型适应计算机发展迅速的特点,具有先进性和向后兼容性,能充分保护用户的投资。
(8人机接口功能强大,界面友好,人机联系操作方法简便、灵活、可靠,适应电站运行操作习惯。
5 电站计算机监控系统结构该电站计算机监控系统采用开放式分层分布系统,全分布数据库。
全厂数据库和历史数据库分布在各计算机中,各单元数据库分布在各个LCU中,系统各功能分布在系统的各个节点上,每个节点严格执行指定的任务和通过系统网络与其它节点进行通信。
整个监控系统由丹东集控中心、电站主控级和现地控制单元三部分组成。
丹东集控中心与电站主控级之间采用1000M以太网进行通讯。
主控级与现地控制单元之间采用100Mb/s 交换式冗余以太环网进行通讯,通讯协议为TCP/IP网络协议。
现地控制单元之间通过冗余以太网络进行信息自动交换,这样既能通过以太网络互换信息实现机组抽水起动,在主控级退出运行后仍能实现机组抽水起动。
现地控制单元与其它计算机控制子系统之间通过现场总线进行信息交换,对于无法采用现场总线进行通信的设备采用硬布线I/O进行连接,另外,对于重要的安全运行信息、控制命令和事故信号除采用现场总线通信外,还通过I/O点直接连接,以实现双路通道通信,确保通信安全。
6 电站计算机监控系统设备配置蒲石河抽水蓄能电站是一个具有重要地位的大型抽水蓄能电站,对监控系统的安全可靠性和实时性要求很高,因此需选择性能高、运行速度快、安全可靠性高的计算机作为监控系统的上位机设备。
数据服务器、操作员工作站、工程师/培训工作站、通讯服务器等采用高性能、多任务型的计算机。
可编程控制器(PLC需选择高性能可编程控制器,采用双CPU 冗余配置。
6.1 丹东集控中心设备配置2套数据服务器采用SUN公司Sun Fire V445服务器;2套操作员工作站和1套工程师/培训工作站采用SUN公司Sun Ultra45 Workatation工作站;2套调度通信工作站、1套WEB 服务器、1套总工工作站、1套厂长工作站、1套打印服务器和1套大屏幕驱动工作站采用美国HP公司的XW4600 Workstation工作站;2套网络设备采用德国HIRSCHMANN公司生产的MACH4002系列工业以太网交换机;2套路由器采用美国CISCO公司生产的CISCO2811路由器;3套打印机采用1套美国HP LJ9050N黑白激光网络打印机,1套美国HP LJ5550彩色激光打印机和1套美国HP LJ4700N彩色激光打印机;1套单向安全隔离装置采用南瑞公司Syskeeper2000正向安全隔离装置;1套纵向认证加密装置采用南瑞公司Netkeeper2000纵向认证加密装置;1套GPS时钟同步装置采用SZ-2时钟同步装置。
6.2 电站主控级设备配置2套数据服务器采用SUN公司Sun Fire V445服务器;2套操作员工作站和1套工程师/培训工作站采用SUN公司Sun Ultra45 Workatation工作站;2套调度通信工作站、1套打印服务器和1套综合管理工作站采用美国HP公司的XW4600 Workstation工作站;2套网络设备采用德国HIRSCHMANN公司生产的MACH4002系列工业以太网交换机;28套环网交换机采用德国HIRSCHMANN公司生产的MS20系列工业以太网交换机;3套打印机采用1套美国HP LJ9050N黑白激光网络打印机,1套美国HPLJ5550彩色激光打印机和1套美国HP LJ4700N 彩色激光打印机;1套纵向认证加密装置采用南瑞公司Netkeeper2000纵向认证加密装置; 1套GPS时钟同步装置采用SZ-2时钟同步装置。
6.3 现地控制单元设备配置现地控制单元(LCU采用南瑞公司SJ-500系列单元监控装置,共11套,包括4套机组LCU、1套机组公用LCU、1套全厂公用LCU、1套500kV开关站LCU、1套下水库进出水口LCU、1套66KV变电所LCU、1套上水库进出水口LCU、1套上水库进出水口LCU和1套下库坝LCU。
可编程控制器(PLC采用法国Schneider公司高性能的Quantumn系列可编程控制器,彩色液晶触摸显示屏采用法国Schneider公司15”TFT彩色液晶触摸屏,同期装置采用南瑞公司SJ-12C双微机自动准同期装置,交流量采集装置采用美国PAAC公司ACUVIM(0.2级交流量采集装置,变送器采用苏州手普生产的变送器。
