1 前言

二十一世紀(jì)是信息時代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和自動化程度的日益提高，微機綜合自動化在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在我們青海，由于種種原因，經(jīng)濟還比較落后，科技不甚發(fā)達(dá)，微機綜合自動化技術(shù)只在幾個大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國家西部大開發(fā)政策的實施，青海省有史以來最大的水利工程黑泉水庫開工建設(shè)，其附屬工程――黑泉水電站（寶庫河一級站）也于2002年建成投運并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機綜合自動化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過三年多的運行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實際情況，現(xiàn)就微機綜合自動化在中小型水電站的應(yīng)用問題作一淺析探討。

2 電站概況

黑泉水庫位于青海省大通縣寶庫河上，距省會西寧市75KM，是一座大（Ⅱ）型綜合水利樞紐工程，庫容1.82億M 3,,主要功能為灌溉和城市供水，兼顧防洪和發(fā)電，大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5M，其壩后引水式電站――黑泉水電站，是寶庫河梯級電站的第一級電站，設(shè)計水頭80M,最大水頭100M，裝機容量為3×4000KW＋1×2500KW,計14500KW(二級電站為3×3200KW,三級電站為3×5000KW,寶庫河梯級電站總裝機容量為39100KW)，通過兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。

3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置

3.1 電站控制層配置

電站控制層設(shè)備設(shè)在中央控制室，由主機操作員工作站、通訊工作站、主控制臺、漢字打印機、GPS時鐘同步裝置、語音報警裝置、UPS電源等組成。

電站控制層負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對本站被控對象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過人機接口對數(shù)據(jù)庫和畫面在線修改，進行人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能，并可下傳至LCU。監(jiān)控命令輸出只有監(jiān)控主機取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺工作站只作監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信而無控制輸出，兩機可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機的運行和通信、硬件、軟件等狀態(tài)，進行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動給出切換信號，由另一臺工作站代替主機的工作，同時給出主機故障提示，主機修復(fù)啟動后，自動監(jiān)測轉(zhuǎn)到主機并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。

3.2 現(xiàn)地控制層（LCU）配置

現(xiàn)地控制層分機組LCU和公共LCU兩部分，由人機界面終端（液晶觸摸屏）、智能I/O控制器、I/O模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。

機組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、進水口主閥和機組附屬設(shè)備。現(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對水輪發(fā)電機組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實時監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當(dāng)電站控制層因故退出運行時，現(xiàn)地控制層可以獨立運行而不受影響。

微機保護裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)等設(shè)備通過現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒有通訊接口的設(shè)備則通過現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實現(xiàn)設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測。

3.3 通訊網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點數(shù)可達(dá)340個，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點可以實時向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點故障，自動從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點傳輸信息。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開放性。計算機監(jiān)控系統(tǒng)不會因任何一個元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡(luò)成熟可靠，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 系統(tǒng)軟件配置

(1) 系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國微軟Windows　NT 軟件，具有良好的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個計算機系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運行的環(huán)境。

(2) 應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開發(fā)軟件、3D圖形軟件和PLC編程軟件，用于程序的編輯、編譯、軟件連接等。具有良好的人機界面和全開放特性。它是可以運行多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件，與網(wǎng)上有不同通訊協(xié)議的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)庫生成、監(jiān)控畫面、控制流程、報表等配置靈活，使用和維護方便。

3.5 繼電保護系統(tǒng)的配置

采用美國ABB公司生產(chǎn)的微機綜合繼電保護裝置。發(fā)電機、變壓器和線路保護裝置均有8個開關(guān)量輸入和7個開關(guān)量輸出，一個用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點輸出。輸入與輸出可以邏輯編程用于控制斷路器的分合閘或者發(fā)信號。

有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機保護選用Modbus Plus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲保護內(nèi)測量記錄的數(shù)據(jù)。

保護的配置整定：對于保護裝置的使用，首先要進行配置整定，輸入相關(guān)參數(shù)，保護裝置通過這些參數(shù)進行保護功能和測量功能的計算，配置整定可以通過前面板的MMI或者ECP軟件進行操作。

微機保護裝置還有故障錄波，故障、運行和操作記錄，測量等功能。接入保護裝置的輸入信號和保護裝置內(nèi)所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備內(nèi)。

4 計算機監(jiān)控的功能

4.1 監(jiān)控畫面功能

（1）電氣主接線狀態(tài)畫面

畫面顯示電氣主接線所有開關(guān)的狀態(tài)，發(fā)電機出口的電氣和勵磁參數(shù)，主變壓器高、低壓側(cè)的電氣參數(shù)，35KV線路出口的電氣參數(shù)，6KV 和35KV母線的電氣參數(shù)，廠用變壓器的電氣參數(shù)，電氣主接線上所有開關(guān)的分、合閘操作按鈕狀態(tài)。主接線的運行狀態(tài)和操作均在該畫面上進行。當(dāng)運行參數(shù)超出正常范圍或開關(guān)跳閘時，相應(yīng)的數(shù)值和開關(guān)顏色變化，語音設(shè)備報警。

（2）機組工藝系統(tǒng)狀態(tài)畫面

畫面顯示機組及其氣、水、油等主要設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，主要設(shè)備的操作按鈕。當(dāng)氣、水、油等參數(shù)超出正常范圍或設(shè)備故障時，相應(yīng)的數(shù)值和設(shè)備圖形顏色變化，語音設(shè)備報警。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)畫面

畫面顯示監(jiān)控系統(tǒng)繼電保護、PLC和測量裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。

（4）電站所有需要監(jiān)測的各種參數(shù)的實時和歷史曲線圖、棒型圖畫面。

（5）各種運行和管理報表及表格畫面。

（6）電站的平面圖、動畫等顯示。

4.2 遠(yuǎn)動功能

由監(jiān)控系統(tǒng)的主工作站實現(xiàn)，并留有擴展能力。需要向電力系統(tǒng)調(diào)度機關(guān)傳送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)調(diào)度機關(guān)對本電站的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)，實時接收調(diào)度命令，向調(diào)度機關(guān)發(fā)送水電站實時運行工況、運行參數(shù)等信息。

4.3 數(shù)據(jù)采集和處理功能

（1）電站控制層：自動實時采集和處理來自各現(xiàn)地控制層及調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。主要包括：機組、主變、母線、35KV線路、廠用電、調(diào)壓井閘門及全廠公用系統(tǒng)的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開關(guān)量的采集，對這些數(shù)據(jù)進行處理，包括越限處理、報警處理及事故追憶處理，處理后的數(shù)據(jù)以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，形成實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，以備系統(tǒng)調(diào)用和隨時查詢，并對監(jiān)視的模擬量、開關(guān)量、脈沖量進行統(tǒng)計分析計算（含變位、越限等）作為歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，并作為報表輸出的主要數(shù)據(jù)來源。當(dāng)出現(xiàn)異常事件記錄和出現(xiàn)事故時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)目前的情況自動作出處理。

（2）機組現(xiàn)地層LCU：自動實時采集和處理發(fā)電機、水輪機、勵磁及調(diào)速裝置、機組附屬設(shè)備的電氣模擬量、非電氣模擬量、脈沖量、開關(guān)量，主要設(shè)備運行工況診斷處理，并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫，對各類信息進行數(shù)據(jù)封裝后存放在現(xiàn)地控制單元的存儲單元中，并上傳電站控制層。

①直接采集的信號有：

電氣量：發(fā)電機定子電壓、電流，勵磁電流、電壓、頻率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等。

非電量：機組油、氣、水系統(tǒng)的壓力、壓差、流量、液位、溫度。

開關(guān)量：發(fā)電機斷路器位置、繼電保護電氣事故信號、故障分類信號；勵磁系統(tǒng)工作方式設(shè)置、滅磁開關(guān)位置、故障信號；調(diào)速器工作方式設(shè)置、故障信號；油壓裝置壓力、油位信號；油泵運行方式、設(shè)置信號、運行狀態(tài)信號；機組各溫度信號、轉(zhuǎn)速位置信號、導(dǎo)葉開度位置信號、接力器鎖錠投切信號、制動閘塊位置信號、制動氣壓位置信號、剪斷銷剪斷信號、油槽油位信號；進水口閥門位置信號、機組冷卻水信號；水機保護動作信號等。

脈沖量：發(fā)電機有功電能、無功電能等。

②通信采集的信號數(shù)據(jù)有：

機組各部位溫度、測溫電阻斷線及裝置故障，以及有關(guān)機組軸溫溫度信號和交換控制、狀態(tài)和報警信息。勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、同期系統(tǒng)、發(fā)電機及主變和線路微機保護裝置的通訊。

4.4 綜合參數(shù)統(tǒng)計、計算與分析功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)實時采集到的數(shù)據(jù)進行周期、定時或召喚計算與分析，形成計算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，幫助運行人員對電廠設(shè)備的運行進行全面監(jiān)視與綜合管理，可及時發(fā)現(xiàn)故障征兆，提高機組運行的安全性。對現(xiàn)成的計算數(shù)據(jù)列出作為實時數(shù)據(jù)處理，存入相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，進行越限報警、啟動相關(guān)處理程序等操作。

（1）溫度量分析計算

LCU周期獲得溫度測量裝置采集的溫度數(shù)據(jù)，進行預(yù)處理，并作計算后將數(shù)據(jù)存入LCU數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，可顯示、制表打印。

①溫度最高值、最低值：溫度畫面的實時值現(xiàn)示和歷史曲線現(xiàn)示。②溫度變化趨勢分析：實時和歷史變化曲線。③溫度越限追憶記錄：歷史變化曲線。④正常值與實測值的比較分析：溫度畫面中溫度現(xiàn)示值變色，正常溫度為白色、報警溫度為黃色、停機溫度為紅色。

（2）電量累積計算

計算機監(jiān)控系統(tǒng)對全廠有功電度量、無功電度量進行周期分項分時累加，并存入數(shù)據(jù)庫，供顯示并制表打印。

①單臺發(fā)電機的發(fā)電有功、無功電量累加。②單回送電線路的送電有、無功電量累加。③全廠發(fā)電機總發(fā)電量累加，全廠線路總送電量累加。④全廠總廠用電量累加。

（3）設(shè)備運行統(tǒng)計計算

對機組、斷路器、機組油壓裝置等重要動力設(shè)備，以及間歇運行的輔助設(shè)備的運行工況（包括啟動次數(shù)據(jù)、運行時間、間歇時間等）進行統(tǒng)計，對繼電保護及自動裝置動作情況進行統(tǒng)計。

4.5 定值管理功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)對所有定值作統(tǒng)計，定值修改、變更情況統(tǒng)計，并存入數(shù)據(jù)庫，以備查詢。
4.6 生產(chǎn)報表功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行電氣量參數(shù)報表，非電氣化量參數(shù)報表，溫度、日發(fā)電量、廠用電量統(tǒng)計報表，生產(chǎn)綜合統(tǒng)計報表等。

4.7 安全運行監(jiān)視及事件報警功能

（1）主要設(shè)備安全運行實時監(jiān)視

計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使運行人員通過主機兼操作員工作站顯示器屏幕對全廠主要設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行實時監(jiān)視，包括狀態(tài)變化監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視、歷史趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

①越限檢查：主要針對主機定子電流、油溫、冷卻水壓力、定子線圈和鐵心的溫度計及其它被監(jiān)視參數(shù)，檢查設(shè)備異常狀態(tài)并發(fā)出報警。

②過程監(jiān)視：監(jiān)視機組開停機條件、開停機進程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的順序及轉(zhuǎn)換時間等，并上送至電站控制層。監(jiān)視機組各種運行工況的轉(zhuǎn)換過程所需要的操作步驟，在發(fā)生過程阻滯時，顯示阻滯原因，并由機組現(xiàn)地控制單元將機組轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)。（如開機、停機、冷卻水狀況等）

③趨勢分析：分析機組運行參數(shù)的變化。（如機組軸承溫度趨勢監(jiān)視、發(fā)電機溫度變化趨勢監(jiān)視、機組電壓和負(fù)荷變化、勵磁電壓和電流變化等）

④監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：對機組現(xiàn)地控制單元硬件、軟件故障自動監(jiān)視，報警并上送數(shù)據(jù)信息給電站控制層。實時監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)本身的工作狀況，通信狀態(tài)等。

（2）事件報警

①故障報警記錄

計算機監(jiān)控系統(tǒng)周期性掃描故障信號，故障發(fā)生時，立即響應(yīng)并處理，同時記錄故障發(fā)生時間（時、分、秒）、動作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印故障報警語句，發(fā)出聲光報警信號，按故障發(fā)生的先后次序排列，形成故障記錄并存入數(shù)據(jù)庫。故障記錄表格為故障匯總記錄表，可供值班人員查尋，并定時打印，也可召喚打印或顯示。

②參數(shù)越限、復(fù)限報警記錄

計算機 監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)備運行參數(shù)超越其限值時，立即報警，越限值恢復(fù)正常值時，進行復(fù)限提示。參數(shù)越、復(fù)限時，記錄發(fā)生時間（時、分、秒）、參數(shù)名稱、參數(shù)值勤等信息，并顯示打印故障報警語句，發(fā)出音響報警信號，形成全廠參數(shù)越看待線記錄并存入數(shù)據(jù)庫。

③事件順序檢測

機組現(xiàn)地LCU自動檢測本單元所監(jiān)視的設(shè)備、繼電保護和自動裝置的動作情況，當(dāng)發(fā)生狀態(tài)變換時，對于事故信號自動產(chǎn)生中斷，檢測事件性質(zhì)、發(fā)生時間，并順序記錄，上送電站控制層，計算機監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)中為信號，同時記錄事故發(fā)生時標(biāo)（時、分、秒、）、動作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等信息，并顯示、打印事故報警語句，發(fā)出聲光報警信號，按事故發(fā)生的先后次序排列，形成事件記錄并存入數(shù)據(jù)，可按設(shè)備進行搜索記錄。

（3）事故追憶及相關(guān)量記錄

電站發(fā)生事故時，需對事故發(fā)生前后的某些重要參數(shù)進行追憶記錄，以供運行人員事故分析。事故發(fā)生時，計算機將按順序?qū)⑹鹿蕡缶畔ⅰ⑹鹿实拿Q及這些追憶數(shù)據(jù)保存于磁盤中，形成歷史數(shù)據(jù)。并自動顯示、打印這些數(shù)據(jù)。事故追憶的重要參數(shù)有：線路三相電流和電壓（正常值和故障值）；主變的電流和溫度（正常值和故障值）；發(fā)電機定子三相電流和電壓（正常值和故障值）、機組推力軸瓦最高溫度等。

（4）機組開、停機過程監(jiān)視

機組開、停機時（命令發(fā)出），計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動推出相應(yīng)機組的開、停機過程監(jiān)視畫面。畫面包括：機組編號、自動/手動標(biāo)記、開（停）機條件、用流程圖表示的開（停）機步驟、每步操作的時間及總時間。實時顯示全部開、停機過程中每一步驟及執(zhí)行情況，并按設(shè)備實際動作狀態(tài)自動改變步序框的顏色，以區(qū)分已操作、正在操作、待操作及操作受阻部位。并提示在開、停機過程受阻的受阻部位的原因，進行開環(huán)運行指導(dǎo)甚至閉環(huán)自動控制操作。

4.8 控制、操作與調(diào)節(jié)功能

根據(jù)電廠設(shè)備運行的情況和有關(guān)計算結(jié)果，按預(yù)定步驟遠(yuǎn)方及現(xiàn)地的控制命令對全廠設(shè)備的運行進行控制與調(diào)節(jié)。運行設(shè)備控制方式設(shè)置，自動/手動控制、遠(yuǎn)方/現(xiàn)地操作，均可在操作畫面中點擊實現(xiàn)，有功功率、無功功率調(diào)節(jié)以及機組開停機的控制操作也可在操作畫面中點擊實現(xiàn)�？刂苾�(yōu)先權(quán)為：現(xiàn)地控制層單元、電站控制層單元。

可實現(xiàn)設(shè)備運行方式設(shè)置與轉(zhuǎn)換；機組有功、無功的調(diào)節(jié)操作；斷路器、隔離開關(guān)投、切操作；機組開、停機操作及緊急停機操作；機組壓油裝置和公用設(shè)備電動機啟停操作；閘門開/閉操作；各種整定值、限制修改操作；報警信號復(fù)歸。

（1）電站主接線圖上的斷路器和開關(guān)的控制。

主接線圖上的斷路器和開關(guān)的控制通過微機保護的開關(guān)量輸入和輸出實現(xiàn)。在出現(xiàn)故障時，由相應(yīng)的保護裝置動作于跳閘；正常的分合閘操作，既可以在控制屏上通過控制開關(guān)操作，也可以通過上位微機用鼠標(biāo)操作來實現(xiàn)。

（2）機組順序控制

機組通過各自的現(xiàn)地LCU實現(xiàn)開停機過程順序控制及水輪機事故保護。機組開停機指令由電站級操作員工作站自動或手動發(fā)出，也可在現(xiàn)地觸摸屏上執(zhí)行。

運行人員通過專用操作控制畫面，以人機對話方式選擇機組號，設(shè)置有功功率或無功功率給定值，當(dāng)運行人員確認(rèn)后，上位機發(fā)出命令，機組LCU執(zhí)行�？蓪崿F(xiàn)機組轉(zhuǎn)速及有功功率調(diào)節(jié)；機組電壓及無功功率調(diào)節(jié)。

（3）機組開停機過程的控制

機組開機、停機和故障停機過程的自動和手動控制，通過每臺發(fā)電機組自動屏內(nèi)的PLC來實現(xiàn)，在機組自動屏上可以通過模擬屏上的操作顯示接口進行手動和自動開機，也可以由上位微機進行手動和自動開機，二處均在軟件上設(shè)置切換功能，不能同時操作。開機和運行過程的控制包括投入、關(guān)閉冷卻水，打開、關(guān)閉制動閘和碟閥，調(diào)節(jié)導(dǎo)水葉的開度，控制水輪機的轉(zhuǎn)速，投入、斷開勵磁和調(diào)節(jié)勵磁電壓和電流、發(fā)電機出口開關(guān)合閘、分閘等操作。水機故障跳開發(fā)電機出口開關(guān)，通過軟件由發(fā)電機保護跳閘執(zhí)行。

（4）公共系統(tǒng)的控制

電站公共系統(tǒng)輔機由一臺PLC控制，控制對象包括：高、低壓壓縮空氣、供水泵、排水泵、潛水泵、調(diào)速油泵和碟閥的打開、關(guān)閉。廠用電備用電源自動投入監(jiān)視、調(diào)速器油壓力高低、冷卻水壓力等信號。

公用系統(tǒng)設(shè)備既可以在公用系統(tǒng)屏上的按鈕進行控制，也可以由上位微機進行控制。

（5）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的控制

控制每臺發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的開關(guān)量以及勵磁電壓和電流增加或減少，通過每臺機組的PLC開關(guān)時接點來實現(xiàn)，某臺發(fā)電機出口開關(guān)故障跳閘后，PLC自動跳開相應(yīng)的發(fā)電機滅磁開關(guān)。機組自動起機正常運行過程中，執(zhí)行投勵磁電壓和勵磁電流的調(diào)節(jié)工作。對于勵磁系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)可以通過機組自動屏上操作顯示接口和上位微機來實現(xiàn)，兩處均在軟件上設(shè)置切換功能，與勵磁屏也有相互切換功能，兩處不能同時操作。

（6）AGC和AVC調(diào)節(jié)

①AGC調(diào)節(jié)

自動發(fā)電控制還能完成對各機組運行工況轉(zhuǎn)換時的協(xié)調(diào)工作，以保證機組和電力系統(tǒng)所受的擾動最小。自動發(fā)電控制能進行開環(huán)和閉環(huán)控制，開環(huán)運行時計算機監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)視屏幕上給出提示信息，閉環(huán)控制則將操作調(diào)節(jié)信號直接作用到機組調(diào)速器和各機組輔助設(shè)備，機組是否參與自動發(fā)電控制功能可由運行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

②AVC調(diào)節(jié)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)要求自動將電壓維持在給定的變化范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對各機組間無功功率的合理分配。無功功率的分配躲過系統(tǒng)故障或系統(tǒng)負(fù)荷變動所引起的暫態(tài)過程，保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)在對機組進行無功功率調(diào)節(jié)時所引起的擾動最小，機組是否參與自動電壓控制功能可由運行人員預(yù)先設(shè)定并在系統(tǒng)中給出標(biāo)志。

4.9 人機聯(lián)系功能

（1）本系統(tǒng)提供豐富多樣的人機聯(lián)系手段，允許運行操作人員通過各顯示器，鼠標(biāo)器、鍵盤及打印機以各種方式實現(xiàn)對全廠設(shè)備運行監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、定值修改、畫面調(diào)用、數(shù)據(jù)打印要求，并易于對應(yīng)用程序開發(fā)及修改。

（2）在操作臺上的運行人員只允許完成對電站設(shè)備進行監(jiān)視、控制調(diào)節(jié)和參數(shù)設(shè)置等操作，特權(quán)操作權(quán)供調(diào)試人員調(diào)用。

①人機聯(lián)系采用漢字WINDOWS NT平臺監(jiān)控，畫面美觀，調(diào)用和操作簡便、靈活、可靠，響應(yīng)速度快，對話提示說明清楚準(zhǔn)確，在整個系統(tǒng)對話運用中保持一致；②人機聯(lián)系為漢字顯示打印，漢字符合國家一級字庫標(biāo)準(zhǔn)；③有關(guān)操作的人機聯(lián)系，充分利用具有被控對象顯示畫面、鍵盤（或鼠標(biāo)）及畫面對話區(qū)提示三結(jié)合方式，操作過程中有必要的可靠性校核及閉鎖功能。④不同職責(zé)的運行管理人員提供不同的安全等級操作權(quán)限。

4.10 人機界面功能

（1）畫面顯示、畫面實時刷新（包括設(shè)備運行狀態(tài)，運行參數(shù)及時鐘）、報警與操作信息創(chuàng)新或標(biāo)志提示、人機對話提示及操作命令信息提示、光標(biāo)顯示與控制、畫面窗口變換與局部放大、畫面的平移、滾動和漫游、多窗窗口顯示、比例縮放。

（2）人機界面顯示內(nèi)容

畫面顯示是電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能，畫面是實時狀態(tài)的并采用多窗口技術(shù)以提供更多的信息。畫面調(diào)用具有程序自動調(diào)用和鍵盤菜單召喚調(diào)用形式。畫面的種類包括接線圖類、棒形圖類、曲線類、表格類、信息類、運行指導(dǎo)類等。

①線圖類畫面

包括電氣主接線圖、廠用電系統(tǒng)接線圖、直流系統(tǒng)接線圖及電氣參數(shù)、水力機械系統(tǒng)圖、機組及公用油、水、氣系統(tǒng)實時狀態(tài)參數(shù)模擬圖、計算機系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)圖、運行監(jiān)視圖、各類運行方式狀態(tài)圖。在這些畫面上能顯示出運行設(shè)備的實時狀態(tài)及運行參數(shù)（實時電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、頻率、電度量、主變溫度等）。

②形圖類畫面

包括機組有功無功功率、運行參數(shù)的限值和實時值對比以及部分運行指標(biāo)的顯示等。

③曲線圖類畫面

包括給定負(fù)荷曲線、實際負(fù)荷曲線、歷史趨勢曲線以及各類運行圖實時曲線等。

④表格類畫面

包括各種運行報表、操作記錄統(tǒng)計表、事故故障報警統(tǒng)計表、定值變更統(tǒng)計表、I/0點定義表、各類記錄本、運行報告等。

⑤信息類畫面

包括狀態(tài)變位信息、事故、故障報警信息（光子牌）、模擬量參數(shù)越復(fù)限信息、相關(guān)量記錄以及監(jiān)控系統(tǒng)自診斷報警。

⑥文字說明：包括使用幫助、操作說明、公司介紹。

4.11 數(shù)據(jù)通信功能

完成與本單元機組控制PLC設(shè)備、微機溫度巡檢裝置、微機調(diào)速器、微機勵磁裝置及保護設(shè)備之間數(shù)據(jù)變換。完成機組現(xiàn)地控制層的數(shù)據(jù)變換，實時上送電站控制層所需的過程信息，接受電站控制層的控制和調(diào)整命令。

數(shù)據(jù)通信傳送的上行內(nèi)容：機組溫度測量裝置傳送的溫度量；發(fā)電機三相定子電流；發(fā)電機定子相電壓和線電壓；發(fā)電機有功功率和無功功率；發(fā)電機有功電能及無功電能；發(fā)電機功率因數(shù)；發(fā)變組各種事故信號和故障信號；機組壓油裝置PLC、機組技術(shù)供水PLC各種事故，故障信號以及被控設(shè)備運行狀態(tài)信號等。

4.12 系統(tǒng)診斷功能

機組現(xiàn)地LCU能在線或離線自檢硬件和軟件故障，并能確定故障到輸入、輸出模板，能在離線自檢各種應(yīng)用軟件。能實現(xiàn)自檢故障的本地顯示及上送故障信息給主控級，以便在主控制臺顯示和打印。

4.13 時鐘同步功能

機組現(xiàn)地LCU實現(xiàn)與電站控制層時鐘同步，保證全系統(tǒng)與衛(wèi)星始終同步。數(shù)據(jù)通信傳送的上行內(nèi)容為微機電量采集的電流、電壓、頻率、有功、無功、線路的有功、無功電度、保護等各種事故和故障信號。

5 本電站綜合自動化系統(tǒng)的主要特點

（1）本電站自動化系統(tǒng)采用典型的分層分布式結(jié)構(gòu)，即電站控制層和現(xiàn)地控制層�，F(xiàn)地控制層設(shè)備在站內(nèi)相互獨立且分布式布置，僅通過站內(nèi)以太網(wǎng)互聯(lián)。系統(tǒng)功能齊全、配置靈活、具有極高的可靠性，符合綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

（2）開放式、易擴展性的設(shè)計。通過采用國際國內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及接口方式（如：Modbus Plus、RS232、RS485等），方便的與其它相關(guān)的智能設(shè)備相聯(lián)，并進行信息交換；另充分考慮到水電站擴建、改造等因素，間隔層設(shè)備基于模塊式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可根據(jù)要求隨意配置，電站控制層設(shè)備配置組態(tài)非常靈活。

（3）靈活多變的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可支持局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、現(xiàn)地總線等。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用的是光纖、同軸電纜、屏蔽雙絞線等。網(wǎng)絡(luò)規(guī)約：TCP/IP、Modbus Plus 、RS232、RS485、等，適用于不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)靈活多樣。

（4）遠(yuǎn)程訪問服務(wù)，系統(tǒng)可以通過通信服務(wù)器將實時數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程計算機或調(diào)度端，支持遠(yuǎn)動調(diào)度通信規(guī)約。

（5）開放的硬件環(huán)鏡，計算機可以采用各種符合開放標(biāo)準(zhǔn)的RISC工作站、各種工業(yè)用計算機、施耐德、西門子、OMRON等公司的可編程控制器，并保持對其它設(shè)備的接入開放。

（6）系統(tǒng)軟件采用當(dāng)前最先進的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計理念、原則和技術(shù)，這種設(shè)計將帶來使用和維護上的極大方便。運行在WINDOWS NT環(huán)鏡下，圖形化編程、簡單易學(xué)，數(shù)據(jù)庫采用面向網(wǎng)絡(luò)的實時數(shù)據(jù)庫。

（7）系統(tǒng)設(shè)計有標(biāo)準(zhǔn)的SCADA功能，同時可以配置自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、防誤操作、設(shè)備維護管理、電話語音報警、GPS等多種高級功能。

6 結(jié)束語

根據(jù)電站的實際情況，并借鑒其它站的經(jīng)驗教訓(xùn)，揚長避短，其設(shè)計理念符合微機綜合自動化發(fā)展趨勢，采用了國際通用標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)配置合理，功能完備，所選設(shè)備先進，不僅可以滿足電站目前運行的控制、監(jiān)視、測量和報警等要求，也為電站今后發(fā)展留有余地，有很好的靈活性、兼容性、擴充性和互換性，同時，無需另設(shè)其它遠(yuǎn)動設(shè)備，完全滿足遙測、遙控、遙信、遙調(diào)和少人值守的需要，對各種外圍設(shè)備能進行實時在線的診斷和自診斷，從而保證自動化系統(tǒng)長期穩(wěn)定的工作。