第3章发电企业信息化与智能化(new)14768.pptx

《第3章发电企业信息化与智能化(new)14768.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章发电企业信息化与智能化(new)14768.pptx（86页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第3章章发电企业信息化发电企业信息化主要内容主要内容n3.1我国我国发电厂自厂自动化与信息化化与信息化现状状n3.2水水电站厂站厂级监控系控系统n3.3火力火力发电厂的厂厂的厂级监控系控系统n3.4发电厂智能管理信息系厂智能管理信息系统3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国发电厂自动化与信息化现状n我国我国电厂厂的的自自动化水平达到国化水平达到国际先先进水平水平。电厂自厂自动化化历来是来是电力企力企业信息化建信息化建设的重点，的重点，大部分大中型水力大部分大中型水力发电，火力，火力发电机机组均配均配备了了计算机算机监控系控系统。小型水。小型水电站的自站的自动化水平化水平总体上体上还不是太高。

2、不是太高。n发电生生产自自动化化监控系控系统的广泛的广泛应用大大用大大提高提高了了生生产过程自程自动化水平化水平。n由于大部分使用的由于大部分使用的监控系控系统采用了国外的先采用了国外的先进技技术，因此某些，因此某些单项指指标基本达到了国基本达到了国际水平，水平，但在整体但在整体应用上仍有差距。用上仍有差距。3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国发电厂自动化与信息化现状我国我国发电力企力企业信息化信息化发展的特征如下展的特征如下:n电力生力生产过程自程自动化系化系统应用成熟。用成熟。n管理信息系管理信息系统的建的建设与与应用逐用逐渐推推进（为公司公司业务管理和决策服管理和决策服务）。）。总体来

3、看，体来看，管理信息化滞后于生管理信息化滞后于生产过程自程自动化化的的发展展进程。程。发电企业信息化建设的战略目标发电企业信息化建设的战略目标n发电企企业信息化建信息化建设的的战略目略目标是是:以先以先进思想思想为主主导、以、以现代信息技代信息技术手段手段为支撑，支撑，实现电厂内外部信息的全面集成，厂内外部信息的全面集成，建建设数字化数字化电厂厂。3.2水电站厂级监控信息系统水电站厂级监控信息系统n近年来国内水近年来国内水电站自站自动化得到了迅速的化得到了迅速的发展，展，已成已成为一个集一个集计算机、控制、通信、网算机、控制、通信、网络、电力力电子子为一体的一体的综合系合系统，具，具备完完备的

4、硬件的硬件结构、开放的构、开放的软件平台和件平台和强大的大的应用系用系统。n不不仅可以完成可以完成对单个水个水电站的站的监控控，还可以可以进一步一步实现对梯梯级、流域、甚至跨流域、流域、甚至跨流域的的水水电站站群群的的经济运行和安全运行和安全监控控。水力发电厂简介水力发电厂简介n水力水力发电厂是将水力厂是将水力发电就是利用水力就是利用水力(具有具有水水头)推推动水力机械水力机械(水水轮机机)转动，将水能，将水能转变为机械能，如果在水机械能，如果在水轮机上接上另一种机械机上接上另一种机械(发电机机)随着水随着水轮机机转动便可便可发出出电来，来，这时机械能又机械能又转变为电能。能。n水力水力发电在

5、某种意在某种意义上上讲是水的是水的势能能变成机成机械能械能，又，又变成成电能能的的转换过程。再程。再经过变电和和输配配电设备将将电力送到用力送到用户。n主要一次主要一次设备：大：大坝闸门水水轮机（机（导水叶水叶阀门）发电机机小型水电站的电气结构小型水电站的电气结构水电站监控对象水电站监控对象 包括水包括水轮机、机、发电机、机机、机组进水水阀、尾、尾水水闸门、机、机组附属及附属及辅助助设备(油、水、油、水、气气)，主，主变压器、开关站、全厂公共和器、开关站、全厂公共和辅助助设备、大、大坝（闸门）等。）等。水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系统主要任务和功能 (1)(1)实现站站级层监

6、控系控系统对相相应主要机主要机电设备运行工运行工况、位置、参数况、位置、参数的的监视,并并实现对主要主要开关开关设备的的状状态监视并并显示。示。(2)(2)实现站站级层监控控系系统对相相应主主要要机机电设备的的现地地/远方方，自自动/手手动监控控，调节，包包括括机机组起起/停停，开开关关倒倒闸等等。操操作作员工工作作站站通通过人人机机接接口口或或者者根根据据调度度的的命命令令、应用用程程序序（AGCAGC、AVCAVC等等）的的命命令令自自动地地对监控系控系统对象象进行行控制和控制和调节。(3)(3)具有越限具有越限报警和警和趋势报警功能警功能.水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系

7、统主要任务和功能 (4)(4)在在电力力系系统事事故故或或电站站设备工工作作异异常常时，监控控系系统应能能自自动起起动音音响响报警警、语音音电话自自动告告警警系系统，并并在在操操作作员站站上上显示示报警警信信息息,打打印印报警警信信息息并并记录入数据入数据库.(5)(5)监控控系系统异异常常监视：当当监控控系系统的的硬硬件件或或软件件发生生故故障障时，给出出提提示示信信息息，并并在在操操作作员工工作作站站上上显示示故故障障位位置置和和进行行打打印印记录。同同时，在在工工程程师站站上上给出出报警信号，警信号，显示故障位置及原因。示故障位置及原因。(6)(6)对系系统运运行行的的各各种种数数据据进

8、行行收收集集、统计、分分析析判断，生成各种判断，生成各种报表，提供生表，提供生产运行和运行和维护指指导。水电站厂级监控信息系统的结构水电站厂级监控信息系统的结构n水水电站厂站厂级监控信息系控信息系统采用三采用三层体系体系结构，如构，如图3-1所示。所示。基础和过程自动化层（基础和过程自动化层（现地控制层）现地控制层）现地控制地控制层主要功能：主要功能：n完成完成现场设备的数据采集的数据采集n过程自程自动控制控制n实现与主站与主站监控控计算机的通信算机的通信。n将采集的将采集的实时数据、数据、经处理后确理后确认的事的事件、控制件、控制过程的有关信息程的有关信息上送上送给主站主站监控控计算机，接受

9、其算机，接受其下达下达的控制的控制调节等命等命令并令并执行相行相应的操作。的操作。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制地控制层系系统结构如下构如下图所示。所示。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制地控制层设计：n全厂全厂设置置若干个若干个现地控制地控制单元（元（LCULCU），），实现对各生各生产对象的象的监控。控。就地控制就地控制单元的元的个数个数由由机机组的台数的台数和和开关站及共用开关站及共用设备的的规模大小模大小来决定来决定，最大不超，最大不超过6464个。每台机个。每台机组一套一套LCULCU，开关站及共用，开关站及共用设备共用一台共用一台LC

10、ULCU或各自一台或各自一台LCULCU。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（1 1）采采用用现场总线如如PROFIB PROFIB BUSBUS，将将一一类总线主主站站（LCULCU）、现场各各类智智能能控控制制器器和和各各种种I/OI/O及及仪表表连接接在在现场总线上上，实现现场设备的的实时数数据据采采集和集和过程自程自动控制。控制。（2 2）一）一类总线主站（主站（LCULCU）若干个，若干个，全厂全厂设置置若干个若干个现地控制地控制单元（元（LCULCU），），实现对各生各生产对象的象的监控。控。图中用个中用个中档的可中档的可编程控制器程控制器，各，各带若干种若干种类型的

11、型的输入入输出模出模块、通信模、通信模块、变送器、送器、继电器、器、仪表等信号表等信号变换装置、装置、驱动装置及装置及输入入输出信号出信号源等。源等。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（3 3）现场总线上挂若干个智能控制器，上挂若干个智能控制器，该控制器可控制器可以是用中档的可以是用中档的可编程控制器（程控制器（带PROFIB BUSPROFIB BUS接口）接口）实现的的闭环控制控制系系统，实现某生某生产过程的自程的自动调节（调速器，励磁），同速器，励磁），同时也可以是也可以是测温装置，温装置，测机机组振振动装置，各装置，各辅助助设备控制装置。控制装置。挂在挂在现场总线上的智能

12、控制器受一上的智能控制器受一类总线主站的控制主站的控制，将需要的将需要的数据上数据上传一一类总线主站，接受其主站，接受其下达的下达的控制控制调节等命令并等命令并执行相行相应的操作。的操作。（4 4）将各种）将各种数字数字仪表和表和远程程I/OI/O挂在挂在现场总线上，上，将需要的数据上将需要的数据上传一一类总线主站，并接受其下达主站，并接受其下达的命令，的命令，执行相行相应的操作。的操作。实现远程程现场设备的的监视与控制。与控制。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（5 5）大）大坝监控系控系统是是对大大坝所有所有现场设备进行行监视和控制（大和控制（大坝离离电站一定的距离）站一定的

13、距离）将一个一将一个一类总线主站（用一个中档的可主站（用一个中档的可编程控制程控制器，器，带若干个若干种若干个若干种类型的模型的模块）、数字）、数字仪表表和和远程程I/OI/O挂在挂在现场总线上，通上，通过大大坝监控系控系统的一的一类总线主站（主站（大大坝LCU LCU）实现大大坝所有所有现场设备的的实时数据采集和数据采集和过程自程自动控制，通控制，通过通信模通信模块和通信和通信线路路实现与主站的通信，将需与主站的通信，将需要的数据上要的数据上传主站主站监控系控系统的的一一类总线主站主站（机（机组LCULCU ），接受其下达的控制命令并，接受其下达的控制命令并执行行相相应的操作。的操作。水电站

14、监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（6 6）现场总线通通过协议转换接口将接口将非非总线协议的的智能智能设备连接在接在总线上，上，实现全厂全厂现场设备的的监视与控制。与控制。（7 7）公用）公用LCULCU，结构同机构同机组LCULCU（智能控制器加上智能控制器加上现场总线）。公用公用LCULCU 采集全厂厂用采集全厂厂用变压器、器、10kV10kV厂用厂用电断路器状断路器状态和和继电保保护、备用用电源源自自动投入装置的状投入装置的状态、动作、作、报警信息和警信息和电测量信号；定量信号；定时对全厂公用、全厂公用、辅助助设备的状的状态量，量，以及断路器、开关和分合以及断路器、开关和分合进行

15、行处理，上送至理，上送至电站中控站中控层。接受。接受电站中控站中控层控制命令、完成全控制命令、完成全厂性有关断路器厂性有关断路器顺序操作、隔离开关的投、切。序操作、隔离开关的投、切。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层采用硬布采用硬布线和通和通讯结合机制：合机制：n与与机机组附附属属及及相相关关设备的的通通信信采采用用现场总线技技术。n对于于无无法法采采用用数数字字通通信信的的设备采采用用硬硬布布线I/OI/O进行行连接。接。n对于于安安全全运运行行的的重重要要信信息息、控控制制命命令令和和事事故故信信号号除除采采用用现场总线通通信信外外，还需需通通过硬硬布布线I/OI/O直接接入

16、直接接入LCULCU，实现双路通信，以保双路通信，以保证安全安全。水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层n智能控制器加上智能控制器加上现场总线技技术是是现地控制地控制单元的元的发展展趋势，现场总线是是连接智能接智能设备和自和自动化系化系统的数字式双向的数字式双向传输、多分支、多分支结构的通信网构的通信网络。n针对水水电站被控站被控对象分散的特点，象分散的特点，现场总线将分将分散在散在现场的智能的智能仪表、智能表、智能/、智能、智能执行机构、行机构、智能智能变送器、智能控制器送器、智能控制器连接成一体接成一体，提高了系，提高了系统的自治性和可靠性，可以的自治性和可靠性，可以节省省大量的

17、大量的信号信号电缆和控制和控制电缆。近年来，以近年来，以PLC为基基础的机的机组现地控制地控制单元（元（LCU）在水在水电厂中得到了广泛的厂中得到了广泛的应用。用。机机组LCU应有下述功能有下述功能：(1)采集机采集机组运行的运行的电气参数、开关状气参数、开关状态、水、水轮机机组及励及励磁屏、磁屏、调速器、速器、辅机的运行状机的运行状态及事故、故障信号、及事故、故障信号、非非电模模拟量等数据。量等数据。(2)显示机示机组运行的运行的实时参数、参数、实时状状态、事故及故障信、事故及故障信息、控制参数及保息、控制参数及保护整定整定值等。等。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单

18、元（LCU）以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）(3)根据主控根据主控计算机的命令和算机的命令和现场的命令，完成机的命令，完成机组的启的启动、合、合灭磁开关、启励、磁开关、启励、调压、调频、准同、准同期并期并车、有功功率和无功功率的、有功功率和无功功率的闭环调节、甩、甩负荷、停机。荷、停机。(4)可修改机可修改机组的部分控制参数。的部分控制参数。(5)机机组的事故、故障的事故、故障处理。理。发生机生机组机械事故和机械事故和电气事故气事故时，根据不同的事故，根据不同的事故类型，采取减型，采取减负荷停荷停机、甩机、甩负荷荷紧急停机和关急停机和关进水口水口闸门等措施

19、。出等措施。出现故障故障时发出相出相应的故障的故障报警信息。警信息。n机机组LCU LCU 监控控范范围包包括括水水轮机机、发电机机、机机组进水水阀、尾尾水水闸门、机机组附附属属及及辅助助设备等等。机机组现地控制地控制单元元设备布置于布置于发电电动机机机机旁。旁。n机机组LCULCU完成下列数据采集与完成下列数据采集与处理功能：理功能：机机组电气气量量采采集集：定定时采采集集机机组定定子子和和转子子的的电压量量、电流流量量、频率率、有有功功功功率率及及无无功功功功率率等等参参量量，存存入入数数据据库，在在机机组LCULCU上上显示示并并上上送送电站中控站中控层。以以PLC为基础的机组现地控制单

20、元（为基础的机组现地控制单元（LCU）机机组温度量温度量采集：定采集：定时采集机采集机组定子定子铁芯、定子芯、定子线圈、机圈、机组轴瓦、瓦、轴承、承、轴承油、冷却器水、承油、冷却器水、冷却器油及其它系冷却器油及其它系统的温度。的温度。检查采集的温度采集的温度量是否越限，并及量是否越限，并及时将将越限越限情况及数据送往情况及数据送往电站中控站中控层，机，机组LCULCU上同上同时也有也有报警警显示和音响。示和音响。对部分温度量部分温度量还要要进行温度行温度变化率化率监视和温升和温升趋势分析分析及及时发现异常情况。机异常情况。机组振振动、摆度、度、蠕蠕动、气隙、流量、气隙、流量、压力，力，对这些数

21、据些数据进行行越越限限检查，并将越限情况与数据送往，并将越限情况与数据送往电站中控站中控层，机机组LCULCU上同上同时也有也有报警警显示和音响。示和音响。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）机机组过程程控控制制状状态量量扫查：在在机机组启启动、停停机机和和运运行行方方式式转换时采采集集机机组各各操操作作顺序序步步的的状状态量量和和模模拟量量，并并进行行记录，同同时向向电站站中中控控层发送送控控制制过程程中中的的数数据据。机机组电气气保保护报警警量量采采集集：随随机机采采集集机机组电气气保保护动作作信信息息，一一旦旦采采集集到到保保护报警警信信息息，立立即即将

22、将该信信息息送送往往电站站中中控控层，同同时在在机机组LCULCU上上报警警显示示和和音音响响。机机组LCULCU应包包括括对机机组控控制制范范围内内的的断断路路器器和和各各种种隔隔离离开开关关（不不包包括括检修修接接地地隔隔离离开开关关）的的分分合合控控制制，进水水口口阀门开开关关控控制制，尾尾水水事事故故闸门的的充充水水、开开启启及及关关闭控控制制。这些些控控制制应具具有有严格格的的安安全全闭锁逻辑。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）机机组机械保机械保护报警量采集：随机采集机警量采集：随机采集机组机械保机械保护动作作信息，及信息，及时将采集到保将采集到保

23、护报警信息送往警信息送往电站中站中控控层，同，同时在机在机组LCULCU上上报警警显示和音响。示和音响。机机组LCULCU监视各各辅助助设备的的运运行行，发现异异常常情情况况及及时向向电站站中中控控层传送送信信息息，并并在在机机组LCULCU上上有有报警警显示和音响。示和音响。执行机行机组辅助助设备启启动停止控制。停止控制。机机组LCULCU应具具有有自自动/手手动有有功功、无无功功调节 机机组运运行行工工况况包包括括：发电（空空载、满载发电、调相相、正正常常停停机机、事事故故停停机机、紧急急停停机机。机机组LCULCU针对各各工工况况及其及其转换应有相有相应的控制程序。的控制程序。以以PLC

24、为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）n 机机组LCULCU与与电站中控站中控层脱机脱机时应能能独立独立运行。没运行。没有有电站中控站中控层命令或脱离命令或脱离电站中控站中控层的情况下，的情况下，机机组LCULCU也也应能独立完成能独立完成对所控所控设备的的闭环或开或开环控制，保控制，保证机机组安全运行和开停机操作。安全运行和开停机操作。n机机组LCULCU监视面板面板应可可显示机示机组的主要的主要电气量和气量和温度量以及有关温度量以及有关辅助助设备的状的状态或参数及主要操或参数及主要操作画面。在机作画面。在机组LCULCU上上还装有必要的装有必要的电气气测量量仪表和表和

25、变送器。送器。以以PLC为基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）水电站监控系统生产调度和监控层水电站监控系统生产调度和监控层(电厂控制层电厂控制层)n电站站监控控系系统中中控控层应完完成成对本本电站站所所有有被被控控对象的安全象的安全监控。控。n电厂厂控控制制层应具具有有数数据据采采集集与与处理理、实时控控制制和和调节、参参数数设定定、监视、记录、报表表、运运行行参参数数计算算、通通信信控控制制、系系统诊断断、软件件开开发和和画画面面生生成成、系系统扩充充(包包括括硬硬件件、软件件)、运运行行管管理理和和操操作指作指导等功能等功能。n电厂厂控控制制层实时采采集集来来自自LC

26、ULCU层的的所所有有主主要要运运行行设备的的模模拟量量、开开关关量量、脉脉冲冲量量等等信信息息以以及及来来自自调度度层的的控控制制命命令令和和交交换数数据据。电厂厂控控制制层的的组成如成如图所示。所示。水电站监控系统电厂控制层水电站监控系统电厂控制层（1 1）网）网络采用采用双冗余双冗余的光的光纤网网TCP/IPTCP/IP协议；（2 2）集中控制工作站：双机）集中控制工作站：双机热备、服服务器（数据器（数据库服服务器）器）。监控功能：集中控制与保控功能：集中控制与保护、现地地层与集中与集中层数据通信、数据通信、实时与与历史数据史数据库、与管理、与管理层的通信及数据接口；的通信及数据接口；（

27、3 3）操作操作员工作站工作站：台微机、双屏。操作功能：程序及：台微机、双屏。操作功能：程序及单项操作；操作；（4 4）工程）工程师工作站：台微机。工作站：台微机。维护功能：系功能：系统参数的修改、参数的修改、程序与算法的投入与切程序与算法的投入与切换；（5 5）集中控制操作台：急停、）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；急故障排除；（6 6）通通过2台交台交换机，与基机，与基础和和过程自程自动化化层的各一的各一类总线主主站（站（LCU）连接接。(7)C/S(7)C/S结构。构。电厂控制厂控制层与与LCULCU也可以采用以太网相也可以采用以太网相连,如下如下图示。示。企业管理和决策层企业管理和

28、决策层n发电企企业的的ERP系系统与与传统的的ERP系系统相相比比，有有自自己己的的特特点点。发电企企业（同同冶冶金金、化化工工企企业）是是一一种种连续性性生生产作作业的的企企业，企企业的的内内部部资源源、外外部部市市场都都非非常常稳定定，电力力企企业的的生生产过程程一一旦旦启启动，其其人人力力、资源源的的配配备和和供供给严格格按按计划划供供应，不不可可轻易改易改变。其特点是：。其特点是：（1）设备的安全的安全稳定运行是企定运行是企业正常运行的保正常运行的保证；（2）企）企业运行管理的主要内容是加运行管理的主要内容是加强对于企于企业生生产过程的控制；程的控制；水电站监控系统水电站监控系统布置布

29、置n每每台台机机组的的监控控LCU位位于于主主厂厂房房发电机机层相相应的机的机组旁旁；n厂厂房房设有有中中控控室室，作作为全全站站的的集集中中监控控中中心心，布布置置有有计算算机机设备、公公用用LCU盘柜柜、微微机机保保护柜柜盘和模和模拟屏等。屏等。总结：水电站厂级监控系统总结：水电站厂级监控系统的结构的结构目前水目前水电站站监控系控系统的的结构基本上以网构基本上以网络为基基础，全厂共全厂共设两两层：电厂控制厂控制层和和现地控制地控制层。n系系统级设备大多采用大多采用以太网或光以太网或光纤环网网等等通用通用网网络连接高性能的工作站和服接高性能的工作站和服务器（器（电厂控制厂控制层）及）及现地控

30、制地控制层的的LCU。n在在现场则较多地多地采用采用PLC或智能或智能现地控制地控制单元元(LCU)，再通，再通过现场总线与基与基础层的的智能智能I/O设备、智能、智能仪表、表、远程程I/O等相等相连，构成，构成现地控制地控制子系子系统（现地控制地控制层），与站），与站级系系统结合，形合，形成整个控制系成整个控制系统。水电站监控系统的发展趋势水电站监控系统的发展趋势n在大中型在大中型电站用高性能的工作站或服站用高性能的工作站或服务器作器作为全系全系统的的主控机和数据服主控机和数据服务器器，而用，而用PC机作机作为操作操作员站，大中型站，大中型电站的系站的系统级设备一般都一般都选用用64位的工作

31、站和服位的工作站和服务器。器。n高速交高速交换式以太网式以太网技技术的得到众多生的得到众多生产厂商的厂商的支持，比其它网支持，比其它网络产品有着明品有着明显的无法替代的的无法替代的优势。nWeb、面向、面向对象的象的Java等新技等新技术将越来越多地将越来越多地引入引入计算机算机监控系控系统。水电站监控系统的发展趋势水电站监控系统的发展趋势n有效的状有效的状态监测和故障和故障诊断断利用利用现代化先代化先进的的检测设备和分析技和分析技术对水水电站站主主设备的某些关的某些关键部位的参量部位的参量进行在行在线实时采集采集和和监视，经过综合了合了现场积累的运行、累的运行、检修、修、试验资料和料和专家家

32、经验的智能的智能(专家家)系系统，综合分析合分析其运行其运行规律，并律，并预测设备可能存在的可能存在的隐患患，及早，及早发现设备存在的缺陷和故障，存在的缺陷和故障，对设备进行有行有针对性的性的维护，避免突，避免突发性故障和控制性故障和控制渐发故障的故障的发生。（生。（数据采集以及数据分析来数据采集以及数据分析来预测设备状状态）先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例n瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，境内，流域共流域共规划划7个常个常规水水电厂，厂，1个抽水蓄能个抽水蓄能电厂，厂，预计总装机装机990MW。n四川四川华能康定水能康定水电公司公司

33、的的瓦斯河流域梯瓦斯河流域梯级电站站开开发已建成一期的冷竹关已建成一期的冷竹关电站，装机容量站，装机容量180MW。二期工程。二期工程3个个电站共站共530MW。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例n冷竹关冷竹关电站按站按“无人无人值班班(少人少人值守守)”的原的原则设计，计算机算机监控系控系统引引进奥地利奥地利ELIN公司公司的的产品。品。n流域梯流域梯级控制中心控制中心位于距冷竹关位于距冷竹关电厂厂315km以以外的外的成都市成都市。控制中心。控制中心监控系控系统采用采用1000Mbit/s交交换式以太网，通式以太网，通过TCP/IP协议与与冷竹关冷竹关电厂厂计算机算机监控系控

34、系统互互联。系。系统具有以具有以下特点：下特点：先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(1)成都控制中心成都控制中心监控系控系统与冷竹关与冷竹关电站中控室控制站中控室控制系系统任何一方任何一方发生故障，另一方仍可以正常控制生故障，另一方仍可以正常控制生生产。(2)符合国符合国际标准的开放式准的开放式环境，采用境，采用UNIX操作系操作系统和和ORACLE数据数据库，支持，支持SQL语言。言。(3)操作操作员工作站集中工作站集中监视和控制各和控制各电站，可以站，可以实时显示示图形、形、报表、表、报警及事件信息，能直接控制、警及事件信息，能直接控制、调度到机度到机组和主要的断路器。和主要

35、的断路器。设定定值和命令和命令发送送到各机到各机组LCU（现地控制地控制单元），元），LCU执行行这些命令并返回信息些命令并返回信息给控制中心，供运行人控制中心，供运行人员监视。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(4)主主计算机算机实时采集并采集并处理各理各电站的数据，站的数据，对历史数史数据存档和管理，向据存档和管理，向SQL服服务器器和操作和操作员站站传送数据送数据(5)SQL服服务器是与管理信息系器是与管理信息系统(MIS系系统)接口接口的的计算算机，从主机，从主计算机采集算机采集MIS系系统所需的所需的监控系控系统信息，信息，转换成成MIS系系统所需的数据格式，并所需的数

36、据格式，并实时生成各生成各类格式的格式的报表。表。SQL服服务器通器通过CISCO防火防火墙路由器路由器与成都控制中心与成都控制中心监控系控系统相相连，保，保证了了监控系控系统的的安全性。安全性。(6)一台工程一台工程师/编程程员站用于系站用于系统维护、故障、故障处理、理、软件开件开发，同，同时兼有操作兼有操作员站的所有功能，可作站的所有功能，可作为操操作作员站的站的备用机。用机。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(7)主主计算机、操作算机、操作员工作站、工作站、USP均采用冗余配置，均采用冗余配置，保保证了系了系统的可靠性和的可靠性和实用性。用性。(8)通信接口通信接口计算机向

37、省算机向省调度中心上度中心上传成都控制中成都控制中心心监控系控系统信息，接收省信息，接收省调下下发的数据和命令。的数据和命令。成都控制中心与各厂站的通信采用成都控制中心与各厂站的通信采用3条通道：租条通道：租用中国用中国电信的信的22Mbit/sDDN(数字数据网数字数据网络)光光纤通道通道(主通道主通道)、电力系力系统34Mbit/s微波通道和微波通道和租用吉通公司租用吉通公司128Kbit/s卫星通道。主通道有故星通道。主通道有故障障时能自能自动切切换到到备用通道。用通道。先进的水电站监控系统举例先进的水电站监控系统举例(9)监控系控系统将将报警信号分警信号分级，出，出现故障故障时可按照可

38、按照报警的等警的等级自自动呼叫有关人呼叫有关人员的的传呼机呼机，使，使维护人人员在第一在第一时间赶到事故赶到事故现场，对于于实现“无人无人值班班(少人少人值守守)”起着十分重要的作用。起着十分重要的作用。3.3火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂的厂级监控系统火力火力发电厂厂简介介n火力火力发电厂是将燃料厂是将燃料(煤、油、天然气等煤、油、天然气等)的的化学能化学能变成成电能能的工厂。（的工厂。（燃料燃料热能能动能能电能能）n原煤原煤经过皮皮带运运输到原煤到原煤仓，加工成，加工成煤粉煤粉后通后通过燃燃烧器送到器送到锅炉炉的炉膛中燃的炉膛中燃烧，放出，放出热能能:在在锅炉炉的水冷壁管中的水，吸收炉

39、膛中的的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，量后，变成成饱和蒸汽和蒸汽;并通并通过蒸汽管道送到蒸汽管道送到汽汽轮机机中中;将将热能能变成成动能能;汽汽轮机机带动发电机机旋旋转而而发出出电来，机械来，机械能就能就转变为电能能;电能再通能再通过变压器、开器、开线路送到路送到电力系力系统及用及用户。（。（燃料燃料锅炉炉汽汽轮机机发电机机）大型火力发电机组的特点大型火力发电机组的特点现代化大型代化大型发电机机组有下列一些特点有下列一些特点:l)热力系力系统庞大，生大，生产过程复程复杂。2)由于由于单机容量大，它的机容量大，它的辅机和机和辅助助设备数量多，数量多，容量大，容量大，结构也复构也复杂。3)生

40、生产工况工况变化多、操作化多、操作频繁和复繁和复杂。大机。大机组需要需要监视的的测点数量相当多，特点数量相当多，特别是在机是在机组的起停的起停和事故和事故处理理过程中，机程中，机组处于不于不稳定的状定的状态下下工作。工作。4)大型机大型机组的控制的控制对象和参数多，控制机构多，各象和参数多，控制机构多，各种种扰动也多。也多。大型火力发电机组的特点大型火力发电机组的特点n要保要保证热能能转变为电能，必能，必须不断地供不断地供给燃料燃料、空空气和循气和循环的水的水。(节能减排能减排)n火火电厂生厂生产运行运行过程的自程的自动化程度要求高，火化程度要求高，火电厂厂底底层控制系控制系统的范的范围极其广

41、泛，它包括了极其广泛，它包括了单元机元机组控制系控制系统、辅助助设备、公用系、公用系统控制系控制系统、以及厂、以及厂用用电分散控制系分散控制系统n其中其中含有含有大量模大量模拟控制回路控制回路的的锅炉、汽炉、汽轮机与机与发电机机组构成的构成的单元机元机组运行的控制系运行的控制系统最最为复复杂。火电站火电站的的DCS系统系统n火火电厂需要控制的厂需要控制的锅炉汽机炉汽机等等热力力设备，大容，大容量火量火电发电机机组自自动控制系控制系统。n火火电站具有站具有设备大型化、大型化、工工艺流程流程连续性要求性要求高高、要、要控制的工控制的工艺参数多参数多，而且条件苛刻。，而且条件苛刻。n开开发出了以出了

42、以集中集中显示操作、分散控制示操作、分散控制为特征的特征的集散系集散系统，后来逐，后来逐渐统一称一称为分散型控制系分散型控制系统（DCSDCS）。nDCSDCS产品品应以以模模拟量反量反馈控制控制为主，主，辅以开关量以开关量的的顺序控制序控制和模和模拟量开关量混合型的批量控制。量开关量混合型的批量控制。DCS的发展的发展nDCS的出的出现，其分散控制、集中操作、分，其分散控制、集中操作、分级管管理、配置灵活、理、配置灵活、组态方便的特点使其迅速得到方便的特点使其迅速得到推广推广应用。用。n当前，在工当前，在工业自自动化控制化控制领域，域，DCS几乎无几乎无处不在，不在，DCS已已经渗透到工渗透

43、到工业控制系控制系统的各个的各个领域，并与域，并与PLC结合合，以，以满足自足自动化控制的各种化控制的各种需要。需要。n过程控制行程控制行业如如炼油厂化工厂、油厂化工厂、发电厂、造厂、造纸厂和金属冶厂和金属冶炼厂等，厂等，总是离不开采用是离不开采用DCS的的过程控制系程控制系统。集散控制系统（集散控制系统（DCS）的组成）的组成n集散控制系集散控制系统（DCSDCS）是一套）是一套中型分中型分级分布式分布式计算机控制系算机控制系统。n系系统以以两两层网网络为基基础，配置各种，配置各种设备，实现协调工作、数据共享，共同完成各种控制及管工作、数据共享，共同完成各种控制及管理功能。理功能。nDCSD

44、CS以以过程控制程控制为主主，数字控制，数字控制为辅。nDCSDCS的三大的三大组成部分，即成部分，即控制站控制站、操作站操作站和和通通信网信网络,如如图所示。所示。n现场控制站在整个控制站在整个DCS中中处于核心地位于核心地位，它的，它的可靠性和性能可靠性和性能对整个集散控制系整个集散控制系统的可靠性和的可靠性和性能有着至关重要的影响。性能有着至关重要的影响。DCS的现场控制站的现场控制站n在在DCS系系统中，中，现场控制站控制站处在一个基在一个基础和核心和核心的地位。的地位。现场控制站控制站负责协调所有所有软硬件工作、硬件工作、通信、控制，是整个通信、控制，是整个DCS运行的基运行的基础。

45、n现场控制站是完成控制站是完成对现场I/O处理理并并实现直接数字直接数字控制控制(DDC闭环控制控制)的网的网络节点点，根据，根据组态要求，要求，负责处理理现场的所有的所有输入入输出。并可通出。并可通过输入入设备对工工业过程程进行控制和行控制和调节，保，保证生生产过程的程的安全、可靠、高效、高安全、可靠、高效、高质。n实际运行中运行中现场控制站控制站可以不与操作站及网可以不与操作站及网络相相连的情况下，的情况下，完成完成过程控制策略程控制策略，保，保证生生产装置装置正常运行。正常运行。DCS控制站控制站n大型大型DCSDCS控制站控制站对中央中央处理器要求理器要求较高，必高，必须为专用的用的处

46、理器理器，准，准1616位和准位和准3232位运算方式；第三代位运算方式；第三代DCSDCS控制站控制站采用采用多多CPUCPU分分别用于控制运算、冗余切用于控制运算、冗余切换、通信等操作。、通信等操作。n已已陆续采用了采用了嵌入式嵌入式技技术，在，在信号信号变换过程中采程中采用隔离技用隔离技术以防止来自以防止来自现场的干的干扰信号信号。n为了完成了完成控制策略控制策略，可构成反，可构成反馈控制回路，目前控制回路，目前典型的典型的功能模功能模块有有5050多种多种，这是是DCSDCS厂家的厂家的专有技有技术。对于于顺序控制和批量控制序控制和批量控制组态编程，各种程，各种DCSDCS控制站采用不

47、同的方法，直到近年来才向控制站采用不同的方法，直到近年来才向IEC61131-3IEC61131-3编程程语言言标准靠准靠拢。DCS控制站控制站n大型大型DCSDCS的一台控制站可以完成的一台控制站可以完成上百个回路的控制上百个回路的控制，其容其容错技技术完善，可靠性、安全性完善，可靠性、安全性强。中小型。中小型DCSDCS控制站，以控制控制站，以控制16-3216-32回路回路为限、分散性限、分散性较易易为人人们所接受。所接受。n控制站是整个控制站是整个DCSDCS的基的基础，它的可靠性和安全性最它的可靠性和安全性最为重要重要，死机和控制失灵的死机和控制失灵的现象是象是绝对不允不允许的的，而

48、且冗余、掉而且冗余、掉电保保护、抗干、抗干扰、构成防爆系、构成防爆系统等方等方面都面都应很有效而可靠，才能很有效而可靠，才能满足用足用户要求。多年的要求。多年的实践践经验证明，明，绝大多数厂家的大多数厂家的DCSDCS控制站是能控制站是能够胜任用任用户要求的。要求的。DCS操作站操作站n DCSDCS操作站具有操作操作站具有操作员功能、工程功能、工程师功能、通功能、通信功能和高信功能和高级语言功能等，其中工程言功能等，其中工程师功能中功能中包括系包括系统组态、系、系统维护、系、系统通用通用（UtilityUtility）功能。）功能。实际的的DCSDCS操作站是典型的操作站是典型的计算机，它与

49、控制站不同，有着丰富的外算机，它与控制站不同，有着丰富的外围设备和人机界面。和人机界面。WindowsWindows操作系操作系统，客客户机机/服服务器（器（C/SC/S）结构构，以太网以太网接口与管理网接口与管理网络相相连。大多数。大多数DCSDCS厂家厂家对原来的原来的组态软件件进行改行改造，使之符合造，使之符合应用特点，用特点，满足系足系统开放要求。开放要求。nDCSDCS系系统组态、操作站、操作站组态、控制站、控制站组态均有均有相相应软件，件，为DCSDCS用用户的工程的工程设计人人员提供人提供人机界面。机界面。DCS数据通信及网络数据通信及网络nDCSDCS中中DCSDCS通信功能的

50、通信功能的发展是与全厂管理网展是与全厂管理网络（以太网）技（以太网）技术相融合，逐相融合，逐渐实现通信网通信网络由由多重多重结构向扁平化构向扁平化过渡渡,n在第三代在第三代DCSDCS的控制站内增加了的控制站内增加了连接接PLCPLC、分析、分析仪和和现场智能智能仪表的接口卡，使表的接口卡，使DCSDCS与与现场仪表之表之间的接的接线减少，并减少，并对现场仪表表进行行设备管管理，理，这为DCSDCS向下兼容并与向下兼容并与现场总线通信技通信技术融合融合打下基打下基础。DCS的特点的特点n可以与可以与PLCPLC及及现场总线结合合;DCS采用采用现场总线技技术，功能，功能进一步分散化。所有的第四