微机监控系统简介

监控系统概述

丹江口水力发电厂位于湖北省丹江口市的汉江之上，共有6台机组，单机容量15万千瓦，

总装机容量90万千瓦。我厂于2001年安装的ARI公司自动化监控系统，下位机使用的是南

瑞自动化公司的SJ-600现地控制单元，上位机使用的是SSJ-3000监控系统。计算机监控系统采

用全分布开放式系统结构，系统由100M交换式双光纤以太网络上分布的各节点计算机单元组

成，其中上位机硬件部分包括：两台主机、两台操作员站、工程师工作站、历史数据站、C300

电量管理机、通讯服务器、网调通讯机以及网络交换机；软件部分包括：数据库管理程序、网

络通讯程序、驱动程序、顺序控制管理和执行程序、自动发电控制（AGC）和自动电压控制（AVC）

等。

水电厂计算机监控系统总的发展趋势:

智能化、人性化、可选择性、用户二次开发等。

•(1)从AGC/AVC发展到电脑值班员;

•(2)全面的统计功能;

•(3)历史数据库向实时历史数据库发展;

•(4)报警信号的任意定义与选择;

•(5)用户任意定制报表;

•(6)功能越来越强大的诊断技术的应用;

•(7)更深层次地应用面向对象技术;

•(8)LCU及现场自动化元器件弱电源化的趋势;

•(9)LCU的远程分布与智能分布趋势;

•(10)LCU通信从串口通信发展到现场总线。

电厂计算机监控系统结构图

打印机

GPS

主站主站操作员站操作员站

C300电量

管理机

通讯管理机

MIS

调度

直流

其它

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

LCU

工程师站

1FLCU2FLCU3FLCU4FLCU5FLCU6FLCU开关站开关站公用

LCULCULCU

1、上位机系统说明

(1)主计算机

配置二台美国DEC公司的Alphaxp1000工作站，双机热备用系统，控制权可以手

动和自动切换，当工作主机故障时，备用主机可以自动地取得控制权。在控制权切换时，

对监控系统的工作无扰动

运行DEC公司的Tru64Unix操作系统和南瑞公司的ariacc水电厂计算机监控系

统软件

主机系统所完成的功能包括对电站计算机监控系统的管理，AGC、AVC计算和处

理，数据库管理，在线及离线计算功能，各图表、曲线的生成，事故故障信号的分析

处理，接收、校验并输出操作控制指令，以及控制与外界的通信等

(2)操作员工作站

配置二台美国DEC公司的Alphaxp1000工作站，每台配有双屏幕，双机冗余配置，

互为热备用

运行DEC公司的Tru64Unix操作系统和南瑞公司的ariacc水电厂计算机监控系统

软件；

操作员工作站主要供运行值班人员使用，具有图形显示、全厂运行监视和控制功能、

发操作控制命令、设定与变更工作方式等功能。全厂所有的操作控制都可以通过操作功

能键盘而实现；通过CRT可以对全厂的生产、设备运行作实时监视，并取得所需的各

种信息

(3)工程师工作站

配置一台美国DEC公司的Alphaxp1000工作站

运行DEC公司的Tru64Unix操作系统和南瑞公司的ariacc水电厂计算机监控系统

软件

实现系统软件开发与维护，画面、数据库、顺控文件的增删与修改

4)历史数据站

配置一台美国HP公司的HPVE8PIII/500微机作为历史数据站，并配有一台可读写光

驱

运行WIT操作系统

实现系统的数据管理及历史数据的存贮等功能。

(5)通讯服务器

配置一台美国HP公司的HPVE8PIII/500微机

运行SCOUIX操作系统

完成通讯子系统功能，实现与调度、直流供电系统、MIS系统等的通讯

配置两台LQ-1600K型汉字打印机，完成打印功能

(6)C300电量管理机

通过PST（公共电话网）与开关站线路电度表通讯，可独立实现电量的采集和管理

运行Windows操作系统并通过UDP协议上网

向主计算机传送实时线路电量数据

2、现地控制单元LCU系统介绍

全厂共设九台LCU，其中有六套机组LCU，二套开关站LCU和一套公用设备LCU。

每套LCU由主控模件和I/O模件两部分组成

九套LCU采用南瑞公司生产的SJ-600智能分布式现地控制装置，另配6套可当地操

作的机组顺控装置(GE90-30PLC)

SJ-600型现地控制单元LCU

MB1000系列模件简介

•机械结构上MB1000系列模件采用全封闭防尘、防静电、防电磁干扰结构。带有编码定位插销，

可防止模件误插。

•电路结构上，选用Inter386EX作为CPU,采用双CA网冗余方式，24VDC总线供电。模件上

自带串口，供现场调试、程序加载、模件自检输出等使用。

•MB1000的软件主程序是基于实时多任务操作系统下用C语言编写的。模件上主程序运行时，

同时运行了系统任务、CA网任务、I/O采集任务等。根据模件的功能号启动相应的I/O采集

任务，这样整个MB系列模件运行同一个大程序，程序通过CA网任务与上位机通讯。

丹江电厂机组LCU系统图

…………

上位机以太网

SJ-600

CCUACCUB

串口切换

测温装交流采电能计

触摸屏

置样量表

CA网

PLC

GE-9030

开入模件开出模件模入模件

开入开出

模件模件

中间继

测速信号同期模拟量信控制

电器

装置输入装置号输入面板

监控网络

监控网络

CCU智能I/O件智能I/O件

CCU

及

及智能I/O

模

模件智能I/O

模

模件

CCCC

CCCC

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ab

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SJ-33

SJ-33

液晶触摸屏

液晶触摸屏

测温装置

测温装置

SJ-40C

SJ-40C

℃123456

℃123456

123456

123456

123456

123456

SJ-22C

SJ-22C

Hz

Hz

测速装置交流采集同期装置

测速装置交流采集同期装置

现地控制单元的辅助设备

-12C型微机自动准同期装置

●双独立的微机系统

●每个装置可支持16个同期对象

●支持对同期开关两侧的电压进行相角补偿和电压补偿

●所有参数采用数字式整定，自动校正零点和线性，真正免维护。

现地控制单元的辅助设备

-22C型微机转速测控装置

同时采用机械、电气两种测速原理，即可有机结合，又可单独使用

独特的电气及机械转速传感器，可检测机组蠕动，判断旋转方向

可提供8个转速整定值输出

提供1路模拟量输出

具有RS232/485接口，采用MB通讯规约

现地控制单元的辅助设备

-40C型微机温度巡检/保护装置

●可接入二、三线制测温电阻达48路，支持多种测温电阻。

●自动调校零点及增益，真正免调校。

●可提供2个整定值输出。

●具有RS232/485接口，采用MB通讯规约

现地控制单元的技术特点

－采用交、直流双重供电技术，无扰动切换，省却UPS。

电源厂用交流

厂用交流电源

双重供

双重供

输出电源

输出电源

电技术

电技术

电源操作直流

操作直流电源

现地控制单元的技术特点

－设置一套卫星时钟系统，作为系统的时钟标准，并对全系统进行时钟同步。时钟装计算机房，

直接与上位机主机进行通讯，再由上位机主机对各LCU以及网络上各个节点计算机以广播的方

式进行时钟同步。

3监控系统的功能说明

3.1数据采集与处理：

这部分功能包括对实时数据的采集、进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库。

通常按照信号性质的不同把它们分为模拟量、开关量及脉冲数字量，其采集及处理方法也各不

相同。

3.1.1模拟量的采集与处理

模拟量分为电气模拟量、非电气模拟量及温度量。电气模拟量指电压、电流及功率等电气信号

量，非电气模拟量主要指压力、流量、水位、油位等信号量以及摆度、振动等。温度量也属于

非电气模拟量，由于其采集的信号是测温电阻，且其变化速度一般也比较缓慢，因此将其单列

出来。

3.1.2开关量的采集

开关量采集包括事件顺序记录（SOE）型开关量和普通型开关量两种。SOE型开关量信号指事

故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号。监控系统采用中断方式迅速响应这些信号并

以毫秒级的时间分辨率进行记录。普通型开关量信号是指除SOE型开关量信号以外的那部分开

关量信号，包括各类故障信号、隔离开关的位置信号、机组设备运行状态信号、手动自动方式

选择的位置信号等。

3.1.3脉冲量采集与处理

脉冲量主要指来自脉冲电度表的有功电度及无功电度等，即时采集。对脉冲量的处理包括硬件

及软件滤波、脉冲累加、数据有效性合理性判断、标度变换、检错纠错处理，经格式化处理后

存入实时数据库。电度量可以进行峰谷分时累计。

3.1.4综合量计算

对多种类型的输入数据进行综合计算后得到结果，例如机组状态等。

3.2安全监视及事件报警

3.2.1全厂运行实时监视

运行值班人员可以通过监控系统的大屏幕彩监视器对全厂各主设备及辅助设备、公用设备

的运行状态和运行参数进行实时监视。

3.2.2参数越复限报警记录

监控系统将对某些参数以及计算数据进行范围监视，有些量如温度量等还将进行趋势分析，

即进行梯度监视。对这些参数量值及梯度值可预先设定其限制范围，当它们越限及复限时要作

相应的处理。这些处理包括越限报警；越复限时的自动显示、记录和打印；启动相关量分析功

能等。

3.2.3事故顺序记录

当电站发生事故造成断路器跳闸、重合闸动作等情况时，监控系统将立即以中断方式响应并

以毫秒级时间分辨率予以记录；自动显示报警语句；启动语音报警；自动推出相关画面；监控

系统能将发生的事故及设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来，以便查询与分析。

3.2.4故障及状变显示记录

监控系统定时扫查各故障及状态信号，一旦发生状变将予以记录并显示故障状变名称及其发生

时间。

3.2.5事故追忆

电站发生事故时，监控系统可对事故发生前后的某些重要参数进行追忆记录，以供电厂生产管

理及运行人员事故分析。监控系统根据设定的事故追忆采样周期，对追忆量进行事故前10秒追

忆，事故后20秒记录，形成事故追忆记录。事故发生时，监控系统按顺序将事故报警信息、事

故的名称及这些追忆数据保存于磁盘中，形成历史数据文件，以便于查询、显示和打印。

3.2.6语音报警

利用语音装置，进行语音的合成和编辑。按照报警的需要，可分为对象和性质等两类语音语句。

一旦电厂的事故或故障发生时，能自动选择相应的对象及性质语句，实现汉语语音报警。

3.3电厂运行指导

3.3.1机组工况转换过程监视

当发电、停机指令下达后，监控系统能自动显示相应的机组操作监视画面。画面能以流程

框图的形式实时显示全部工况转换过程中每一步骤及执行情况，提示在工况转换过程受阻时的

部位及其原因，进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作。

3.3.2电站一次设备操作指导

当电站一次设备要进行倒闸操作时，监控系统将能根据全厂当前的运行状态及隔离开关和

地刀的闭锁条件，判断该设备在当前是否允许操作并给出相应的标志。如果操作是不允许的，

则提示其闭锁原因，防止人为的误操作发生。

3.3.3厂用电系统操作指导

根据当前厂用电的运行状态及有关厂用电运行方式、倒闸操作限制条件的约束，监控系统能

判断某个厂用电断路器或刀闸在当前是否允许操作并给出相应的标志。如果操作允许则提示操

作的先后顺序，如果操作不允许则提示其原因。

3.3.4事故和故障处理指导

监控系统除要对各事故和故障进行显示和记录外，还能进行相关性分析，出并提示事故和

故障产生的原因及相应的解决办法。

3.4控制与调节

3.4.1控制权

控制权分调度远方、电站本地和设备现地共三级，可以进行切换。调度远方/电站本地控制

权的选择在电厂中控室实现，缺省选择为电站本地（中控室）控制。通过操作员工作站可以将

控制权移交给调度远方。电站本地（中控室）/设备现地控制权选择在LCU实现。当有事故发

生或其它原因需电厂运行值班人员进行干预时，控制权将可自动切换到电厂端。监控系统可保

证在进行控制权切换时电厂运行无扰动。机旁LCU柜上的紧急停机按钮和紧急落快速门按钮不

受控制权切换的局限，具有最高优先级。

3.4.2控制与调节

全厂监控系统能根据电厂当前运行情况和远方及当地的控制命令、自动发电控制(AGC)及自

动电压控制(AVC)的计算，按预定的步骤，对电厂运行进行控制及调节，包括机组的发电、调

相等工况转换；机组有功功率、无功功率的闭环调节；断路器、隔离开关及接地刀闸的分、合

操作；辅助设备及公用设备的启、停操作；闸门的启、闭操作；机组的有功和无功功率给定可

以由运行值班人员在中控室或机旁输入或由上级调度中心远方输入。

3.5自动发电控制（AGC）

水电厂自动发电控制（AGC）是指按预定条件和要求，以迅速、经济的方式自动控制水电厂有

功功率来满足系统需要的技术。它是在水轮发电机组自动控制的基础上实现全电厂自动化的一

种方式。根据上游水库的来水量或电力系统的要求，考虑电厂及机组的运行限制条件（补气区、

振动区等），在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则。

AGC的依据：1、上游来水量。适用于无调节水库的径流电厂，使电厂最大限度地利用上游来

水量，以不弃水为原则，尽量保持电厂在较高水头运行。2、给定的发电负荷曲线或实时给定的

电厂总有功功率。这是在电力系统统一调度下，电厂参加电力系统的有功功率和频率的调节，

完成上级调度下达的计划性或随机性发电任务。3、维持电力系统频率在一定水平下运行。根据

电力系统的频率瞬时偏差或频率偏差的积分值，确定电厂的总出力，直接参加电力系统的调度

任务。

AGC功能可由运行人员方便地选择开环运行、闭环运行，按曲线方式、按定值方式等各种

运行方式。使各机组按照运行限制条件合理分配负荷，达到在保证电厂安全运行的前提下经济

运行的目的。

丹江口电厂的控制方式有4种，厂内单机方式，厂内AGC方式，远方单机方式，远方AGC

方式。在远方单机方式下，可在省调控制单台机组的开、停及负荷调节；在远方AGC方式下，

可由省调实现自动调频和自动控制全厂总负荷。

AGC负荷分配原则：

1、与容量成比例原则。在水轮机组的特性曲线不够精确的前提下，采用此原则比较合理。

2、按等微增率原则分配。水电厂承担的有功功率一定时，为使总耗水量最小，应按相等的耗水

量微增率在各发电机组间分配负荷。

3.6自动电压控制（AVC）

自动电压控制（AVC）是指按预定条件和调度要求自动控制水电厂母线电压或全厂无功功

率。在保证机组安全运行的条件下，为系统提供可充分利用的无功功率，减少电厂的功率损耗。

3.7统计记录及生产管理

3.7.1电厂发电运行记录

记录的内容包括当班、当日、当月、当年的机组发电量、线路送电量、厂用电量、耗水

量及效率等。

3.7.2操作记录

监控系统能对各种操作进行记录，其中包括机组工况转换，断路器和隔离开关的合、跳

闸，主变分接头位置调整，闸门的启、闭等。记录内容包括时间、操作内容、成功与否、失败

原因等。

3.7.3事故及故障统计记录

监控系统对当班、当日、当月、当年的各类事故及故障的内容和次数进行统计记录，作

为资料保存。

3.7.4参数越复限统计记录

监控系统可以自动地对当班、当日、当月、当年的参数越复限情况进行统计，并把它们

记录下来。

3.7.5运行日志及报表打印

监控系统将能按照运行操作人员的管理和要求打印运行日志和报表。打印内容以及打印格

式可以事先设定。打印方式将有定时自动打印、随机召唤打印等形式。

监控系统能制订如下生产报表：负荷运行电气量参数报表，非电量参数报表，日发电量、厂用

电量统计表、生产综合统计报表等。

3.8自诊断和冗余切换

监控系统具备在线自诊断功能，能诊断出系统中的故障，并能定位故障部位。诊断到故障时，

主备用计算机能自动切换。系统具有远程诊断和维护功能，可在远方通过网络对监控系统的各

个节点进行和远程在线诊断，维护、修改。

3.9软件开发和维护

电厂开发维护人员可在工程师工作站进行软件开发与系统维护、包括画面的生成与修改、定

值更改、数据库变更，报表生成、顺控流程修改等一系列工作。

3.10系统通信

系统具备完善的通信功能，能完成监控系统内部计算机之间通信，做到整个系统资源数据共

享、运行高效、实时。可在基地工作站实现了对全厂的监视

系统实现了与省调的双向数据传输，除将电厂有关数据和信息送往调度外，还接收调度下达

的AGC命令，满足了调度自动化系统对电厂的四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能。

系统实现了与电厂MIS系统、闸门控制系统、辅设控制系统等的通信。