水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10220水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)案例 1233071.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì) 164041.1.1設(shè)計(jì)原則 1299581.1.2監(jiān)控系統(tǒng)、觸摸屏界面設(shè)計(jì) 229211.2系統(tǒng)平臺(tái) 2175291.3軟件設(shè)計(jì) 3292651.3.1監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 3134701.3.2監(jiān)控軟件功能模塊 3177681.3.3軟件設(shè)計(jì)思想 467611.3.4監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件 566541.4機(jī)組自動(dòng)控制流程的軟件設(shè)計(jì) 685511.1.1開(kāi)機(jī)過(guò)程控制流程框圖 7130241.1.2開(kāi)機(jī)過(guò)程控制PLC程序設(shè)計(jì) 1063431.1.3正常停機(jī)過(guò)程控制流程框圖 1391721.1.4正常停機(jī)過(guò)程PLC程序設(shè)計(jì) 1269641.1.5事故停機(jī)過(guò)程控制流程框圖 3199791.1.6事故停機(jī)過(guò)程PLC程序設(shè)計(jì) 312031.5機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）設(shè)計(jì) 4258611.1.1自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的設(shè)計(jì) 4243541.1.2自動(dòng)電壓控制（AVC）的設(shè)計(jì) 61.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)對(duì)這種水電站監(jiān)控系統(tǒng)而言，交互界面有重要的意義，其是生產(chǎn)過(guò)程與控制系統(tǒng)間進(jìn)行人機(jī)交互的窗口，其功能是監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程，向工作人員提供的人機(jī)界面應(yīng)顯示內(nèi)容豐富、直觀。運(yùn)行工作人員可以通過(guò)人機(jī)界面對(duì)電站生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備工作狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并發(fā)出操作命令[45]。水電站監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視的對(duì)象有生產(chǎn)產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可通過(guò)數(shù)據(jù)、棒圖、字符串組、代表符號(hào)組等方式顯示，用不同顏色來(lái)區(qū)分顯示各設(shè)備不同的狀態(tài)報(bào)警信息，據(jù)此對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)情況進(jìn)行顯示。操作控制過(guò)程中應(yīng)用了面向被控對(duì)象控制模式，在控制過(guò)程中基于控制菜單實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制目的。1.1.1設(shè)計(jì)原則計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該依據(jù)一定原則進(jìn)行，主要表現(xiàn)為充分考慮到應(yīng)用要求，與電站的工作環(huán)境、工作人員需求相匹配。監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)聯(lián)系應(yīng)遵循直觀、操作方便、易用相關(guān)的原則進(jìn)行。一般情況下優(yōu)先選擇面向?qū)ο蟛僮髂Ｊ?，管理人員在控制過(guò)程中可方便的選擇相應(yīng)按鈕而滿足操作要求，且可起到交互控制作用。功能性：按設(shè)備的不同進(jìn)行功能塊的劃分，應(yīng)有針對(duì)性地劃分布置功能塊，讓工作人員能夠快速簡(jiǎn)單的找到相關(guān)數(shù)據(jù)一致性：須將色彩、操作區(qū)域等進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置。而界面字體、形狀、顏色進(jìn)行設(shè)置時(shí)應(yīng)該滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)各類型設(shè)備，在顯示狀態(tài)和數(shù)據(jù)，字體格式過(guò)程中應(yīng)該滿足一致性要求。重要性：在設(shè)計(jì)人機(jī)界面對(duì)話框與菜單的排序時(shí)，要考慮監(jiān)控對(duì)象的重要程度，將重要對(duì)象放在突出位置，有利于運(yùn)行人員分清控制系統(tǒng)的主次，做出最佳的控制決策，據(jù)此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的優(yōu)化控制目的。對(duì)于重要的操作，用戶先通過(guò)菜單進(jìn)行控制，基于相應(yīng)的閉鎖邏輯判斷該項(xiàng)操作能不能滿足要求。在不符合要求情況下，相關(guān)值班人員還應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行條件進(jìn)行檢查，在確保符合各方面要求情況下才可繼續(xù)操作。1.1.2監(jiān)控系統(tǒng)、觸摸屏界面設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)原則后，接著具體分析此水電站用戶相關(guān)應(yīng)用要求，而設(shè)計(jì)了監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警界面、主畫(huà)面、控制畫(huà)面，且依據(jù)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。觸摸屏畫(huà)面和監(jiān)控界面滿足一致性要求，且據(jù)此同步監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面信息。同時(shí)利用設(shè)置的控制按鈕對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行單點(diǎn)和開(kāi)停機(jī)操作，在出現(xiàn)故障情況下則可進(jìn)行報(bào)警顯示。1.2系統(tǒng)平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)應(yīng)符合開(kāi)放式、可擴(kuò)展方面的要求。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)在通信過(guò)程中都選擇了TCP/IP，主機(jī)、工作站則選擇跨平臺(tái)操作軟件。（1）UNIX操作系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中為滿足相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全性要求，進(jìn)行操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，操作員工作站、電站歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器都選擇了UNIX，以下對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。（2）Windows操作系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)選擇這種操作系統(tǒng)的設(shè)備主要包括調(diào)度通信服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器等。（3）LINUX操作系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)。（4）編程語(yǔ)言程序與此相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要包括C語(yǔ)言、VisualC/C++、匯編語(yǔ)言等，其各有一定的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。1.3軟件設(shè)計(jì)選擇了南瑞公司NC2000監(jiān)控系統(tǒng)軟件。從結(jié)構(gòu)角度分析可知這種系統(tǒng)的架構(gòu)為分布式面向?qū)ο蟮?，其可支持異?gòu)平臺(tái)，安全性達(dá)到較高水平，同時(shí)系統(tǒng)中設(shè)置了功能強(qiáng)大的組態(tài)工具、應(yīng)用界面。在運(yùn)行過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)一定梯級(jí)調(diào)度應(yīng)用目的[46]。1.3.1監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖5-1監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)示意圖所述，一個(gè)典型的監(jiān)控軟件可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分是前臺(tái)主監(jiān)控軟件，另一個(gè)部分是后臺(tái)管理軟件。其中前臺(tái)主監(jiān)控軟件的作用是實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，后臺(tái)管理軟件的作用主要是進(jìn)行儲(chǔ)存并管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和圖形編輯系統(tǒng)。圖5-1監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)圖1.3.2監(jiān)控軟件功能模塊軟件分為系統(tǒng)軟件、開(kāi)發(fā)軟件、應(yīng)用軟件三大模塊，系統(tǒng)軟件包含操作系統(tǒng)、語(yǔ)言編譯器、編程軟件、文件管理軟件、系統(tǒng)自診斷軟件、故障檢測(cè)軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件；開(kāi)發(fā)軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、MMI管理軟件、制表生成軟件、用戶應(yīng)用軟件、檔案(歷史)管理軟件；應(yīng)用軟件包含數(shù)據(jù)采集/處理軟件、各種通信軟件包、自啟動(dòng)軟件、接口軟件、遠(yuǎn)程診斷軟件、處理器運(yùn)行狀態(tài)軟件、AGC/AVC軟件。功能模塊圖如圖5-2所示。圖5-2監(jiān)控軟件功能模塊圖1.3.3軟件設(shè)計(jì)思想NC2000系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合各方面因素進(jìn)行分析，而選擇了面向?qū)ο蟮暮涂缙脚_(tái)技術(shù)，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和界面以及組態(tài)工具設(shè)計(jì)時(shí)都進(jìn)行如此的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)還引入了TCP/IP、SQL（StructuredQueryLanguage）、ODBC（OpenDatabaseConnectivity）等各方面工具，以此來(lái)滿足系統(tǒng)開(kāi)放性要求，并且高效的提升其適應(yīng)性能。NC2000系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要求重點(diǎn)思考的因素為：根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)使用需求，依據(jù)樹(shù)形組成結(jié)構(gòu)配置數(shù)據(jù)資料庫(kù)、I/O測(cè)點(diǎn)庫(kù)，從而表現(xiàn)出較高的直觀性特征。采用面向?qū)ο竽Ｊ竭M(jìn)行設(shè)計(jì)，更好的滿足數(shù)據(jù)處理相關(guān)要求。此外還提供對(duì)象組態(tài)工具，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)庫(kù)生成速度。同時(shí)綜合量、二次量計(jì)算，以此來(lái)滿足系統(tǒng)應(yīng)用要求[47]。面向?qū)ο蟮膱D形界面，可以方便的進(jìn)行用戶交互操作。在生成過(guò)程中可按對(duì)象的連接，從而簡(jiǎn)化了界面操作流程。此外還可滿足一定獨(dú)立性要求。在操作時(shí)可利用鼠標(biāo)點(diǎn)出設(shè)備對(duì)象。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)選擇事件驅(qū)動(dòng)方式，在出現(xiàn)相關(guān)事件后，可進(jìn)行事件相關(guān)的處理，如檢測(cè)信號(hào)超出設(shè)定值后，進(jìn)行一定判斷分析，確定出是否要啟動(dòng)追憶。完善的分布式智能報(bào)警，可以很好的滿足高效智能控制相關(guān)要求。如果局部發(fā)生故障情況下不會(huì)影響到整體報(bào)警數(shù)據(jù)。可基于對(duì)象、設(shè)備、級(jí)別等進(jìn)行報(bào)警信息的查詢，以此來(lái)滿足相關(guān)應(yīng)用要求。高效方便的可視化順控編程，在進(jìn)行編程時(shí)綜合對(duì)比分析而選擇流程圖方式輸入，且可方便的進(jìn)行界面調(diào)節(jié)，同時(shí)滿足離線仿真各方面要求。采用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，基于標(biāo)準(zhǔn)接口檢測(cè)點(diǎn)擊開(kāi)處理，對(duì)相關(guān)典型數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算處理。對(duì)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)電子表格獲得各類型界面信息。提供歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)查詢，為系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)提供支持。定制AGC/AVC界面，在用戶應(yīng)用過(guò)程中單純的設(shè)置各種參數(shù)，系統(tǒng)中的軟件就可自動(dòng)的提供AGC/AVC運(yùn)算。用戶在應(yīng)用過(guò)程中可以根據(jù)要求而選擇不同算法，從而有效的提高處理結(jié)果的精度。系統(tǒng)生成支持簡(jiǎn)單安裝。相應(yīng)的界面友好，且設(shè)置了控制單元，在此基礎(chǔ)上滿足應(yīng)用要求。用戶手冊(cè)可隨時(shí)打印，為用戶等各方面操作提供支持，同時(shí)可進(jìn)行一定更新操作。系統(tǒng)集成和信息共享，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可方便的查詢實(shí)時(shí)信息的查詢，且滿足計(jì)算機(jī)監(jiān)控相關(guān)要求。面向?qū)ο蟮墓庾峙骑@示，且可實(shí)現(xiàn)一定顯示控制操作。1.3.4監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件在實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)功能過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)基本應(yīng)用軟件有重要意義，其可為其他系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)提供支持，且可滿足過(guò)程監(jiān)視要求，進(jìn)行控制和管理各方面操作。監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成和功能情況如下：（1）數(shù)據(jù)采集電氣模擬量信息采集根據(jù)要求采集相應(yīng)的非電氣模擬量信息單、雙結(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)量，然后依據(jù)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)填入SOE（SequenceOfEvents）預(yù)處理電能量數(shù)據(jù)采集（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)處理在控制過(guò)程中，可進(jìn)行相應(yīng)模擬量監(jiān)視和報(bào)警數(shù)字量在超出閾值后報(bào)警監(jiān)視和報(bào)警實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，滿足數(shù)據(jù)搜索要求事故、故障處理，且對(duì)故障信息進(jìn)行記錄（3）控制和調(diào)節(jié)進(jìn)行一定順序控制順控流程操作，且進(jìn)行一定監(jiān)控回放PID（ProcessIdentificationNumber）調(diào)節(jié)安全閉鎖（4）人機(jī)界面運(yùn)行畫(huà)面顯示顯示數(shù)據(jù)狀態(tài)和相關(guān)信息進(jìn)行相關(guān)的畫(huà)面輸出操作命令交互，并據(jù)此滿足事故處理相關(guān)要求系統(tǒng)控制方式設(shè)置，且進(jìn)行一定切換操作事故追憶在線組態(tài)即時(shí)簡(jiǎn)報(bào)結(jié)果的整體顯示（5）歷史數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理軟件在應(yīng)用過(guò)程中可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理和存檔相關(guān)操作，進(jìn)行事故信息的高效管理電能量處理數(shù)據(jù)備份操作（6）網(wǎng)絡(luò)通信性能網(wǎng)絡(luò)通信客戶服務(wù)終端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)自診斷（7）其他通信軟件此方面的軟件主要如可編程控制器通信調(diào)度通信以及其他相關(guān)的系統(tǒng)1.4機(jī)組自動(dòng)控制流程的軟件設(shè)計(jì)在目前自動(dòng)化技術(shù)的不斷提升和廣泛應(yīng)用形勢(shì)下，對(duì)大型機(jī)組的運(yùn)行性能要求。遠(yuǎn)程控制功能引入后，控制效率顯著提高，在應(yīng)用過(guò)程中可更好的滿足各方面要求[48]。機(jī)組的控制功能具體表現(xiàn)出為對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，如斷路器、閘門等，為其他功能實(shí)現(xiàn)提供支持。此外在運(yùn)行過(guò)程中還可轉(zhuǎn)換控制停機(jī)、空轉(zhuǎn)、空載各方面信息[49]。根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組停機(jī)到正常發(fā)電過(guò)程中相應(yīng)的時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，且對(duì)應(yīng)的操作也很復(fù)雜?？衫每删幊炭刂破鞯捻樞蚩刂乒δ軡M足要求控制要求。本節(jié)研究時(shí)，基于機(jī)組開(kāi)停機(jī)流程要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后得到對(duì)應(yīng)的流程圖，在進(jìn)行編程時(shí)應(yīng)用了UnityPro軟件工具，可從而更好的滿足應(yīng)用要求。1.1.1開(kāi)機(jī)過(guò)程控制流程框圖機(jī)組停機(jī)態(tài)至空轉(zhuǎn)狀態(tài)機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行一定檢查，先確定出是不是符合開(kāi)機(jī)條件，有無(wú)電氣及水機(jī)事故、事故停機(jī)電磁閥是否復(fù)歸、制動(dòng)閘塊是否落下、快速閘門是否全開(kāi)、發(fā)變組斷路器是否跳開(kāi)等，在這些開(kāi)機(jī)條件都符合情況下，監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)開(kāi)機(jī)令（主要的狀態(tài)為開(kāi)機(jī)至空載態(tài)、并聯(lián)狀態(tài)等。在運(yùn)行過(guò)程中接收到命令后，順控流程的順序依次拔接力器鎖錠、合主變中性點(diǎn)接地刀閘、投氣剪銷氣源、投水導(dǎo)冷卻水、投上導(dǎo)冷卻水、投推力外循環(huán)冷卻水、且引入調(diào)速器，據(jù)此滿足調(diào)速相關(guān)的要求。在檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速≥95%情況下，將高壓油頂起設(shè)備去除[50]。這種情況下系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)和流程情況如圖5-3所示。圖5-3機(jī)組停機(jī)態(tài)至空轉(zhuǎn)狀態(tài)流程圖空轉(zhuǎn)態(tài)至空載狀態(tài)圖5-4空狀態(tài)至空載狀態(tài)流程圖空載狀態(tài)時(shí)，可發(fā)送相應(yīng)的空載令完成空負(fù)載運(yùn)行工作，這種狀況下系統(tǒng)對(duì)設(shè)備機(jī)組各中心軸承冷卻處理水流量展開(kāi)檢測(cè)。在正常運(yùn)行工作過(guò)程里，把滅磁控制開(kāi)關(guān)合閘，持續(xù)一段時(shí)間后進(jìn)行檢查若發(fā)現(xiàn)機(jī)端電壓為額定值的85%，則可判斷出相應(yīng)空載運(yùn)行條件滿足。圖5-4顯示出相應(yīng)的流程情況?？蛰d至發(fā)電狀態(tài)空載狀態(tài)時(shí)，下發(fā)機(jī)組發(fā)電命令，投入機(jī)組同期裝置并網(wǎng)，進(jìn)行一定時(shí)間的延時(shí)后，通過(guò)GCB（GeneratorCircuitBreaker）合閘，則可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的空載傳輸目的，如圖5-5所示圖5-5空載至發(fā)電狀態(tài)流程圖1.1.2開(kāi)機(jī)過(guò)程控制PLC程序設(shè)計(jì)為保證水電站發(fā)電運(yùn)行過(guò)程的安全性、可靠性、可用性和可維護(hù)性，在對(duì)自動(dòng)控制程序編譯時(shí)，根據(jù)某水電站發(fā)電的程序和原理，按照整個(gè)生產(chǎn)控制過(guò)程的需求把系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序進(jìn)行分塊編程，最后由主程序進(jìn)行調(diào)用運(yùn)行。通過(guò)特定的命令使機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生轉(zhuǎn)變，例如開(kāi)機(jī)至空轉(zhuǎn)令、開(kāi)機(jī)至并網(wǎng)令等。把系統(tǒng)劃分為不相同的子功能應(yīng)用模塊，每一個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)著不同設(shè)備的操作，既能夠單獨(dú)操作開(kāi)啟，也能夠在主操作控制工作流程里使用這個(gè)子功能模塊展開(kāi)操作控制。下面為開(kāi)機(jī)過(guò)程中，機(jī)組從空轉(zhuǎn)態(tài)切換到空載態(tài)的程序代碼。101:KON_1(IN1:=KZAI_OK，T1:=T#5S)；IFKON_1.Q1ORKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=102；END_IF；102:IF(KZAI_OK=1ANDSEQ_INFO[1].CMMD=12)OR(FD_OK=1ANDSEQ_INFO[1].CMMD=13)THEN(*勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)故障*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=105；ELSEIFKZAI_OK=0THEN(*空載條件不滿足*)ALARM_CODE:=55；ELSEALARM_CODE:=56；(*發(fā)電條件不滿足*)END_IF；FAIL:=1；END_IF；105:OUT[22]:=2000；(*勵(lì)磁起勵(lì)*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=115；115:KON_1(IN1:=U_80，T1:=T#20S)；IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=58；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=120；END_IF；120:IFTJ_KZAIORKZUN_KZAITHENSUCCESS:=1；(*停機(jī)->空轉(zhuǎn)成功*)ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=151；END_IF；下面為開(kāi)機(jī)過(guò)程中，機(jī)組從空載態(tài)切換到發(fā)電狀態(tài)的程序代碼。151:KON_1(IN1:=FD_OK，T1:=T#5S)；IFKON_1.Q1ORKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=152；END_IF；152:IFFD_OKANDDI[7]=1ANDDI[8]=0THEN(*發(fā)電條件滿足*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=155；ELSEALARM_CODE:=59；FAIL:=1；END_IF；155:IFDI[250]=1ANDDI[251]=0THEN(*發(fā)電條件滿足*)OUT[55]:=-1；(*啟動(dòng)同期*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=156；ELSEALARM_CODE:=60；FAIL:=1；END_IF；156:KON_1(IN1:=0，T1:=T#2S)；IFKON_1.Q1THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=160；END_IF；160:KON_1(IN1:=((SOE[1]=1ANDSOE[2]=0)ORDI[249]=1)，T1:=T#120S)；IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=62；FAIL:=1；OUT[55]:=0；END_IF；IFKON_1.Q2THENIFDI[249]=1THENALARM_CODE:=62；FAIL:=1；OUT[55]:=0；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=165；OUT[55]:=0；END_IF；END_IF；165:IFTJ_FDORKZUN_FDORKZAI_FDTHENSUCCESS:=1；(*停機(jī)->空轉(zhuǎn)成功*)ELSEALARM_CODE:=8；(*控制異常，流程退出*)FAIL:=1；(*報(bào)警退出*)END_IF；1.1.3正常停機(jī)過(guò)程控制流程框圖發(fā)電態(tài)至空載狀態(tài)圖5-6發(fā)電態(tài)至空載狀態(tài)進(jìn)行理論分析可知在發(fā)電狀態(tài)下，釋放出空載令，接著設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)的功、無(wú)功設(shè)定值置為零，在這種功率參數(shù)相一致，同時(shí)導(dǎo)葉至空載以下，則可進(jìn)行其后的操作，圖5-6顯示出其具體組成情況。監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中下發(fā)空載至空轉(zhuǎn)令，結(jié)束勵(lì)磁后，檢查機(jī)端電壓≤10%情況下，則開(kāi)始空轉(zhuǎn)，具體流程見(jiàn)圖5-7。圖5-7空載態(tài)至空轉(zhuǎn)態(tài)空轉(zhuǎn)態(tài)至停機(jī)狀態(tài)在空轉(zhuǎn)條件下，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)停機(jī)令，可以通過(guò)這種命令控制調(diào)速器停機(jī)并。在檢查發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)速≥95%情況下，在系統(tǒng)中切入壓油頂起裝置，可以據(jù)此大幅度的降低轉(zhuǎn)子和推力軸承摩擦，更好的滿足運(yùn)行性能相關(guān)要求。待導(dǎo)葉全部關(guān)閉情況下，卸下筒閥。其后的運(yùn)行過(guò)程中相應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)速越來(lái)越低，一直到低于30%，在此條件下系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的投制動(dòng)塊，并據(jù)此停止機(jī)組[51]。投入接力器鎖錠，在此控制過(guò)程中檢查發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的待制動(dòng)塊復(fù)歸情況下，檢修密封、主軸密封水、油泵相關(guān)的設(shè)備，查看其是否正常的運(yùn)行。與此同時(shí)還應(yīng)該對(duì)設(shè)備的油壓、水壓、氣壓相關(guān)信息進(jìn)行檢查，確保在合理的范圍內(nèi)變化，一切正常后，將其中的高壓油頂起裝置退出。圖5-8顯示出相應(yīng)的操作流程。圖5-8空轉(zhuǎn)態(tài)至停機(jī)狀態(tài)1.1.4正常停機(jī)過(guò)程PLC程序設(shè)計(jì)下面為正常停機(jī)過(guò)程中，機(jī)組從發(fā)電狀態(tài)切換到空載狀態(tài)的程序代碼。201:IF((DI[68]=0ANDDI[70]=1)OR(DI[69]=0ANDDI[71]=1))OR(P.CURRENT_VALUE<=20.0ANDQ.CURRENT_VALUE<=10.0)THEN(*0速度調(diào)節(jié)控制器設(shè)備遠(yuǎn)控，并且自動(dòng)，履行勵(lì)磁到空負(fù)載令*)P.ENABLE：=1；Q.ENABLE：=1；(*充分保障模出與通信調(diào)節(jié)控制時(shí)正常調(diào)節(jié)控制070512*)P.SET_VALUE:=0.0；Q.SET_VALUE:=0.0；OUT[35]:=120000；(*減無(wú)功*)OUT[58]：=120000；(*減有功*)OUT[55]：=0；(*復(fù)歸開(kāi)啟同期*)P_F:=0；SEQ_INFO[1].CSTEP:=205；ELSEALARM_CODE:=100；FAIL:=1；END_IF；205:KON_1(IN1:=(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDP.SOURCE_NO<>0ANDQ.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)，T1:=T#120S)；(*導(dǎo)葉到空載，勵(lì)磁到空載，跳GCB*)IF(Q.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)THENOUT[35]:=0；END_IF；IF(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.SOURCE_NO<>0)THENOUT[58]:=0；END_IF；215:KON_1(IN1:=(SOE[1]=0ANDSOE[2]=1)，T1:=T#5S)；(*GCB未跳，保持導(dǎo)葉到空載，勵(lì)磁到空載。*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=103；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=220；END_IF；220:IFFD_KZAITHENSUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=251；END_IF；下面為正常停機(jī)過(guò)程中，機(jī)組從空載狀態(tài)切換到空轉(zhuǎn)狀態(tài)的程序代碼。251:IF(DI[88]=0ANDDI[82]=1ANDDI[83]=0)OR(U_10=1)THEN(*勵(lì)磁系統(tǒng)在遠(yuǎn)方現(xiàn)地時(shí)，可以進(jìn)行空轉(zhuǎn)操作*)OUT[23]:=5000；(*勵(lì)磁停機(jī)*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=255；ELSEALARM_CODE:=104；FAIL:=1；END_IF；255:KON_1(IN1:=U_10，T1:=T#30S)；(*勵(lì)磁停止，如果電壓在30秒之內(nèi)下降不到10%以下，流程退出*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=105；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=260；END_IF；260:IFKZAI_KZUNORFD_KZUNTHEN(**)SUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=301；END_IF；1.1.5事故停機(jī)過(guò)程控制流程框圖當(dāng)機(jī)組傳感器偵測(cè)到溫度異常、發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作、火災(zāi)報(bào)警、擺度超限、調(diào)速器事故低油壓、機(jī)組過(guò)速、手動(dòng)緊急停機(jī)條件下，則系統(tǒng)開(kāi)始事故停機(jī)，發(fā)送控制指令到其中的調(diào)速器，通過(guò)后者調(diào)節(jié)緊急停機(jī)電磁閥，分主變高壓側(cè)斷路器、廠高變高壓側(cè)斷路器，然后發(fā)出勵(lì)磁停機(jī)令，停勵(lì)磁系統(tǒng)，然后按照正常停機(jī)流程執(zhí)行，具體流程見(jiàn)圖5-9。圖5-9事故停機(jī)流程框圖1.1.6事故停機(jī)過(guò)程PLC程序設(shè)計(jì)下面為緊急事故停機(jī)過(guò)程中，機(jī)組緊急停機(jī)的程序代碼。401:OUT[131]:=2000；(*落閘門*)OUT[19]:=2000；(*投緊急停機(jī)電磁閥*)IFSOE[54]THENOUT[5]:=2000；(*投事故配壓閥*)END_IF；FORI:=2TOMAX_CONTROL_OBJECT_NODOSEQ_INFO[I]:=SEQ_INFO_ZERO；END_FOR；SEQ_INFO[1].CSTEP:=461；P_F:=0；1.5機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）設(shè)計(jì)電壓與頻率對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。可以說(shuō)，整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，是建立在頻率及電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。發(fā)電站發(fā)出上網(wǎng)電能的頻率、電壓若不能達(dá)到電網(wǎng)調(diào)度中心的相關(guān)要求，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生極大威脅。隨著電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電能電壓、頻率的控制手段也越來(lái)越成熟，目前，很多電站都采用了機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）技術(shù)。AGC、AVC可根據(jù)電網(wǎng)需要對(duì)電站間負(fù)荷和電壓進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，從而滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定[52]。1.1.1自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的設(shè)計(jì)AGC簡(jiǎn)介AGC是自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷在動(dòng)態(tài)變化，如果電網(wǎng)負(fù)荷與電站出力不平衡就有可能導(dǎo)致電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定，進(jìn)而造成電網(wǎng)大面積癱瘓。為保證電力質(zhì)量，電網(wǎng)企業(yè)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)頻率進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)系統(tǒng)頻率異常時(shí)，通過(guò)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)向發(fā)電站下達(dá)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功出力的命令使電力系統(tǒng)的有功功率達(dá)到新的平衡，從而使系統(tǒng)頻率保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定[53]。因此，AGC的投入大大提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AGC總體要求和功能自動(dòng)發(fā)電控制過(guò)程中主要是在符合系統(tǒng)限制條件基礎(chǔ)上，對(duì)電站的有功功率進(jìn)行高效的控制，從而滿足相關(guān)應(yīng)用要求。其功能要求情況如下所示：（1）使電站的頻率和設(shè)定值的偏差在較小范圍內(nèi)，許可值不超過(guò)±0.1Hz。有關(guān)調(diào)頻速度也滿足國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（2）維持電站輸送功率在一定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。（3）根據(jù)上級(jí)調(diào)度發(fā)電功率，基于經(jīng)濟(jì)性、安全各方面要求進(jìn)行分析，從而得到最佳機(jī)組臺(tái)數(shù)、組合方式等。此外還綜合分析相應(yīng)的限制條件而實(shí)現(xiàn)一定調(diào)節(jié)目的[54]。（4）自動(dòng)發(fā)電操作控制的功能應(yīng)符合上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求。上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)AGC下送的有功設(shè)定值的對(duì)象指的僅僅是上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)AGC系統(tǒng)的可控設(shè)備機(jī)組。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供完成單機(jī)操作控制、電站等值操作控制兩大類AGC操作控制方式的端口。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)AGC系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定值調(diào)配電站機(jī)組的有功功率的時(shí)候，應(yīng)顧及送出連接線路的穩(wěn)定限制，預(yù)防穩(wěn)定事故的產(chǎn)生。穩(wěn)定限制由上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)給出。當(dāng)產(chǎn)生電站和上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)通訊間斷、上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)AGC系統(tǒng)工作異常等狀況的時(shí)候，電站AGC系統(tǒng)應(yīng)該自動(dòng)轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)乜刂?。自?dòng)發(fā)電控制在符合上級(jí)調(diào)度的正常調(diào)配要求前提下，使發(fā)電總功率按照安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的根本原則分配，目標(biāo)是在保證發(fā)電滿足給定總功率及其它限制的條件下，使發(fā)電耗水量或者棄水量最少。主要約束限制條件包括但是不局限于如下：①上級(jí)調(diào)度的發(fā)電要求；②電站機(jī)組的運(yùn)行限制，如；實(shí)時(shí)運(yùn)行工況、機(jī)組設(shè)備空蝕區(qū)/震動(dòng)區(qū)、機(jī)組工作效率分布曲線、機(jī)組最高有功功率限制、機(jī)組P-Q相互關(guān)系等；③水庫(kù)、河流的特性及運(yùn)行要求，如：水情、水頭、上游水位變化、上游來(lái)水流量、下游最小流量、下游水位變化等[55]；（5）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)AGC應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)備用容量計(jì)算和監(jiān)視，滿足電網(wǎng)的安全要求。當(dāng)計(jì)算出的實(shí)際旋轉(zhuǎn)備用容量小于要求值時(shí)應(yīng)發(fā)出告警信號(hào)。（6）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)AGC應(yīng)對(duì)AGC給定值與上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)AGC指令有效性進(jìn)行鑒定的功能，無(wú)效時(shí)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換至提前設(shè)立的狀態(tài)。（7）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可選擇可控機(jī)組參加AGC，對(duì)參加AGC控制的機(jī)組可確定每一臺(tái)機(jī)組的有功、無(wú)功功率的設(shè)定值；同時(shí)應(yīng)對(duì)參加AGC控制的機(jī)組的可用性和響應(yīng)情況進(jìn)行監(jiān)視和檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其不可用或未響應(yīng)控制時(shí)，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為離線控制方式，并發(fā)出告警。未參加AGC聯(lián)合控制的機(jī)組可接受操作員對(duì)該機(jī)組的其它方式控制。AGC的工作方式AGC在運(yùn)行過(guò)程中基于調(diào)度部門需求，而進(jìn)行整個(gè)電站出力調(diào)整，以此來(lái)滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。自動(dòng)發(fā)電控制設(shè)置有遠(yuǎn)方/現(xiàn)地兩種控制模式，可通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)控制模式為現(xiàn)地時(shí)，電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地運(yùn)行AGC，AGC運(yùn)算結(jié)果有兩大類模式[56]。閉環(huán)：電站現(xiàn)地AGC運(yùn)算結(jié)果直接下達(dá)到機(jī)組立刻運(yùn)行，不用運(yùn)行工作人員干涉[57]。開(kāi)環(huán)：電站現(xiàn)地AGC運(yùn)算結(jié)果，需要運(yùn)行工作人員校核后才可以下達(dá)機(jī)組。當(dāng)AGC控制模式切換到遠(yuǎn)方時(shí)，由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程對(duì)電站下達(dá)命令，再經(jīng)AGC程序經(jīng)過(guò)優(yōu)化后下發(fā)給各機(jī)組執(zhí)行調(diào)度命令，在此模式下，電站運(yùn)行人員不需要進(jìn)行相關(guān)調(diào)功操作[58]。AGC給定值方式給定電站總有功功率。給定日負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線點(diǎn)數(shù)/日可調(diào)，通常包括兩天（當(dāng)天、第二天）的數(shù)據(jù)。給定機(jī)組負(fù)荷。以上各種方式和目標(biāo)值相互間的切換應(yīng)做到無(wú)擾動(dòng)切換。AGC退出條件當(dāng)滿足以下任意條件時(shí)，自動(dòng)退出AGC：無(wú)機(jī)組參與AGC電力系統(tǒng)發(fā)生事故電站發(fā)生事故與調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)故障LCU發(fā)生故障1.1.2自動(dòng)電壓控制（AVC）的設(shè)計(jì)概述相對(duì)于舊監(jiān)控系統(tǒng)，新系統(tǒng)增加自動(dòng)電壓控制(AVC)功能，可根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度命令自動(dòng)調(diào)節(jié)及分配機(jī)組無(wú)功負(fù)荷。AVC為基于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)全網(wǎng)\t"/item/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E7%94%B5%E5%8E%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6/_blank"無(wú)功電壓分布狀態(tài)展開(kāi)集中監(jiān)視與研究分析運(yùn)算，從全局的層面對(duì)分布在高壓傳輸電網(wǎng)里無(wú)功功率、并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備基于相關(guān)控制要求進(jìn)行自動(dòng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，以使電網(wǎng)電壓保持穩(wěn)定。AVC不僅僅能夠完成對(duì)無(wú)功電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，并且具備一定的優(yōu)化功能，是維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、提高高壓傳輸電網(wǎng)電壓綜合品質(zhì)與整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、提升無(wú)功電