1、第3章 發(fā)電企業(yè)信息化,主要內(nèi)容,3.1 我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀 3.2 水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng) 3.3 火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng) 3.4 發(fā)電廠智能管理信息系統(tǒng),3.1我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀,我國電廠的自動化水平達到國際先進水平。電廠自動化歷來是電力企業(yè)信息化建設(shè)的重點，大部分大中型水力發(fā)電，火力發(fā)電機組均配備了計算機監(jiān)控系統(tǒng)。小型水電站的自動化水平總體上還不是太高。 發(fā)電生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)過程自動化水平。 由于大部分使用的監(jiān)控系統(tǒng)采用了國外的先進技術(shù)，因此某些單項指標(biāo)基本達到了國際水平，但在整體應(yīng)用上仍有差距。,3.1我國發(fā)電廠自動化與信息化現(xiàn)狀,我國發(fā)電力

2、企業(yè)信息化發(fā)展的特征如下: 電力生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)應(yīng)用成熟。 管理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用逐漸推進（為公司業(yè)務(wù)管理和決策服務(wù)）。 總體來看，管理信息化滯后于生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展進程。,發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo),發(fā)電企業(yè)信息化建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)是:以先進思想為主導(dǎo)、以現(xiàn)代信息技術(shù)手段為支撐，實現(xiàn)電廠內(nèi)外部信息的全面集成，建設(shè)數(shù)字化電廠。,3.2 水電站廠級監(jiān)控信息系統(tǒng),近年來國內(nèi)水電站自動化得到了迅速的發(fā)展，已成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力電子為一體的綜合系統(tǒng)，具備完備的硬件結(jié)構(gòu)、開放的軟件平臺和強大的應(yīng)用系統(tǒng)。 不僅可以完成對單個水電站的監(jiān)控，還可以進一步實現(xiàn)對梯級、流域、甚至跨流域的水

3、電站群的經(jīng)濟運行和安全監(jiān)控。,小型水電站的電氣結(jié)構(gòu),水電站監(jiān)控對象,包括水輪機、發(fā)電機、機組進水閥、尾水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備(油、水、氣)，主變壓器、開關(guān)站、全廠公共和輔助設(shè)備、大壩等。,水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能,(1)實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)主要機電設(shè)備運行工況、位置、參數(shù)的監(jiān)視,并實現(xiàn)對主要開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視并顯示。 (2)實現(xiàn)站級層監(jiān)控系統(tǒng)對相應(yīng)主要機電設(shè)備的現(xiàn)地/遠方，自動/手動監(jiān)控，調(diào)節(jié)，包括機組起/停，開關(guān)倒閘等.操作員工作站通過人機接口或者根據(jù)調(diào)度的命令、應(yīng)用程序（AGC、AVC等）的命令自動地對監(jiān)控系統(tǒng)對象進行控制和調(diào)節(jié)。,水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能,(3)具

4、有越限報警和趨勢報警功能. (4)在電力系統(tǒng)事故或電站設(shè)備工作異常時，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能自動起動音響報警、語音電話自動告警系統(tǒng)，并在操作員站上顯示報警信息,打印報警信息并記錄入數(shù)據(jù)庫. (5)監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件或軟件發(fā)生故障時，給出提示信息，并在操作員工作站上顯示故障位置和進行打印記錄。同時，在工程師站上給出報警信號，顯示故障位置及原因。,水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)和功能,(6)對系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計、分析判斷，提供生產(chǎn)運行和維護指導(dǎo)。站所有監(jiān)控對象的操作、報警事件及實時參數(shù)報表等應(yīng)記錄下來，并能以一定格式顯示，在打印機上打印及通過光盤刻錄機以文件的方式儲存在光盤上。打印

5、記錄分為定時打印記錄、事故、故障打印記錄、操作打印記錄及召喚打印記錄等工作模式。報表：生成各種周期性的統(tǒng)計報表，時間間隔可由操作人員選擇，也可根據(jù)操作員的指令隨時生成各種報表。,水電站廠級監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),目前水電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，全廠共設(shè)兩層：電廠控制層和現(xiàn)地控制層。 系統(tǒng)級設(shè)備大多采用以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)等通用網(wǎng)絡(luò)連接高性能的微機、工作站和服務(wù)器（電廠控制層）。 在現(xiàn)場則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元(LCU)，再通過現(xiàn)場總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠程I/O等相連，構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng)（現(xiàn)地控制層），與站級系統(tǒng)結(jié)合，形成整個控制系統(tǒng)。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,

6、現(xiàn)地控制層主要功能： 是完成現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和過程自動控制及實現(xiàn)與主站監(jiān)控計算機的通信。將采集的實時數(shù)據(jù)、經(jīng)處理后確認(rèn)的事件、控制過程的有關(guān)信息上送給主站監(jiān)控計算機，接受其下達的控制調(diào)節(jié)等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,智能控制器加上現(xiàn)場總線技術(shù)是現(xiàn)地控制單元的發(fā)展趨勢，現(xiàn)場總線是連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 針對水電站被控對象分散的特點，現(xiàn)場總線將分散在現(xiàn)場的智能儀表、智能/、智能執(zhí)行機構(gòu)、智能變送器、智能控制器連接成一體，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性，可以節(jié)省大量的信號電纜和控制電纜。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,現(xiàn)地控制層設(shè)計： 全廠設(shè)

7、置若干個現(xiàn)地控制單元（LCU），實現(xiàn)對各生產(chǎn)對象的監(jiān)控。 就地控制單元的個數(shù)由機組的臺數(shù)和開關(guān)站及共用設(shè)備的規(guī)模大小來決定，最大不超過64個。每臺機組一套LCU，開關(guān)站及共用設(shè)備共用一臺LCU或各自一臺LCU。,以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）,近年來，以PLC為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）在水電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。有功率、頻率和電壓的閉環(huán)控制。 機組LCU應(yīng)有下述功能： (1)采集機組運行的電氣參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、水輪機組及勵磁屏、調(diào)速器、輔機的運行狀態(tài)及事故、故障信號、非電模擬量等數(shù)據(jù)。 (2)顯示機組運行的實時參數(shù)、實時狀態(tài)、事故及故障信息、控制參數(shù)及保護整定值等。,以PLC

8、為基礎(chǔ)的機組現(xiàn)地控制單元（LCU）,(3)根據(jù)主控計算機的命令和現(xiàn)場的命令，完成機組的啟動、合滅磁開關(guān)、啟勵、調(diào)壓、調(diào)頻、準(zhǔn)同期并車、有功功率和無功功率的閉環(huán)調(diào)節(jié)、甩負(fù)荷、停機 (4)可修改機組的部分控制參數(shù)。 (5)機組的事故、故障處理。發(fā)生機組機械事故和電氣事故時，根據(jù)不同的事故類型，采取減負(fù)荷停機、甩負(fù)荷緊急停機和關(guān)進水口閘門等措施。出現(xiàn)故障時發(fā)出相應(yīng)的故障報警信息。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,現(xiàn)地控制層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,（1）采用現(xiàn)場總線如PROFIB BUS，將一類總線主站、現(xiàn)場各類智能控制器和各種I/O及儀表連接在現(xiàn)場總線上，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集和

9、過程自動控制。 （硬布線和通訊結(jié)合）與機組附屬及相關(guān)設(shè)備的通信采用現(xiàn)場總線技術(shù)，總線方式建議在Profibus-DP、Genius、Modbus總線中選取，并以一種總線方式為主，總線技術(shù)種類不應(yīng)超過4種，總線介質(zhì)以光纖為主。對于無法采用數(shù)字通信的設(shè)備采用硬布線I/O進行連接。另外，對于安全運行的重要信息、控制命令和事故信號除采用現(xiàn)場總線通信外，還需通過硬布線I/O直接接入LCU，實現(xiàn)雙路通信，以保證安全。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,（2）一類總線主站（LCU）若干個，圖中用個中檔的可編程控制器，各帶若干種類型的輸入輸出模塊、通信模塊、變送器、繼電器、儀表等信號變換裝置、驅(qū)動裝置及輸入輸出信號源

10、等。 一類總線主站的功能是對掛在總線上的設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)采集，將采集的實時數(shù)據(jù)、經(jīng)處理后確認(rèn)的事件、控制過程的有關(guān)信息上送給主站監(jiān)控計算機，接受其下達的控制調(diào)節(jié)等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,（3）現(xiàn)場總線上掛若干個智能控制器，該控制器是用中檔的可編程控制器（帶PROFIB BUS接口）實現(xiàn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)某生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)（調(diào)速器，勵磁）。同時將需要的數(shù)據(jù)上傳一類總線主站，接受其下達的控制調(diào)節(jié)等命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 （4）將各種數(shù)字儀表和遠程I/O掛在現(xiàn)場總線上，將需要的數(shù)據(jù)上傳一類總線主站，并接受其下達的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。實現(xiàn)遠程現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視與控制。（測溫

11、裝置，測機組振動裝置，各輔助設(shè)備控制裝置）,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,每臺機組的LCU與繼電保護、調(diào)速器（微機調(diào)速器是保證每臺機組發(fā)出電的頻率始終維持在規(guī)定的范圍內(nèi)）、勵磁（微機勵磁是保證每臺機組發(fā)出電的電壓始終維持在規(guī)定的范圍內(nèi)）、溫度巡回檢測系統(tǒng)（微機溫度巡回檢測或定點系統(tǒng)是實現(xiàn)每臺機組的各點溫度巡回檢測并顯示、打?。⑼谘b置（用于并網(wǎng)（合油開關(guān)），自動化元件及執(zhí)行元件共同控制機組，因此上述輔助設(shè)備都要改造成能滿足監(jiān)控系統(tǒng)的要求，實現(xiàn)水電站輔助控制設(shè)備的基礎(chǔ)自動化。每臺機組的調(diào)速器、勵磁、溫度巡回檢測系統(tǒng)、同期裝置必須是微機控制系統(tǒng)，能獨立完成各自的控制和采集功能，同時還具備信息上傳和接

12、受下達命令的功能（給每臺機組的LCU）。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,（5）現(xiàn)場總線通過協(xié)議轉(zhuǎn)換接口將非總線協(xié)議的智能設(shè)備連接在總線上，實現(xiàn)全廠現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視與控制。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,（6）大壩監(jiān)控系統(tǒng)是對大壩所有現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)視和控制（假設(shè)大壩離電站一定的距離的條件下），將一個一類總線主站（方案中用一個中檔的可編程控制器，帶若干個若干種類型的輸入輸出模塊、通信模塊，變送器、繼電器等信號變換裝置、驅(qū)動裝置等）、數(shù)字儀表和遠程I/O掛在現(xiàn)場總線上，通過大壩監(jiān)控系統(tǒng)的一類總線主站實現(xiàn)大壩所有現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集和過程自動控制，通過通信模塊和通信線路實現(xiàn)與主站的通信，將需要的數(shù)據(jù)上傳主站監(jiān)

13、控系統(tǒng)的一類總線主站，接受其下達的控制命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,機組LCU 監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、機組進水閥、尾水閘門、機組附屬及輔助設(shè)備等。機組現(xiàn)地控制單元設(shè)備布置于發(fā)電電動機機旁。 機組LCU完成下列數(shù)據(jù)采集與處理功能： 機組電氣量采集：定時采集機組定子和轉(zhuǎn)子的電壓量、電流量、頻率、有功功率及無功功率等參量，存入數(shù)據(jù)庫，在機組LCU上顯示并上送電站中控層。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,機組溫度量采集：定時采集機組定子鐵芯、定子線圈、機組軸瓦、軸承、軸承油、冷卻器水、冷卻器油及其它系統(tǒng)的溫度。檢查采集的溫度量是否越限，并及時將越限情況及數(shù)據(jù)送往電站中控層，機組LC

14、U上同時也有報警顯示和音響。對部分溫度量還要進行溫度變化率監(jiān)視和溫升趨勢分析及時發(fā)現(xiàn)異常情況。 機組振動、擺度、蠕動、氣隙、流量、壓力，對這些數(shù)據(jù)進行越限檢查，并將越限情況與數(shù)據(jù)送往電站中控層，機組LCU上同時也有報警顯示和音響。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,機組過程控制狀態(tài)量掃查：在機組啟動、停機和運行方式轉(zhuǎn)換時采集機組各操作順序步的狀態(tài)量和模擬量，并進行記錄，同時向電站中控層發(fā)送控制過程中的數(shù)據(jù)。 機組電氣保護報警量采集：隨機采集機組電氣保護動作信息，一旦采集到保護報警信息，立即將該信息送往電站中控層，同時在機組LCU上報警顯示和音響。 機組機械保護報警量采集：隨機采集機組機械保護動作信息，

15、及時將采集到保護報警信息送往電站中控層，同時在機組LCU上報警顯示和音響。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,監(jiān)視各輔助設(shè)備的運行，發(fā)現(xiàn)異常情況及時向電站中控層傳送信息，并在機組LCU上有報警顯示和音響。執(zhí)行機組輔助設(shè)備啟動停止控制。 機組LCU應(yīng)包括對機組控制范圍內(nèi)的斷路器和各種隔離開關(guān)（不包括檢修接地隔離開關(guān)）的分合控制，進水口閥門開關(guān)控制，尾水事故閘門的充水、開啟及關(guān)閉控制。這些控制應(yīng)具有嚴(yán)格的安全閉鎖邏輯。 。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,機組LCU應(yīng)具有自動/手動有功、無功調(diào)節(jié) 機組運行工況包括：發(fā)電（空載、滿載發(fā)電、調(diào)相、正常停機、事故停機、緊急停機。機組LCU針對各工況及其轉(zhuǎn)換應(yīng)有相應(yīng)的控

16、制程序。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,機組LCU與電站中控層脫機時應(yīng)能獨立運行。沒有電站中控層命令或脫離電站中控層的情況下，機組LCU也應(yīng)能獨立完成對所控設(shè)備的閉環(huán)或開環(huán)控制，保證機組安全運行和開停機操作。監(jiān)視面板應(yīng)可顯示機組的主要電氣量和溫度量以及有關(guān)輔助設(shè)備的狀態(tài)或參數(shù)及主要操作畫面。在機組LCU上還裝有必要的電氣測量儀表和變送器。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制層,公用LCU功能 全廠公用斷路器、高壓廠用變壓器、廠內(nèi)各10kV廠用配電系統(tǒng)、各0.4kV主配電盤、各0.4kV分配電盤和全廠公共和輔助設(shè)備。采集全廠廠用變壓器、10kV廠用電斷路器狀態(tài)和繼電保護、備用電源自動投入裝置的狀態(tài)、動作、報警信

17、息和電測量信號；定時對全廠公用、輔助設(shè)備的狀態(tài)量，以及斷路器、開關(guān)和分合進行處理，上送至電站中控層。預(yù)留接收通信系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)及通風(fēng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的信息，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)故障信息。接受電站中控層控制命令、完成全廠性有關(guān)斷路器順序操作、隔離開關(guān)的投、切。所有操作就有嚴(yán)格的軟硬件邏輯閉鎖。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)電廠控制層(生產(chǎn)調(diào)度和監(jiān)控),電站監(jiān)控系統(tǒng)中控層應(yīng)完成對本電站所有被控對象的安全監(jiān)控。 電廠控制層應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集與處理、實時控制和調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視、記錄、報表、運行參數(shù)計算、通信控制、系統(tǒng)診斷、軟件開發(fā)和畫面生成、系統(tǒng)擴充(包括硬件、軟件)、運行管理和操作指導(dǎo)等功能。 電廠控制層實時采集來自

18、LCU層的所有主要運行設(shè)備的模擬量、開關(guān)量、脈沖量等信息以及來自調(diào)度層的控制命令和交換數(shù)據(jù)。電廠控制層的組成如圖所示。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)中控層,（1）網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余的光纖網(wǎng)TCP/IP協(xié)議； （2）集中控制工作站：雙機熱備、服務(wù)器。監(jiān)控功能：集中控制與保護、現(xiàn)地層與集中層數(shù)據(jù)通信、實時與歷史數(shù)據(jù)庫、與管理層的通信及數(shù)據(jù)接口； （3）操作員工作站：臺微機、雙屏。操作功能：程序及單項操作； （4）工程師工作站：臺微機。維護功能：系統(tǒng)參數(shù)的修改、程序與算法的投入與切換； （5）集中控制操作臺：急停、緊急故障排除； （6）2臺交換機。 電廠控制層與LCU也可以采用以太網(wǎng)相連,如下圖示。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)布

19、置,每臺機組的監(jiān)控LCU位于主廠房發(fā)電機層相應(yīng)的機組旁；廠房設(shè)有中控室，作為全站的集中監(jiān)控中心，布置有計算機設(shè)備、公用LCU盤柜、微機保護柜盤和模擬屏等。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,在大中型電站用高性能的工作站或服務(wù)器作為全系統(tǒng)的主控機和數(shù)據(jù)服務(wù)器，而用PC機作為操作員站，大中型電站的系統(tǒng)級設(shè)備一般都選用64位的工作站和服務(wù)器。 高速交換式以太網(wǎng)技術(shù)的得到眾多生產(chǎn)廠商的支持，比其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的無法替代的優(yōu)勢。 Web、面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來越多地引入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。,水電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,有效的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 利用現(xiàn)代化先進的檢測設(shè)備和分析技術(shù)對水電站主設(shè)備的某些關(guān)鍵部

20、位的參量進行在線實時采集和監(jiān)視，經(jīng)過綜合了現(xiàn)場積累的運行、檢修、試驗資料和專家經(jīng)驗的智能(專家)系統(tǒng)，綜合分析其運行規(guī)律，并預(yù)測設(shè)備可能存在的隱患，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和故障，對設(shè)備進行有針對性的維護，避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)故障的發(fā)生。（數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來預(yù)測設(shè)備狀態(tài)）,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，流域共規(guī)劃7個常規(guī)水電廠，1個抽水蓄能電廠，預(yù)計總裝機990MW。 四川華能康定水電公司的瓦斯河流域梯級電站開發(fā)已建成一期的冷竹關(guān)電站，裝機容量180MW。二期工程3個電站共530MW。,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,冷竹關(guān)電站按“無人值班(少人值守)”的

21、原則設(shè)計，計算機監(jiān)控系統(tǒng)引進奧地利ELIN公司的產(chǎn)品。 流域梯級控制中心位于距冷竹關(guān)電廠315km以外的成都市?？刂浦行谋O(jiān)控系統(tǒng)采用1000Mbit/s交換式以太網(wǎng)，通過TCP/IP協(xié)議與冷竹關(guān)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)。系統(tǒng)具有以下特點：,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,(1)成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)與冷竹關(guān)電站中控室控制系統(tǒng)任何一方發(fā)生故障，另一方仍可以正常控制生產(chǎn)。 (2)符合國際標(biāo)準(zhǔn)的開放式環(huán)境，采用UNIX操作系統(tǒng)和ORACLE數(shù)據(jù)庫，支持SQL語言。 (3)操作員工作站集中監(jiān)視和控制各電站，可以實時顯示圖形、報表、報警及事件信息，能直接控制、調(diào)度到機組和主要的斷路器。設(shè)定值和命令發(fā)送到各機組LC

22、U（現(xiàn)地控制單元），LCU執(zhí)行這些命令并返回信息給控制中心，供運行人員監(jiān)視。,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,(4)主計算機實時采集并處理各電站的數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)存檔和管理，向SQL服務(wù)器和操作員站傳送數(shù)據(jù) (5)SQL服務(wù)器是與管理信息系統(tǒng)(MIS系統(tǒng))接口的計算機，從主計算機采集MIS系統(tǒng)所需的監(jiān)控系統(tǒng)信息，轉(zhuǎn)換成MIS系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)格式，并實時生成各類格式的報表。SQL服務(wù)器通過CISCO防火墻路由器與成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)相連，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。 (6)一臺工程師/編程員站用于系統(tǒng)維護、故障處理、軟件開發(fā)，同時兼有操作員站的所有功能，可作為操作員站的備用機。,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,(

23、7)主計算機、操作員工作站、USP均采用冗余配置，保證了系統(tǒng)的可靠性和實用性。 (8)通信接口計算機向省調(diào)度中心上傳成都控制中心監(jiān)控系統(tǒng)信息，接收省調(diào)下發(fā)的數(shù)據(jù)和命令。成都控制中心與各廠站的通信采用3條通道：租用中國電信的22M bit/s DDN(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò))光纖通道(主通道)、電力系統(tǒng)34M bit/s微波通道和租用吉通公司128 K bit/s衛(wèi)星通道。主通道有故障時能自動切換到備用通道。,先進的水電站監(jiān)控系統(tǒng)舉例,(9)監(jiān)控系統(tǒng)將報警信號分級，出現(xiàn)故障時可按照報警的等級自動呼叫有關(guān)人員的傳呼機，使維護人員在第一時間趕到事故現(xiàn)場，對于實現(xiàn)“無人值班(少人值守)”起著十分重要的作用。,3

24、.3 火力發(fā)電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng),火力發(fā)電廠簡介 火力發(fā)電廠是將燃料(煤、油、天然氣等)的化學(xué)能變成電能的工廠。（燃料熱能 動能電能） 原煤經(jīng)過皮帶運輸?shù)皆簜}，加工成煤粉后通過燃燒器送到鍋爐的爐膛中燃燒，放出熱能:在鍋爐的水冷壁管中的水，吸收爐膛中的熱量后，變成飽和蒸汽;并通過蒸汽管道送到汽輪機中;將熱能變成動能;汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電來，機械能就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?電能再通過變壓器、開線路送到電力系統(tǒng)及用戶。（燃料 鍋爐 汽輪機 發(fā)電機）,大型火力發(fā)電機組的特點,現(xiàn)代化大型發(fā)電機組有下列一些特點: l)熱力系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過程復(fù)雜。 2)由于單機容量大，它的輔機和輔助設(shè)備數(shù)量多，容量大，結(jié)構(gòu)也復(fù)

25、雜。 3)生產(chǎn)工況變化多、操作頻繁和復(fù)雜。大機組需要監(jiān)視的測點數(shù)量相當(dāng)多，特別是在機組的起停和事故處理過程中，機組處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。 4)大型機組的控制對象和參數(shù)多，控制機構(gòu)多，各種擾動也多。,大型火力發(fā)電機組的特點,要保證熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，必須不斷地供給燃料、空氣和循環(huán)的水。(節(jié)能減排) 火電廠生產(chǎn)運行過程的自動化程度要求高，火電廠底層控制系統(tǒng)的范圍極其廣泛，它包括了單元機組控制系統(tǒng)、輔助設(shè)備、公用系統(tǒng)控制系統(tǒng)、以及廠用電分散控制系統(tǒng) 其中含有大量模擬控制回路的鍋爐、汽輪機與發(fā)電機組構(gòu)成的單元機組運行的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。,單元機組控制系統(tǒng)基本內(nèi)容,單元機組控制系統(tǒng)大致可分為四個基本內(nèi)容:

26、 (1)自動檢測:自動檢測是對生產(chǎn)過程及設(shè)備的參數(shù)、信號自動進行轉(zhuǎn)換、加工處理、顯示并記錄下來。 (2)自動調(diào)節(jié):一般是指正常運行時操作的自動化，即在一定范圍內(nèi)，自動地適應(yīng)外界負(fù)荷變化或其他條件變化，使生產(chǎn)過程正常進行?；痣姀S的自動調(diào)節(jié)主要有鍋爐水位調(diào)節(jié)、汽溫調(diào)節(jié)、燃燒調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備調(diào)節(jié)等。,單元機組控制系統(tǒng)基本內(nèi)容,(3)遠方控制及程序控制:遠方控制是通過開關(guān)或按鈕，對生產(chǎn)過程中重要的調(diào)節(jié)機構(gòu)和截止機構(gòu)實現(xiàn)遠距離控制;程序控制主要是指機組(或局部系統(tǒng)、設(shè)備)在啟動、停止、增減負(fù)荷、事故處理時的一系列操作的自動化。 (4)自動保護:是利用自動化裝置，對機組(或系統(tǒng)、設(shè)備)狀態(tài)、參數(shù)和自動調(diào)節(jié)進

27、行監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生異常時，送出報警信號或切除某些系統(tǒng)和設(shè)備，避免發(fā)生事故，保證生命和設(shè)備的安全:火電廠的自動保護對象主要有鍋爐、汽輪發(fā)電機本身、輔助設(shè)備、局部工藝系統(tǒng)以及自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。,火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),數(shù)字化電廠的信息系統(tǒng)主要包括分散控制系統(tǒng)(DCS)、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、管理信息系統(tǒng)(MIS)三大系統(tǒng)。三大系統(tǒng)各自獨立運行于支撐自身的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過公用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)三個系統(tǒng)的無縫集成，從而達到全廠數(shù)據(jù)的共享。SIS的建立解決了廠級生產(chǎn)、技術(shù)層的自動化問題，使火電廠形成完整的DCS、SIS、MIS三層有機聯(lián)系的管控一體化系統(tǒng)。,火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),數(shù)字化火電廠的信

28、息系統(tǒng)是由分散控制系統(tǒng)(DCS) 、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、管理信息系統(tǒng)(MIS)三大系統(tǒng)有機聯(lián)系的管控一體化系統(tǒng)。三大系統(tǒng)各自獨立運行于支撐自身的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過公用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)三個系統(tǒng)的無縫集成，從而達到全廠數(shù)據(jù)的共享。 火電生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)和管理一般分為三個層次： 下層的控制操作層，DCS系統(tǒng)，面向運行操作者； 中間生產(chǎn)管理層，SIS系統(tǒng) ，面向生產(chǎn)和技術(shù)管理者； 上層經(jīng)營管理層，MIS系統(tǒng)，面向行政和經(jīng)營管理者。,火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),DCS（分散控制系統(tǒng)）是屬于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)范疇 DCS系統(tǒng)完成對設(shè)備運行層實時數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和存儲，控制設(shè)備生

29、產(chǎn)運行。是一個過程控制系統(tǒng)。運行人員通過DCS實現(xiàn)對設(shè)備的控制功能，它強調(diào)的是運行的準(zhǔn)確，以穩(wěn)定性和安全性為首要目標(biāo)。,火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)是屬于實時生產(chǎn)過程管理和監(jiān)控范疇。 從機組DCS系統(tǒng)、輔助車間程控系統(tǒng)(PLC)等過程控制系統(tǒng)以及其它數(shù)據(jù)源中集成實時過程信息和歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)成生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，為生產(chǎn)管理人員的分析和決策提供支持，它強調(diào)的是發(fā)電廠優(yōu)化控制與管理方面。,火電廠信息化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),管理信息系統(tǒng)(MIS)是屬于廠級管理現(xiàn)代化范疇。 管理信息系統(tǒng)(MIS)的主要任務(wù)是信息處理，積累信息事務(wù)層的非實時數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)優(yōu)化資源配置。它強調(diào)信息

30、流程的整體性，其信息可為所有決策人員使用，而對中、高層決策者所需的內(nèi)外部信息和適應(yīng)個人決策風(fēng)格的經(jīng)驗和判斷，則只提供部分信息的支持，不可能達到使決策者操作得心應(yīng)手的程度。,火電站的DCS系統(tǒng),火電廠需要控制的鍋爐汽機等熱力設(shè)備，大容量火電發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)。 火電站具有設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)多，而且條件苛刻。 開發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散系統(tǒng)，后來逐漸統(tǒng)一稱為分散型控制系統(tǒng)（DCS）。 DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開關(guān)量的順序控制和模擬量開關(guān)量混合型的批量控制。,DCS的發(fā)展,DCS的出現(xiàn)，其分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方

31、便的特點使其迅速得到推廣應(yīng)用。 當(dāng)前，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，DCS幾乎無處不在，DCS已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，并與PLC結(jié)合，以滿足自動化控制的各種需要。 過程控制行業(yè)如煉油廠化工廠、發(fā)電廠、造紙廠和金屬冶煉廠等，總是離不開采用DCS的過程控制系統(tǒng)。,集散控制系統(tǒng)（DCS）的組成,集散控制系統(tǒng)（DCS）是一套中型分級分布式計算機控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)以兩層網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，配置各種設(shè)備，實現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、數(shù)據(jù)共享，共同完成各種控制及管理功能。 DCS以過程控制為主，數(shù)字控制為輔。 DCS的三大組成部分，即控制站、操作站和通信網(wǎng)絡(luò),如圖所示。 現(xiàn)場控制站在整個DCS中處于核心地位，它的可靠性和性能對整

32、個集散控制系統(tǒng)的可靠性和性能有著至關(guān)重要的影響。,DCS的現(xiàn)場控制站,在DCS系統(tǒng)中，現(xiàn)場控制站處在一個基礎(chǔ)和核心的地位?，F(xiàn)場控制站負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)所有軟硬件工作、通信、控制，是整個DCS運行的基礎(chǔ)。 現(xiàn)場控制站是完成對現(xiàn)場I/ O處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC 閉環(huán)控制)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)組態(tài)要求，負(fù)責(zé)處理現(xiàn)場的所有輸入輸出。并可通過輸入設(shè)備對工業(yè)過程進行控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過程的安全、可靠、高效、高質(zhì)。 實際運行中現(xiàn)場控制站可以不與操作站及網(wǎng)絡(luò)相連的情況下，完成過程控制策略，保證生產(chǎn)裝置正常運行。,DCS控制站,大型DCS控制站對中央處理器要求較高，必須為專用的處理器，準(zhǔn)16位和準(zhǔn)32位運算方式；第

33、三代DCS控制站采用多CPU分別用于控制運算、冗余切換、通信等操作。 已陸續(xù)采用了嵌入式技術(shù)，在信號變換過程中采用隔離技術(shù)以防止來自現(xiàn)場的干擾信號。 為了完成控制策略，可構(gòu)成反饋控制回路，目前典型的功能模塊有50多種，這是DCS廠家的專有技術(shù)。對于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的方法，直到近年來才向IEC61131-3編程語言標(biāo)準(zhǔn)靠攏。,DCS控制站,大型DCS的一臺控制站可以完成上百個回路的控制，其容錯技術(shù)完善，可靠性、安全性強。中小型DCS控制站，以控制16-32回路為限、分散性較易為人們所接受。 控制站是整個DCS的基礎(chǔ)，它的可靠性和安全性最為重要，死機和控制失靈的

34、現(xiàn)象是絕對不允許的，而且冗余、掉電保護、抗干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方面都應(yīng)很有效而可靠，才能滿足用戶要求。多年的實踐經(jīng)驗證明，絕大多數(shù)廠家的DCS控制站是能夠勝任用戶要求的。,DCS操作站,DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等，其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)通用（Utility）功能。實際的DCS操作站是典型的計算機，它與控制站不同，有著豐富的外圍設(shè)備和人機界面。Windows操作系統(tǒng)，客戶機/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)，以太網(wǎng)接口與管理網(wǎng)絡(luò)相連。大多數(shù)DCS廠家對原來的組態(tài)軟件進行改造，使之符合應(yīng)用特點，滿足系統(tǒng)開放要求。 DCS系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組

35、態(tài)均有相應(yīng)軟件，為DCS用戶的工程設(shè)計人員提供人機界面。,DCS數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò),DCS中DCS通信功能的發(fā)展是與全廠管理網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）技術(shù)相融合，逐漸實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)由多重結(jié)構(gòu)向扁平化過渡, 在第三代DCS的控制站內(nèi)增加了連接PLC、分析儀和現(xiàn)場智能儀表的接口卡，使DCS與現(xiàn)場儀表之間的接線減少，并對現(xiàn)場儀表進行設(shè)備管理，這為DCS向下兼容并與現(xiàn)場總線通信技術(shù)融合打下基礎(chǔ)。,DCS的特點,可以與PLC及現(xiàn)場總線結(jié)合; DCS采用現(xiàn)場總線技術(shù)，功能進一步分散化。所有的第四代DCS都包含了各種形式的現(xiàn)場總線接口，可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線儀表、執(zhí)行機構(gòu)等。 成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，大D

36、CS系統(tǒng)是各家不同的。,火力發(fā)電廠SIS（發(fā)電廠優(yōu)化控制管理）,SIS（Supervisory Information System）系統(tǒng) 廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)目標(biāo)是實現(xiàn)經(jīng)濟目標(biāo)控制下全廠的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。 SIS采集全廠生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)，進行計算、分析，產(chǎn)生綜合的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，借助于技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)、運行參數(shù)及偏差分析等， SIS系統(tǒng)可協(xié)助運行管理人員實施經(jīng)濟運行方式，優(yōu)化全廠負(fù)荷在各個機組的分配，指導(dǎo)運行人員進行操作調(diào)整，從而在保證負(fù)荷的基礎(chǔ)上，節(jié)能降耗、提高全廠的經(jīng)濟效益。,火力發(fā)電廠SIS,SIS是貫穿廠級生產(chǎn)主線的決策知識支持系統(tǒng)，幫助運行人員判定設(shè)備的經(jīng)濟性，支持運行人員優(yōu)化調(diào)整運行參

37、數(shù)。在一定意義上講是DCS功能的延伸與提高，又是MIS實時數(shù)據(jù)的可靠來源。 與DCS對安全目標(biāo)的追求不同， SIS更強化負(fù)荷管理、追求全廠經(jīng)濟性、強調(diào)運行的質(zhì)量。,SIS的功能,SIS的主要功能為： （1）生產(chǎn)過程信息監(jiān)測和統(tǒng)計（為廠級生產(chǎn)管理人員提供實時信息。同時記錄生產(chǎn)過程的主要數(shù)據(jù)，生成各職能部門需要的全廠各類生產(chǎn)、經(jīng)濟指標(biāo)統(tǒng)計報表）； （2）實時性能計算和分析（該功能用于計算單元機組各主輔設(shè)備的效率等性能參數(shù)） ； （3）經(jīng)濟性分析和診斷； （4）設(shè)備壽命監(jiān)測和管理（預(yù)測與預(yù)防性維護） ； （5）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷（預(yù)測與預(yù)防性維護） （6）廠級優(yōu)化負(fù)荷分配（全廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度）。,SIS的功能,依靠計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集全廠各個機組、輸煤除灰、脫硫等公用系統(tǒng)生產(chǎn)運行實時數(shù)據(jù)，建立開放性實時數(shù)據(jù)庫上； 采用先進、有效的專業(yè)計算方法，對所采集的大量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)進行計算、分析，產(chǎn)生綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo); 從而評價全廠運行生產(chǎn)經(jīng)濟性、分析經(jīng)濟效益偏差點、產(chǎn)生對運行調(diào)整有指導(dǎo)意義的方案協(xié)助運行管理人員實施經(jīng)濟運行方式、優(yōu)化全廠負(fù)荷在各個機組的分配、指導(dǎo)運行人員進行操作調(diào)整，形成不同管理階層、不同管理部門的知識庫，達到節(jié)能降耗、提高全廠的經(jīng)濟效益、使企業(yè)管理層