直流电源装置也应视为现地自动装置,监控系统只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视,不参与控制。无需建立网络或串行通信联系。
3.4 、事件记录与故障录波的考虑
事件记录与故障录波装置都是运行和事故分析的手段。事件记录一般集成在计算机监控系统中,但由于采样速度、内存等限制往往不能提供足以用来分析事故的波形;故障录波一般用在开关站,作为线路故障数据的采集和分析工具。
机组不必配置故障录波器,因为配置故障录波器会导致信号的重复采集,使二次回路和电缆布置复杂化,而且不可能收集太全的信号(有些设备的关键量、中间计算数据点无法提供接口)。将事故记录与故障录波功能分别由监控系统和具有快速交流采样功能的微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器等分担较为合理。这就要求微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器具有判别故障、存储、对时等功能。
3.5 、信号返回屏的考虑
信号返回屏是电厂实现集中监视和控制的重要人机交流界面,由于显示直观、清晰可靠,画面和各仪表、元件位置固定,对运行值班十分方便,尤其是事故情况下,运行人员对全厂的状况一目厂然,其作用是计算机屏幕不可替代的(采用大屏幕电视或投影替代也是不可取的)。信号返回屏宜考虑采用一些指针仪表,以反映系统的动态过程(例如系统振荡)。
3.6、工业电视、消防报警、保安、故障录波器及MIS的接入 来源:http://55dianzi.com
鉴于监控系统在电厂运行控制中的突出地位,其接入系统越少越好,信息交换量不大时,为了保证各个系统的安全运行,能采用I/O接入的决不采用通信连接。
对工业电视,由于图像信号数据量大,占用网络资源多,不应通过监控网传送,而应自成网络,在控制室设置工业电视专用CRT。但如果工业电视要实现图像自动联控切换功能,仍应以通信方式接入监控系统,通信链路上仅从监控系统单向传送用于图像自动联控切换的信息。而工业电视与电厂管理信息系统(MIS)应联网,以便授权用户进行图像访问。
消防报警对运行监视十分重要,其数据量不大,因此接入监控系统比较合理。消防报警火情信号和保安监视信号可转送给工业电视系统,进行图像自动联控切换。
故障录波器为大容量数据采集和记录分析设备,数据的实时作用不强,离线分析的成分较多,应各自自成系统,并建立各自的中心分析站。从运行管理模式看,电厂实现"无人值班"或"少人值守"后,控制室运行人员很少,而这两个系统的数据分析工作十分费时,专业性很强,不适合运行值班人员操作;如果两系统与MIS系统联网,监控系统仅通过I/O对其故障和动作等情况进行监视。专业技术人员通过MIS即可访问两系统,完成数据分析和远程管理功能。 来源:www.55dianzi.com
为实现生产发电与电厂管理相结合,MIS应与监控系统联网。由于MIS用户多,MIS上数据多种多样,为安全起见,两网之间除采取防火墙等隔离措施外,还应采用单向数据流(从监控系统流向MIS),控制室设置专用MIS终端。
4、 自动化系统的发展
水电厂自动化系统由I/O设备 (传感器和执行器 )、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。而水电厂的自动化是从80年代初单个功能装置研制开始的,计算机监控系统的发展过程以及典型系统的应用。
4.1、 功能分布式的星型分层监控系统
以单功能微机装置集成系统,每个微机装置具有特定的功能,但每个微机装置都具有不同功能,如有的微机装置专门采集开关量,有的微机装置专采集模拟量,有的微机装置专门进行控制操作。该系统在分布的方式上进行了一些有益的尝试,但从模式上看不算是很成熟的系统。
4.2、 以设备单元分布的星型分层监控系统
为了检修维护的方便,以发电机组为单元,将数据采集与控制集成到一台微机或PLC装置中,构成了现地控制单元LCU。LCU无法直接接入以太网,而计算机非常昂贵,不能使每台LCU都配备CPU(中央处理器)接入以太网,只能将微机作为前置机。这时的系统采用专门的计算机,在应用网络上已跨出了一大步,但相应的国际标准还不完善,尚不能形成理想的开放系统环境。
4.3、 基于开放系统的分布式监控系统
随着计算机技术和网络技术的发展,计算机应用软件越来越复杂和庞大,软件开发的投入也越来越大,如何使这些巨大的资源不仅在这一家公司制造的计算机上运行,而且也能在另一家公司制造的计算机上运行,这就形成了一系列的开放系统标准:TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等。基于开放系统的分布式计算机监控系统具有通用性和可移植性,监控系统的软件可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上。开放系统为水电厂计算机监控系统的发展提供了强大的历史舞台。
4.4 、基于对象技术的分布式监控系统
计算机硬件技术发展迅速,给软件开发提供了广阔的平台。软件技术发展到现在除了遵循开放系统标准以外,还应遵循面向对象技术的标准,如:SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水电厂计算机监控系统由于面向对象的复杂性和多样性,基于面向对象的技术应用将水电厂运行设备如发电机组、主变、开关等抽象为对象。从系统设计、编程语言选择到用户界面等一系列过程都依据面向对象的理念、原则和技术,这样工作的结果将给用户带来使用和维护上的极大方便。
5、 水电厂自动化系统的技术措施
水电厂自动化系统必须具备完备的硬件结构,开放的软件平台和强大的应用系统。
5.1、 系统结构
目前监控系统的结构基本上以面向网络为基础,系统级设备大多采用Ethernet或FDDI等通用网络设备连接高性能的微机、工作站和服务器,在被控设备现场则较多地采用PLC或智能现地控制单元,再通过现场总线与基础层的智能I/O设备、智能仪表、远程I/O等相联接,构成现地控制子系统,与厂级系统结合形成整个控制系统。
随着安全生产、经济管理及电力市场等功能的扩展,对计算机系统的能力也提出了更高的要求,在系统级设备中64位的工作站、服务器的选用已是绝大多数系统的必然选择,Intel公司的64位Titanium CPU和微软公司64位WINOOWs操作系统也即将推出,它将带给基于PC和WINOOWs平台的监控系统用户以巨大的寻址空间和远远胜于32位PC的强大运算处理能力。高速交换式以太网(100M bit/s or lG bit/s)技术的发展克服了以往低速以太网在实时应用上的不足,其更具开放性的标准,众多生产厂商的支持,使其无论是在设备的选购,产品的更换、产品的价格、硬软件的可移植性等诸多方面都比FDDI等其它网络产品有着明显的甚至是无法替代的优势。
对于现地控制单元,智能控制器加上现场总线技术应是一个好的发展趋势,根据IEC标准及现场总线基金会的定义:现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分枝结构的通信网络。它具有如下技术特点:
系统开放性;
互可操作性与可用性;
现场设备的智能化与功能自治性;
系统结构的高度分散性;
对现场环境的适应性。
机组容量变大、控制信息量增多,控制任务功能增加,控制负荷加重、网络通信故障都会造成现地控制单元控制能力的降低。针对水电厂被控制对象分散的特点,采用现场总线将分散在现场的智能仪表、智能I/O、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体。正好体现了分散控制的特点,提高了系统的自治性和可靠性,节省了大量信号电缆和控制电缆。所以说,使用现场总线网络较适应分布式、开放式的发展趋势。当然,现场总线控制系统主要是要有分散在被控对象现场的智能传感器、智能仪表、智能执行机构的支持,而目前在水电厂中这些还是大量的旧式装备。只能逐步过渡,最后取代旧式的数字/模拟混合装备和技术,形成全新的全数字式系统。
5.2 软件系统平台
5.2.1、支持软件平台和应用软件包向通用化、规范化发展
为适应开放化、标准化、网络化、高速化和易用化的发展技术,计算机监控系统中的软件支持平台和应用软件包应更趋向于通用化、开放化和规范化。从电力行业高可靠性的要求出发,在大中型水电厂监控系统中的UNIX操作系统等得到广泛的应用,中小型水电厂因较多采用PC构架的计算机,所以较多地采用WINOOWs操作系统。数据库方面由于商用数据库在电力生产控制的实时性上还难以充分满足要求,专有的实时数据库+商用的历史数据库形式,这是目前较为普遍的结合方式。由于部分数据库的专用性带来了数据变换的不便,在现今电力行业推进信息化和数字化建设的大背景下它的不适应性就凸现出来,较好的办法是遵循统一的标准接口规范,使大家可在统一的"数字总线"上便捷地进行数据交换。
5.2.2、Web、Java等新技术的应用