《第3章发电企业信息化与智能化PPT讲稿.ppt》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PPT讲稿.ppt（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第3章发电企业信息章发电企业信息化与智能化化与智能化第1页，共86页，编辑于2022年，星期一主要内容主要内容n3.1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n3.2水电站厂级监控系统水电站厂级监控系统n3.3火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂的厂级监控系统n3.4发电厂智能管理信息系统发电厂智能管理信息系统第2页，共86页，编辑于2022年，星期一3.1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我国我国电厂电厂的的自动化水平达到国际先进水平自动化水平达到国际先进水平。电厂。电厂自动化历来是电力企业信息化建设的重点，大自动化历来是电力企业信息化建设的重点，大部
2、分大中型水力发电，火力发电机组均配备了部分大中型水力发电，火力发电机组均配备了计算机监控系统计算机监控系统。小型水电站的自动化水平总体上。小型水电站的自动化水平总体上还不是太高。还不是太高。n发电生产自动化监控系统的广泛应用大大发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高提高了了生生产过程自动化水平产过程自动化水平。n由于大部分使用的由于大部分使用的监控系统采用了国外的先进技术监控系统采用了国外的先进技术，因此某些单项指标基本达到了国际水平，但在整体应因此某些单项指标基本达到了国际水平，但在整体应用上仍有差距。用上仍有差距。第3页，共86页，编辑于2022年，星期一3.1我国发电厂自动化与信息化现
3、状我国发电厂自动化与信息化现状我国发电力企业信息化发展的特征如下我国发电力企业信息化发展的特征如下:n电力生产过程自动化系统应用成熟。电力生产过程自动化系统应用成熟。n管理信息系统的建设与应用逐渐推进（为公司业务管管理信息系统的建设与应用逐渐推进（为公司业务管理和决策服务）。理和决策服务）。总体来看，总体来看，管理信息化滞后于生产过程自动化管理信息化滞后于生产过程自动化的发展的发展进程。进程。第4页，共86页，编辑于2022年，星期一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发电企业信息化建设的战略目标是发电企业信息化建设的战略目标是:以先以先进思想为主导、以现代信息技术手段为
4、支撑，进思想为主导、以现代信息技术手段为支撑，实现电厂内外部信息的全面集成，建设实现电厂内外部信息的全面集成，建设数字数字化电厂化电厂。第5页，共86页，编辑于2022年，星期一3.2水电站厂级监控信息系统水电站厂级监控信息系统n近年来国内水电站自动化得到了迅速的发展，已近年来国内水电站自动化得到了迅速的发展，已成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构、开子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构、开放的软件平台和强大的应用系统。放的软件平台和强大的应用系统。n不仅可以完成对不仅可以完成对单个水电站的监控单个水电站的
5、监控，还可以进一，还可以进一步实现步实现对梯级、流域、甚至跨流域对梯级、流域、甚至跨流域的的水电站群水电站群的的经济经济运行和安全监控运行和安全监控。第6页，共86页，编辑于2022年，星期一水力发电厂简介水力发电厂简介n水力发电厂是将水力发电就是利用水力水力发电厂是将水力发电就是利用水力(具有水头具有水头)推动水力机械推动水力机械(水轮机水轮机)转动，将水能转变为机械转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机发电机)随着随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。能。n水力发电在某种意义上
6、讲是水的水力发电在某种意义上讲是水的势能势能变成机械能变成机械能，又又变成电能变成电能的转换过程。再经过变电和输配电设的转换过程。再经过变电和输配电设备将电力送到用户。备将电力送到用户。n主要一次设备：大坝闸门主要一次设备：大坝闸门水水轮机（导水叶阀门）轮机（导水叶阀门）发电机发电机第7页，共86页，编辑于2022年，星期一小型水电站的电气结构小型水电站的电气结构第8页，共86页，编辑于2022年，星期一水电站监控对象水电站监控对象 包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾水包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备闸门、机组附属及辅助设备(油、水、气油、水、气)，主变压器、开关站
7、、全厂公共和辅助设，主变压器、开关站、全厂公共和辅助设备、大坝（闸门）等。备、大坝（闸门）等。第9页，共86页，编辑于2022年，星期一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)实现站级层监控系统对相应实现站级层监控系统对相应主要机电设备主要机电设备运行工运行工况、位置、参数况、位置、参数的监视的监视,并实现对主要并实现对主要开关设备的开关设备的状态监视状态监视并显示。并显示。(2)(2)实实现现站站级级层层监监控控系系统统对对相相应应主主要要机机电电设设备备的的现现地地/远远方方，自自动动/手手动动监监控控，调调节节，包包括括机机组组起起/停停，开开关关倒
8、倒闸闸等等。操操作作员员工工作作站站通通过过人人机机接接口口或或者者根根据据调调度度的的命命令令、应应用用程程序序（AGCAGC、AVCAVC等等）的的命命令令自自动动地对监控系统对象进行地对监控系统对象进行控制和调节控制和调节。(3)(3)具有越限报警和趋势具有越限报警和趋势报警功能报警功能.第10页，共86页，编辑于2022年，星期一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 (4)(4)在在电电力力系系统统事事故故或或电电站站设设备备工工作作异异常常时时，监监控控系系统统应应能能自自动动起起动动音音响响报报警警、语语音音电电话话自自动动告告警警系系统统，并并在在操操
9、作作员员站站上上显显示示报报警警信信息息,打打印印报报警警信信息息并记录入数据库并记录入数据库.(5)(5)监监控控系系统统异异常常监监视视：当当监监控控系系统统的的硬硬件件或或软软件件发发生生故故障障时时，给给出出提提示示信信息息，并并在在操操作作员员工工作作站站上上显显示示故故障障位位置置和和进进行行打打印印记记录录。同同时时，在在工工程程师师站站上给出报警信号，显示故障位置及原因。上给出报警信号，显示故障位置及原因。(6)(6)对对系系统统运运行行的的各各种种数数据据进进行行收收集集、统统计计、分分析析判断，生成各种报表，提供生产运行和维护指导。判断，生成各种报表，提供生产运行和维护指导
10、。第11页，共86页，编辑于2022年，星期一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水电站厂级监控信息系统采用三层体系结构，如图水电站厂级监控信息系统采用三层体系结构，如图3-1所示。所示。第12页，共86页，编辑于2022年，星期一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）现地控制层主要功能：现地控制层主要功能：n完成现场设备的数据采集完成现场设备的数据采集n过程自动控制过程自动控制n实现与主站监控计算机的通信实现与主站监控计算机的通信。n将采集的实时数据、经处理后确认的事件、将采集的实时数据、经处理后确认的事件、控制过程的有关信息控制过程的有关信息
11、上送上送给主站监控计算给主站监控计算机，接受其机，接受其下达下达的控制调节等命令并执行相的控制调节等命令并执行相应的操作。应的操作。第13页，共86页，编辑于2022年，星期一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层系统结构如下图所示。现地控制层系统结构如下图所示。第14页，共86页，编辑于2022年，星期一第15页，共86页，编辑于2022年，星期一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层设计：现地控制层设计：n全厂设置全厂设置若干个若干个现地控制单元（现地控制单元（LCULCU），实现对各生），实现对各生产对象的监控。产对象的监控。就地控制单元的就地控制
12、单元的个数个数由由机组的台数机组的台数和和开关站及共用设备的规模大小来决定开关站及共用设备的规模大小来决定，最大不超，最大不超过过6464个。每台机组一套个。每台机组一套LCULCU，开关站及共用设备共，开关站及共用设备共用一台用一台LCULCU或各自一台或各自一台LCULCU。第16页，共86页，编辑于2022年，星期一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）采采用用现现场场总总线线如如PROFIB PROFIB BUSBUS，将将一一类类总总线线主主站站（LCULCU）、现现场场各各类类智智能能控控制制器器和和各各种种I/OI/O及及仪仪表表连连接接在在现现场场总总线线上
13、上，实实现现现现场场设设备备的的实实时时数数据据采采集和过程自动控制。集和过程自动控制。（2 2）一类）一类总线主站（总线主站（LCULCU）若干个，若干个，全厂设置全厂设置若干个若干个现地控制单元（现地控制单元（LCULCU），实现对各生产对象的监控。），实现对各生产对象的监控。图中用个图中用个中档的可编程控制器中档的可编程控制器，各带若干种类，各带若干种类型的输入输出模块、通信模块、变送器、继电器、型的输入输出模块、通信模块、变送器、继电器、仪表等信号变换装置、驱动装置及输入输出信号仪表等信号变换装置、驱动装置及输入输出信号源等。源等。第17页，共86页，编辑于2022年，星期一水电站监控
14、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，该控制器可）现场总线上挂若干个智能控制器，该控制器可以是用中档的可编程控制器（带以是用中档的可编程控制器（带PROFIB BUSPROFIB BUS接口）接口）实现的实现的闭环控制闭环控制系统，系统，实现某生产过程的自动调实现某生产过程的自动调节节（调速器，励磁），同时也可以是（调速器，励磁），同时也可以是测温装置，测温装置，测机组振动装置，各辅助设备控制装置。测机组振动装置，各辅助设备控制装置。挂在现挂在现场总线上的智能控制器受一类总线主站的控制场总线上的智能控制器受一类总线主站的控制，将需要的将需要的数据上传数据
15、上传一类总线主站，接受其一类总线主站，接受其下达的下达的控制调节控制调节等命令并执行相应的操作。等命令并执行相应的操作。（4 4）将各种）将各种数字仪表和远程数字仪表和远程I/OI/O挂在现场总线上，挂在现场总线上，将需要的数据上传一类总线主站，并接受其下达将需要的数据上传一类总线主站，并接受其下达的命令，执行相应的操作。实现远程现场设备的的命令，执行相应的操作。实现远程现场设备的监视与控制。监视与控制。第18页，共86页，编辑于2022年，星期一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）大坝监控系统是对大坝所有现场设备进行监视和）大坝监控系统是对大坝所有现场设备进行监视和控制
16、（大坝离电站一定的距离）控制（大坝离电站一定的距离）将一个一类总线主站（用一个中档的可编程控制器，带将一个一类总线主站（用一个中档的可编程控制器，带若干个若干种类型的模块）、数字仪表和远程若干个若干种类型的模块）、数字仪表和远程I/OI/O挂在挂在现场总线上，通过现场总线上，通过大坝监控系统的一类总线主站（大坝监控系统的一类总线主站（大大坝坝LCU LCU）实现大坝所有现场设备的实时数据采集和过实现大坝所有现场设备的实时数据采集和过程自动控制，通过程自动控制，通过通信模块和通信线路通信模块和通信线路实现与主站实现与主站的通信，将需要的数据上传主站监控系统的的通信，将需要的数据上传主站监控系统的
17、一类总一类总线主站（机组线主站（机组LCULCU ），接受其下达的控制命令并执，接受其下达的控制命令并执行相应的操作。行相应的操作。第19页，共86页，编辑于2022年，星期一水电站监控系统水电站监控系统现地控制层现地控制层（6 6）现场总线通过协议转换接口将）现场总线通过协议转换接口将非总线协议的智能非总线协议的智能设备设备连接在总线上，实现全厂现场设备的监视与连接在总线上，实现全厂现场设备的监视与控制。控制。（7 7）公用）公用LCULCU，结构同机构同机组LCULCU（智能控制器加上现场智能控制器加上现场总线）总线）。公用公用LCULCU 采集全厂厂用变压器、采集全厂厂用变压器、10kV
18、10kV厂厂用电断路器状态和继电保护、备用电源自动投入用电断路器状态和继电保护、备用电源自动投入装置的状态、动作、报警信息和电测量信号；定装置的状态、动作、报警信息和电测量信号；定时对全厂公用、辅助设备的状态量，以及断路器、时对全厂公用、辅助设备的状态量，以及断路器、开关和分合进行处理，上送至电站中控层。接受开关和分合进行处理，上送至电站中控层。接受电站中控层控制命令、完成全厂性有关断路器顺电站中控层控制命令、完成全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。第20页，共86页，编辑于2022年，星期一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线和通讯结合
19、机制：采用硬布线和通讯结合机制：n与机组附属及相关设备的通信采用现场总线技术。与机组附属及相关设备的通信采用现场总线技术。n对对于于无无法法采采用用数数字字通通信信的的设设备备采采用用硬硬布布线线I/OI/O进进行连接。行连接。n对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现场场总总线线通通信信外外，还还需需通通过过硬硬布布线线I/OI/O直直接接接入接入LCULCU，实现双路通信，以保证安全，实现双路通信，以保证安全。第21页，共86页，编辑于2022年，星期一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智能控制器加上现场总线技术智能
20、控制器加上现场总线技术是现地控制单元的发展是现地控制单元的发展趋势，现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字趋势，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、多分支结构的通信网络。式双向传输、多分支结构的通信网络。n针对水电站被控对象分散的特点，针对水电站被控对象分散的特点，现场总线将分散在现场总线将分散在现场的智能仪表、智能现场的智能仪表、智能/、智能执行机构、智能、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体变送器、智能控制器连接成一体，提高了系统的自，提高了系统的自治性和可靠性，可以治性和可靠性，可以节省节省大量的大量的信号电缆和控制电缆信号电缆和控制电缆。第22页，共86页，
21、编辑于2022年，星期一近年来，以近年来，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）在水电）在水电厂中得到了广泛的应用。厂中得到了广泛的应用。机组机组LCU应有下述功能应有下述功能：(1)采集机组运行的电气参数、开关状态、水轮机组及励磁采集机组运行的电气参数、开关状态、水轮机组及励磁屏、调速器、辅机的运行状态及事故、故障信号、非电屏、调速器、辅机的运行状态及事故、故障信号、非电模拟量等数据。模拟量等数据。(2)显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障信显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障信息、控制参数及保护整定值等。息、控制参数及保护整定值等。以以PLC为
22、基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）第23页，共86页，编辑于2022年，星期一以以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)根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组的启动根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组的启动、合灭磁开关、启励、调压、调频、准同期并车、有、合灭磁开关、启励、调压、调频、准同期并车、有功功率和无功功率的闭环调节、甩负荷、停机。功功率和无功功率的闭环调节、甩负荷、停机。(4)可修改机组的部分控制参数。可修改机组的部分控制参数。(5)机组的事故、故障处理。发生机组机械事故和电气事故机组的事故、故障处理。发生机组机械事故
23、和电气事故时，根据不同的事故类型，采取减负荷停机、甩负荷时，根据不同的事故类型，采取减负荷停机、甩负荷紧急停机和关进水口闸门等措施。出现故障时发出相紧急停机和关进水口闸门等措施。出现故障时发出相应的故障报警信息。应的故障报警信息。第24页，共86页，编辑于2022年，星期一n机机组组LCU LCU 监监控控范范围围包包括括水水轮轮机机、发发电电机机、机机组组进进水水阀阀、尾尾水水闸闸门门、机机组组附附属属及及辅辅助助设设备备等等。机组现地控制单元设备布置于机组现地控制单元设备布置于发电电动机机发电电动机机旁。旁。n机组机组LCULCU完成下列数据采集与处理功能：完成下列数据采集与处理功能：机机
24、组组电电气气量量采采集集：定定时时采采集集机机组组定定子子和和转转子子的的电电压压量量、电电流流量量、频频率率、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库，在在机机组组LCULCU上上显显示示并并上上送送电电站中控层。站中控层。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）第25页，共86页，编辑于2022年，星期一 机组机组温度量温度量采集：定时采集机组定子铁芯、定子采集：定时采集机组定子铁芯、定子线圈、机组轴瓦、轴承、轴承油、冷却器水、线圈、机组轴瓦、轴承、轴承油、冷却器水、冷却器油及其它系统的温度。检查采集的温度冷却器油及其它系统的温度
25、。检查采集的温度量是否越限，并及时将量是否越限，并及时将越限越限情况及数据送往电情况及数据送往电站中控层，机组站中控层，机组LCULCU上同时也有上同时也有报警报警显示和音响。显示和音响。对部分温度量还要进行温度对部分温度量还要进行温度变化率变化率监视和温升监视和温升趋势分析趋势分析及时发现异常情况。机组及时发现异常情况。机组振动、摆度、振动、摆度、蠕动、气隙、流量、压力，蠕动、气隙、流量、压力，对这些数据进行对这些数据进行越越限限检查，并将越限情况与数据送往电站中控层，检查，并将越限情况与数据送往电站中控层，机组机组LCULCU上同时也有报警显示和音响。上同时也有报警显示和音响。以以PLC为
26、基础的机组现地控制单元（为基础的机组现地控制单元（LCU）第26页，共86页，编辑于2022年，星期一 机机组组过过程程控控制制状状态态量量扫扫查查：在在机机组组启启动动、停停机机和和运运行行方方式式转转换换时时采采集集机机组组各各操操作作顺顺序序步步的的状状态态量量和和模模拟拟量量，并并进进行行记记录录，同同时时向向电电站站中中控控层层发发送送控控制制过过程程中中的的数数据据。机机组组电电气气保保护护报报警警量量采采集集：随随机机采采集集机机组组电电气气保保护护动动作作信信息息，一一旦旦采采集集到到保保护护报报警警信信息息，立立即即将将该该信信息息送送往往电电站站中中控控层层，同同时时在在机
27、机组组LCULCU上上报报警警显显示示和和音音响响。机机组组LCULCU应应包包括括对对机机组组控控制制范范围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，进进水水口口阀阀门门开开关关控控制制，尾尾水水事事故故闸闸门门的的充充水水、开开启启及及关关闭闭控控制制。这这些些控控制制应应具具有有严严格格的的安安全全闭闭锁锁逻逻辑。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）第27页，共86页，编辑于2022年，星期一 机组机械保护报警量采集：随机采集机组机组机械保护报警量采集：随机采集机组机械保护
28、机械保护动作动作信息，及时将采集到保护报警信息送往电站中信息，及时将采集到保护报警信息送往电站中控层，同时在机组控层，同时在机组LCULCU上报警显示和音响。上报警显示和音响。机机组组LCULCU监监视视各各辅辅助助设设备备的的运运行行，发发现现异异常常情情况况及及时时向向电电站站中中控控层层传传送送信信息息，并并在在机机组组LCULCU上上有有报报警警显显示和音响。执行机组辅助设备启动停止控制。示和音响。执行机组辅助设备启动停止控制。机机组组LCULCU应应具具有有自自动动/手手动动有有功功、无无功功调调节节 机机组组运运行行工工况况包包括括：发发电电（空空载载、满满载载发发电电、调调相相、
29、正正常常停停机机、事事故故停停机机、紧紧急急停停机机。机机组组LCULCU针针对对各各工工况况及其转换应有相应的控制程序。及其转换应有相应的控制程序。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）第28页，共86页，编辑于2022年，星期一n 机组机组LCULCU与电站中控层脱机时应能与电站中控层脱机时应能独立独立运行。没运行。没有电站中控层命令或脱离电站中控层的情况下，有电站中控层命令或脱离电站中控层的情况下，机组机组LCULCU也应能独立完成对所控设备的闭环或开也应能独立完成对所控设备的闭环或开环控制，保证机组安全运行和开停机操作。环控制，保证机组安全运行和开停机操
30、作。n机组机组LCULCU监视面板应可显示机组的主要电气量和监视面板应可显示机组的主要电气量和温度量以及有关辅助设备的状态或参数及主要操温度量以及有关辅助设备的状态或参数及主要操作画面。在机组作画面。在机组LCULCU上还装有必要的电气测量仪上还装有必要的电气测量仪表和变送器。表和变送器。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）第29页，共86页，编辑于2022年，星期一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电电站站监监控控系系统统中中控控层层应应完完成成对对本本电电站站所所有有被被控控对对象的安全监控。象的安全监控
31、。n电电厂厂控控制制层层应应具具有有数数据据采采集集与与处处理理、实实时时控控制制和和调调节节、参参数数设设定定、监监视视、记记录录、报报表表、运运行行参参数数计计算算、通通信信控控制制、系系统统诊诊断断、软软件件开开发发和和画画面面生生成成、系系统统扩扩充充(包包括括硬硬件件、软软件件)、运运行行管管理理和和操操作指导等功能作指导等功能。n电电厂厂控控制制层层实实时时采采集集来来自自LCULCU层层的的所所有有主主要要运运行行设设备备的的模模拟拟量量、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调度度层层的的控控制制命命令令和和交交换换数数据据。电电厂厂控控制制层层的的组组成如图
32、所示。成如图所示。第30页，共86页，编辑于2022年，星期一第31页，共86页，编辑于2022年，星期一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）网络采用）网络采用双冗余双冗余的光纤网的光纤网TCP/IPTCP/IP协议；协议；（2 2）集中控制工作站：双机热备、）集中控制工作站：双机热备、服务器（数据库服务器）服务器（数据库服务器）。监控。监控功能：集中控制与保护、现地层与集中层数据通信、实时与历史功能：集中控制与保护、现地层与集中层数据通信、实时与历史数据库、与管理层的通信及数据接口；数据库、与管理层的通信及数据接口；（3 3）操作员工作站操作员工作站：台微机、双屏。操作
33、功能：程序及单项操作；：台微机、双屏。操作功能：程序及单项操作；（4 4）工程师工作站：台微机。维护功能：系统参数的修改、程序与）工程师工作站：台微机。维护功能：系统参数的修改、程序与算法的投入与切换；算法的投入与切换；（5 5）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；（6 6）通过通过2台交换机，与基础和过程自动化层的各一类总线主站台交换机，与基础和过程自动化层的各一类总线主站（LCU）连接）连接。(7)C/S(7)C/S结构。结构。电厂控制层电厂控制层与与LCULCU也可以采用以太网相连也可以采用以太网相连,如下图示。如下图示。第32页，共86页，编辑于2
34、022年，星期一第33页，共86页，编辑于2022年，星期一企业管理和决策层企业管理和决策层n发发电电企企业业的的ERP系系统统与与传传统统的的ERP系系统统相相比比，有有自自己己的的特特点点。发发电电企企业业（同同冶冶金金、化化工工企企业业）是是一一种种连连续续性性生生产产作作业业的的企企业业，企企业业的的内内部部资资源源、外外部部市市场场都都非非常常稳稳定定，电电力力企企业业的的生生产产过过程程一一旦旦启启动动，其其人人力力、资资源源的的配配备备和和供供给给严严格格按按计计划划供供应应，不不可可轻轻易改变。其特点是：易改变。其特点是：（1）设备的安全稳定运行是企业正常运行的保证；）设备的安
35、全稳定运行是企业正常运行的保证；（2）企业运行管理的主要内容是加强对于企业生产过）企业运行管理的主要内容是加强对于企业生产过程的控制；程的控制；第34页，共86页，编辑于2022年，星期一水电站监控系统水电站监控系统布置布置n每每台台机机组组的的监监控控LCU位位于于主主厂厂房房发发电电机机层层相相应应的机组旁的机组旁；n厂厂房房设设有有中中控控室室，作作为为全全站站的的集集中中监监控控中中心心，布布置置有有计计算算机机设设备备、公公用用LCU盘盘柜柜、微微机机保保护柜盘和模拟屏等。护柜盘和模拟屏等。第35页，共86页，编辑于2022年，星期一总结：水电站厂级监控系统总结：水电站厂级监控系统的
36、结构的结构目前水电站监控系统的结构基本上以网络为基础，目前水电站监控系统的结构基本上以网络为基础，全厂共全厂共设两层：设两层：电厂控制层和现地控制层电厂控制层和现地控制层。n系统级设备大多采用系统级设备大多采用以太网或光纤环网以太网或光纤环网等等通用网络通用网络连接高性能的工作站和服务器（连接高性能的工作站和服务器（电厂控制层电厂控制层）及）及现现地控制层的地控制层的LCU。n在在现场现场则较多地则较多地采用采用PLC或智能现地控制单元或智能现地控制单元(LCU)，再通过，再通过现场总线现场总线与基础层的与基础层的智能智能I/O设备设备、智能仪表、远程智能仪表、远程I/O等相连，构成现地控制子
37、系统等相连，构成现地控制子系统（现地控制层现地控制层），与站级系统结合，形成整个控制系统。），与站级系统结合，形成整个控制系统。第36页，共86页，编辑于2022年，星期一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在大中型电站用高性能的工作站或服务器作为全在大中型电站用高性能的工作站或服务器作为全系统的系统的主控机和数据服务器主控机和数据服务器，而用，而用PC机作为操作机作为操作员站，大中型电站的系统级设备一般都选用员站，大中型电站的系统级设备一般都选用64位位的工作站和服务器。的工作站和服务器。n高速交换式以太网高速交换式以太网技术的得到众多生产厂商的支持，技术的得到众多生产厂商的支
38、持，比其它网络产品有着明显的无法替代的优势。比其它网络产品有着明显的无法替代的优势。nWeb、面向对象的、面向对象的Java等新技术将越来越多地引入等新技术将越来越多地引入计算机监控系统。计算机监控系统。第37页，共86页，编辑于2022年，星期一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有效的状态监测和故障诊断有效的状态监测和故障诊断利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电站主利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电站主设备的某些关键部位的参量进行在线实时采集和设备的某些关键部位的参量进行在线实时采集和监视，经过综合了现场积累的运行、检修、试验监视，经过综合了现场积累的运行、检修、试
39、验资料和专家经验的智能资料和专家经验的智能(专家专家)系统，综合分析其运系统，综合分析其运行规律，并行规律，并预测设备可能存在的隐患预测设备可能存在的隐患，及早发现设备，及早发现设备存在的缺陷和故障，对设备进行有针对性的维护，存在的缺陷和故障，对设备进行有针对性的维护，避免突发性故障和控制渐发故障的发生。（避免突发性故障和控制渐发故障的发生。（数据采数据采集以及数据分析来预测设备状态集以及数据分析来预测设备状态）第38页，共86页，编辑于2022年，星期一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县境内，流域瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，流
40、域共规划共规划7个常规水电厂，个常规水电厂，1个抽水蓄能电厂，预计总个抽水蓄能电厂，预计总装机装机990MW。n四川华能康定水电公司四川华能康定水电公司的的瓦斯河流域梯级电站瓦斯河流域梯级电站开发开发已建成一期的冷竹关电站，装机容量已建成一期的冷竹关电站，装机容量180MW。二。二期工程期工程3个电站共个电站共530MW。第39页，共86页，编辑于2022年，星期一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冷竹关电站按冷竹关电站按“无人值班无人值班(少人值守少人值守)”的原则设的原则设计，计算机监控系统引进计，计算机监控系统引进奥地利奥地利ELIN公司的产公司的产品。品。n流域梯级控制
41、中心流域梯级控制中心位于距冷竹关电厂位于距冷竹关电厂315km以外以外的的成都市成都市。控制中心监控系统采用。控制中心监控系统采用1000Mbit/s交换交换式以太网，通过式以太网，通过TCP/IP协议与冷竹关电厂计算机监协议与冷竹关电厂计算机监控系统互联。系统具有以下特点：控系统互联。系统具有以下特点：第40页，共86页，编辑于2022年，星期一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)成都控制中心监控系统与冷竹关电站中控室控制系成都控制中心监控系统与冷竹关电站中控室控制系统任何一方发生故障，另一方仍可以正常控制生统任何一方发生故障，另一方仍可以正常控制生产。产。(2)符合国际标
42、准的开放式环境，采用符合国际标准的开放式环境，采用UNIX操作系统和操作系统和ORACLE数据库，支持数据库，支持SQL语言。语言。(3)操作员工作站集中监视和控制各电站，可以实时显操作员工作站集中监视和控制各电站，可以实时显示图形、报表、报警及事件信息，能直接控制、调示图形、报表、报警及事件信息，能直接控制、调度到机组和主要的断路器。设定值和命令发送到各度到机组和主要的断路器。设定值和命令发送到各机组机组LCU（现地控制单元），（现地控制单元），LCU执行这些命令并返执行这些命令并返回信息给控制中心，供运行人员监视。回信息给控制中心，供运行人员监视。第41页，共86页，编辑于2022年，星期
43、一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)主计算机实时采集并处理各电站的数据，对历史数据存主计算机实时采集并处理各电站的数据，对历史数据存档和管理，向档和管理，向SQL服务器服务器和操作员站传送数据和操作员站传送数据(5)SQL服务器是与管理信息系统服务器是与管理信息系统(MIS系统系统)接口接口的计算机，从的计算机，从主计算机采集主计算机采集MIS系统所需的监控系统信息，转换成系统所需的监控系统信息，转换成MIS系统所需的数据格式，并实时生成各类格式的报表。系统所需的数据格式，并实时生成各类格式的报表。SQL服务器通过服务器通过CISCO防火墙路由器与成都控制中心防火墙路由器与
44、成都控制中心监控系统相连，保证了监控系统的安全性。监控系统相连，保证了监控系统的安全性。(6)一台工程师一台工程师/编程员站用于系统维护、故障处理、软件开发，编程员站用于系统维护、故障处理、软件开发，同时兼有操作员站的所有功能，可作为操作员站的备用机。同时兼有操作员站的所有功能，可作为操作员站的备用机。第42页，共86页，编辑于2022年，星期一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)主计算机、操作员工作站、主计算机、操作员工作站、USP均采用冗余配置，均采用冗余配置，保证了系统的可靠性和实用性。保证了系统的可靠性和实用性。(8)通信接口计算机向省调度中心上传成都控制中心通信接口
45、计算机向省调度中心上传成都控制中心监控系统信息，接收省调下发的数据和命令。成监控系统信息，接收省调下发的数据和命令。成都控制中心与各厂站的通信采用都控制中心与各厂站的通信采用3条通道：租用中条通道：租用中国电信的国电信的22Mbit/sDDN(数字数据网络数字数据网络)光纤通道光纤通道(主通道主通道)、电力系统、电力系统34Mbit/s微波通道和租用吉通公微波通道和租用吉通公司司128Kbit/s卫星通道。主通道有故障时能自动切换到卫星通道。主通道有故障时能自动切换到备用通道。备用通道。第43页，共86页，编辑于2022年，星期一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)监控系统将
46、报警信号分级，出现故障时可按照监控系统将报警信号分级，出现故障时可按照报警的等级报警的等级自动呼叫有关人员的传呼机自动呼叫有关人员的传呼机，使维护，使维护人员在第一时间赶到事故现场，对于实现人员在第一时间赶到事故现场，对于实现“无人值无人值班班(少人值守少人值守)”起着十分重要的作用。起着十分重要的作用。第44页，共86页，编辑于2022年，星期一3.3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发电厂简介火力发电厂简介n火力发电厂是将燃料火力发电厂是将燃料(煤、油、天然气等煤、油、天然气等)的的化学能变成化学能变成电能电能的工厂。（的工厂。（燃料热能燃料热能动能电能动能电能）n原煤经
47、过皮带运输到原煤仓，加工成原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉煤粉后通过燃后通过燃烧器送到烧器送到锅炉锅炉的炉膛中燃烧，放出的炉膛中燃烧，放出热能热能:在锅炉的水冷在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽;并并通过蒸汽管道送到通过蒸汽管道送到汽轮机汽轮机中中;将热能变成将热能变成动能动能;汽轮机汽轮机带动带动发电机发电机旋转而发出电来，机械能就转变为电能旋转而发出电来，机械能就转变为电能;电能再通过变压器、开线路送到电力系统及用户。（电能再通过变压器、开线路送到电力系统及用户。（燃燃料料锅炉锅炉汽轮机汽轮机发电机发电机）第45页，共8
48、6页，编辑于2022年，星期一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发电机组有下列一些特点现代化大型发电机组有下列一些特点:l)热力系统庞大，生产过程复杂。热力系统庞大，生产过程复杂。2)由于单机容量大，它的辅机和辅助设备数量多，容量大，由于单机容量大，它的辅机和辅助设备数量多，容量大，结构也复杂。结构也复杂。3)生产工况变化多、操作频繁和复杂。大机组需要监生产工况变化多、操作频繁和复杂。大机组需要监视的测点数量相当多，特别是在机组的起停和事视的测点数量相当多，特别是在机组的起停和事故处理过程中，机组处于不稳定的状态下工作。故处理过程中，机组处于不稳定的状态下工作。4)大型机组
49、的控制对象和参数多，控制机构多，各种大型机组的控制对象和参数多，控制机构多，各种扰动也多。扰动也多。第46页，共86页，编辑于2022年，星期一大型火力发电机组的特点大型火力发电机组的特点n要保证热能转变为电能，必须不断地供给要保证热能转变为电能，必须不断地供给燃料燃料、空气和循空气和循环的水环的水。(节能减排节能减排)n火电厂生产运行过程的自动化程度要求高，火电厂底层火电厂生产运行过程的自动化程度要求高，火电厂底层控制系统的范围极其广泛，它包括了单元机组控制系统、控制系统的范围极其广泛，它包括了单元机组控制系统、辅助设备、公用系统控制系统、以及厂用电分散控制系辅助设备、公用系统控制系统、以及
50、厂用电分散控制系统统n其中其中含有含有大量模拟控制回路大量模拟控制回路的锅炉、汽轮机与发电机组的锅炉、汽轮机与发电机组构成的构成的单元机组运行的控制系统单元机组运行的控制系统最为复杂最为复杂。第47页，共86页，编辑于2022年，星期一火电站火电站的的DCS系统系统n火电厂需要控制的火电厂需要控制的锅炉汽机锅炉汽机等热力设备，大容等热力设备，大容量火电发电机组自动控制系统。量火电发电机组自动控制系统。n火电站具有设备大型化、火电站具有设备大型化、工艺流程连续性要求工艺流程连续性要求高高、要、要控制的工艺参数多控制的工艺参数多，而且条件苛刻。，而且条件苛刻。n开发出了以开发出了以集中显示操作、分