水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造和實(shí)踐
 劉規(guī)武

電力工程師職稱評審,職稱論文,職稱評審

一、總述
福建水口發(fā)電公司是華東地區(qū)最大的水電廠，裝機(jī)7*200MW，直接擔(dān)負(fù)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻重任，安全可靠運(yùn)行非常重要。原有的監(jiān)控系統(tǒng)是由美國SI公司開發(fā)引進(jìn)的，隨著科技的快速發(fā)展，原有系統(tǒng)的軟、硬件水平落后，功能不完善，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)已不能滿足機(jī)組安全高效運(yùn)行的要求。因此，公司對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造，采用了新一代計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件NARI NC2000（NARI ACCess plus）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。它是國電自動(dòng)化研究院自控所（南瑞自控）在總結(jié)多年開發(fā)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分吸收國際上計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的最新技術(shù)，將面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法結(jié)合國內(nèi)水電廠綜合自動(dòng)化的新要求，開發(fā)的基于分布式對象技術(shù)的具有真正跨平臺風(fēng)格的水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。NC2000 秉承了NARI ACCess 的諸多優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行安全、可靠，具有充分的開放性和可擴(kuò)展性，專門為水電廠設(shè)計(jì)的豐富功能和應(yīng)用，用戶界面更加友善。
二、監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
水口水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和NARI SJ500現(xiàn)地控制單元：
1、上位機(jī)設(shè)備
兩臺HP公司的DS20E數(shù)據(jù)服務(wù)器作為主機(jī)，用于運(yùn)行與監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的所有驅(qū)動(dòng)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理以及AGC/AVC等軟件，完成歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)備份等。兩臺主機(jī)的節(jié)點(diǎn)名稱分別為skmain1和skmain2，它們采用主機(jī)－熱備用機(jī)的工作方式，當(dāng)工作主機(jī)故障或停機(jī)時(shí)，熱備用機(jī)可自動(dòng)升為主機(jī)工作，以提高系統(tǒng)的可靠性。
兩臺SUN BLADE2000工作站作為操作員站，各配有一臺21吋液晶顯示器，它們是監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行控制臺，完成實(shí)時(shí)監(jiān)視和實(shí)時(shí)控制工作。同時(shí)兩臺操作員站都有語音報(bào)警和打印歷史數(shù)據(jù)的功能。兩臺操作員站的節(jié)點(diǎn)名稱分別為skop1和skop2。
工程師工作站及培訓(xùn)工作站，也采用SUN BLADE2000工作站。工程師工作站用于修改定值，增加和修改畫面，并可進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、軟件開發(fā)工作及遠(yuǎn)程診斷等。培訓(xùn)工作站可用于離線設(shè)置，對運(yùn)行人員進(jìn)行監(jiān)控仿真培訓(xùn)。工程師工作站和培訓(xùn)工作站均可作為操作員站，可實(shí)現(xiàn)操作員站的所有功能，節(jié)點(diǎn)名稱分別為skeng1和skeng2。
一臺HP公司的DS20E服務(wù)器作為WEB查詢服務(wù)器，用于通過連接MIS系統(tǒng)的用戶對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽�？紤]到網(wǎng)絡(luò)安全，配有3個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，其中兩個(gè)連到監(jiān)控系統(tǒng)的雙以太網(wǎng)上；另一個(gè)連到MIS網(wǎng)上。
廠內(nèi)通訊服務(wù)器一套，采用SUN BLADE2000工作站。用于完成與廠內(nèi)MIS系統(tǒng)、水情系統(tǒng)、大壩觀測系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、模擬屏及工業(yè)電視的接口。
通信工作站兩套，采用SUN BLADE2000工作站。用于完成與中調(diào)、福州控制中心的通信。一臺NARI GPS 用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的衛(wèi)星同步對時(shí)。兩臺打印機(jī)用于打印畫面、報(bào)表、一覽表和歷史曲線等。
2、下位機(jī)設(shè)備
十一套LCU現(xiàn)地控制單元，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)生產(chǎn)對象的監(jiān)控。它們分別是：七套機(jī)組LCU，節(jié)點(diǎn)名分別為sklcu1-7；一套主變LCU，節(jié)點(diǎn)名為sklcu8；一套開關(guān)站LCU，節(jié)點(diǎn)名為sklcu9；一套廠用電LCU，節(jié)點(diǎn)名為sklcu10。
LCU采用SJ-500型智能分布式現(xiàn)地控制裝置，每套LCU上的人機(jī)接口界面采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)對象的監(jiān)控。LCU可獨(dú)立運(yùn)行使用，操作人員可在LCU當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)對被控對象的全部操作。它們通過網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)系統(tǒng)通信。
每套LCU配有若干PMAC9900系列數(shù)據(jù)采集模件，用于采集相關(guān)交流量數(shù)據(jù)。并配有十七塊RTD模塊。每塊可采集8點(diǎn)溫度量，并在LCU內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度保護(hù)功能。每套機(jī)組LCU配有一套SJ-12C型雙微機(jī)同期裝置。
三、系統(tǒng)軟件配置
NARI NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能包括：
1、 LCU驅(qū)動(dòng)軟件
NC2000中的LCU驅(qū)動(dòng)軟件負(fù)責(zé)與LCU通信，完成報(bào)警、數(shù)據(jù)采集、控制信號發(fā)送等基本處理。
2、 人機(jī)接口軟件
讀取不同的圖形文件并用各種方式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可完成對生產(chǎn)對象的控制和調(diào)節(jié)功能。通過簡報(bào)窗口和語音報(bào)警實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。通過光字查詢窗口提供光字報(bào)警功能。支持各種運(yùn)行報(bào)表、統(tǒng)計(jì)報(bào)表的查詢、顯示和打印功能。支持各種操作、事故、故障、狀變、越復(fù)限、自診斷記錄的查詢、顯示及打印功能。支持模擬量的歷史曲線查詢、顯示和打印功能。
3、數(shù)據(jù)庫軟件
完成數(shù)據(jù)庫語言定義的語法檢查和數(shù)據(jù)的加載，處理對于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取請求。針對數(shù)據(jù)庫中具有不同功能要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，使數(shù)據(jù)庫成為一個(gè)實(shí)時(shí)變化的信息庫。
4、網(wǎng)絡(luò)通訊軟件
用于判斷各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并完成各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換和對時(shí)。
5、順序控制管理和執(zhí)行軟件
實(shí)現(xiàn)對順序控制語言程序的語法檢查和執(zhí)行操作，可單步或連續(xù)執(zhí)行順控語言程序，可對流程進(jìn)行調(diào)試。
6、歷史數(shù)據(jù)庫軟件
歷史數(shù)據(jù)的保存，并可以通過一覽表、報(bào)表和歷史曲線查詢。
7、外部通訊軟件
完成與外部設(shè)備的通訊，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
8、系統(tǒng)組態(tài)軟件
包括交互式監(jiān)控圖形編輯軟件、交互式報(bào)表編輯軟件、數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件以及順序控制程序編輯軟件
四、基本功能
具備信息采集和監(jiān)視、機(jī)組順序控制（啟停）及非正常條件的閉鎖、綜合量計(jì)算、報(bào)警、溫度監(jiān)視、事件記錄、有功、無功功率調(diào)節(jié)、一覽表、報(bào)表、歷史曲線查詢、與保護(hù)、勵(lì)磁及原監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能。
五、圖形組態(tài)軟件
圖形組態(tài)軟件是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中重要組成部分，它通過圖形來表示實(shí)時(shí)控制生產(chǎn)過程的設(shè)備狀態(tài)和現(xiàn)場運(yùn)行情況，給人以直接、生動(dòng)、一目了然的效果。圖形組態(tài)軟件可以在圖形編輯和實(shí)時(shí)圖形顯示兩種狀態(tài)之間切換。圖形編輯和實(shí)時(shí)圖形顯示分別實(shí)現(xiàn)生成圖形和實(shí)時(shí)顯示圖形兩種功能。實(shí)時(shí)圖形顯示將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確、形象直觀地通過圖形方式在屏幕上顯示出來，同時(shí)能接受用戶指令做相應(yīng)的操作控制。
圖形編輯是創(chuàng)建圖形顯示文件的工具，圖形顯示文件包括構(gòu)成一幅圖象所需要的全部住處。通過使用標(biāo)準(zhǔn)物體和多個(gè)物體組成的符號，我們可以建立適當(dāng)表示所采集數(shù)據(jù)的設(shè)備圖形。
實(shí)時(shí)圖形顯示對已建立的圖形顯示文件進(jìn)行處理，并控制圖形的顯示。
1、 圖符動(dòng)態(tài)連接
動(dòng)態(tài)連接操作是將數(shù)據(jù)庫中測點(diǎn)與畫面中的圖符建立某種連接。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，根據(jù)該測點(diǎn)的測值進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，或通過直觀的圖形動(dòng)態(tài)效果反映出來。
動(dòng)態(tài)連接包括動(dòng)態(tài)顯示和鼠標(biāo)操作兩種。
2、 圖形界面設(shè)計(jì)思路
針對具體生產(chǎn)實(shí)際，圖形顯示窗口中的圖形應(yīng)該也必須實(shí)時(shí)的反映全廠的運(yùn)行情況。各個(gè)圖形反映的內(nèi)容不完全相同，所以功能也不同。有的圖形內(nèi)容比較多，可以將圖形放大來查看而不應(yīng)使圖形失真。相關(guān)圖形之間可以進(jìn)行切換。運(yùn)行人員登錄系統(tǒng)后允許在圖形上作控制操作，如控制操作、功率調(diào)節(jié)等。在界面的設(shè)計(jì)風(fēng)格上應(yīng)該做到美觀大方，同時(shí)易于操作，以減輕運(yùn)行操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度為目標(biāo),，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率為目的。
3、 圖形界面設(shè)計(jì)結(jié)果
綜上所述，在設(shè)計(jì)并制作計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的界面時(shí)，采用黑色做為背景色，做到圖形界面的清晰，醒目。同時(shí)針對公司技改項(xiàng)目較多的情況，全面收集了各類圖紙并到現(xiàn)場進(jìn)行核對，找出與圖紙不符的并一一加以更正，從而能在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)里準(zhǔn)確的反映現(xiàn)有的設(shè)備狀況。準(zhǔn)確并逐一測試動(dòng)態(tài)連接中各測點(diǎn)與設(shè)備的連接，在設(shè)計(jì)過程中廣泛利用網(wǎng)絡(luò)查找并設(shè)計(jì)能更生動(dòng)準(zhǔn)確表示設(shè)備的圖符，注意發(fā)現(xiàn)在軟件中出現(xiàn)的問題并認(rèn)真與廠家、開發(fā)人員進(jìn)行溝通，不斷的完善我廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。為運(yùn)行操作人員設(shè)計(jì)出了理想的人機(jī)交互界面。
4、 監(jiān)控系統(tǒng)操作控制
圖形與數(shù)據(jù)庫之間的動(dòng)態(tài)連接有兩類：一類是操作類動(dòng)態(tài)連接，可以對生產(chǎn)對象進(jìn)行控制操作；另一類是顯示類動(dòng)態(tài)連接，顯示生產(chǎn)對象當(dāng)前運(yùn)行的狀況及參數(shù)。將鼠標(biāo)在圖形上移動(dòng)，鼠標(biāo)指示變成手形，表示該圖符有操作類動(dòng)態(tài)連接。圖符有顏色變化或數(shù)據(jù)有刷新表示該圖符有顯示類動(dòng)態(tài)連接，在此圖符上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，該窗口列出該圖符動(dòng)態(tài)連接測點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)，包括測點(diǎn)名稱、測點(diǎn)類型、當(dāng)前測值、品質(zhì)等。
對于內(nèi)容比較多的圖形，有些圖符比較小，不容易看清楚或看起來比較吃力，可以將圖形放大來查看，圖形不會失真，在圖形上拖動(dòng)鼠標(biāo)選中要放大來查看的區(qū)域，釋放鼠標(biāo)左鍵，整個(gè)圖形就會被放大，被選中的區(qū)域位于屏幕中間。拖動(dòng)圖形顯示窗口的滾動(dòng)條，可以查看放大后的圖形全貌。放大后的圖形還可以再放大，操作方法同上。圖形放大的極限大小是正常大小圖形的10×10倍。要將放大后的圖形恢復(fù)正常大小，只需將鼠標(biāo)移到?jīng)]有動(dòng)態(tài)連接的地方，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵即可。圖形之間的切換主要用“畫面”菜單和“畫面索引”圖來切換。
當(dāng)運(yùn)行人員登錄系統(tǒng)后，可進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)操作和設(shè)備控制操作。PID可調(diào)并且投入調(diào)節(jié)后，用到輸入數(shù)據(jù)操作可進(jìn)行有功或無功微調(diào)等操作。對于機(jī)組、斷路器和輔助設(shè)備等對象可進(jìn)行控制操作。選擇操作條件滿足（呈灰色的項(xiàng)目表示操作條件不滿足）且要操作的項(xiàng)目，確認(rèn)后點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕，對話框關(guān)閉，又出現(xiàn)另一確認(rèn)對話框，點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕，控制命令即可發(fā)出。
六、總結(jié)
在信息量日益膨脹的今天，一套設(shè)計(jì)優(yōu)秀，界面友好的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)給電力企業(yè)的安全優(yōu)質(zhì)高效的生產(chǎn)帶來的好處不言而喻。而福建水口發(fā)電有限公司做為國有特大發(fā)電企業(yè)，其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改造，解決了以往設(shè)備陳舊，可靠性差，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要的難題，同時(shí)經(jīng)過近一年的試運(yùn)行，在實(shí)踐上證明了該系統(tǒng)的優(yōu)越性和良好的操控性。不但減輕了生產(chǎn)運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還使得安生生產(chǎn)更上一個(gè)臺階，改造后的監(jiān)控系統(tǒng)代表了目前我國水電廠自動(dòng)控制的先進(jìn)水平。

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