JS-6000水電站綜合自動化系統

一、概述

     JS-6000水電站綜合自動化系統屬于新一代水電自動化系統，是我公司在總結、吸取國內外同類產品的成功運行經驗基礎上，結合公司多年在該領域的研究經驗，融入先進、成熟的設計理念，自主研發、生產的新型自動化系統。其功能能滿足各級小水電站、泵站等水電自動化的需要。

    JS-6000水電站綜合自動化系統是一個面向水利水電應用的分布開放控制系統，采用面向網絡的分布式結構，具有良好的擴充性，可根據用戶的需要，靈活配置，例如可配置成地簡單的單機單網系統，或配置為多機多網冗余系統配置，也可配置成多廠的復合網絡系統。

二、系統構成

　   系統設計和功能配置方面，JS-6000水電站綜合自動化系統一般分為電站控制層和現地控制層兩層。

1、電站控制層結構

      根據系統可靠性或功能要求，電站控制層可配置一至兩臺數據庫服務器，完成系統的應用計算與歷史數據庫管理工作，一至多臺人機聯系工作站，實現生產過程的監視與控制，實現對電站的自動管理。系統設有若干臺通訊服務器，負責本系統同其它系統的通訊，如網調、省調、水情測報系統、以及電廠內部的其他智能數據采集功能裝置等。電站控制層還可選配事故語音報警裝置，電話系統、傳呼系統聯網，作為水電站“無人值班”(少人值守)自動化系統的必備選件。另外，還可設置工程師工作站，培訓仿真工作站，廠長終端等。

電站的輔機控制系統相對獨立，可與監控系統通訊形成有機聯系的系統。

2、現地控制層結構

現地控制單元層采用按單元分布的原則，一般每臺發電機變壓器組各設一個LCU，開關站設一個LCU，廠用電及全廠公用設備共設一個LCU，閘門控制設一套LCU。若有模擬屏，則應設一個模擬屏驅動LCU。

　　根據機組裝機容量的大小，機組現地有人值班與否，對LCU的可靠性要求也不同。為提高LCU的可靠性，一般可采用結構冗余的方式?？稍谟绊慙CU可靠性的每一個環節采取改進措施，如CPU、I/O機箱電源、通訊模塊、I/O模塊、機柜電源等，可進行雙冗余配置。根據目前應用經驗，一般采用較多的冗余措施有雙CPU配置，I/O機箱配置冗余電源，機柜采用交直流電源供電，雙通訊模塊或接口等。

3、網絡結構

　　JS-6000水電站綜合自動化系統內部各節點采用開放的以太網聯接。根據電站規模、現場條件、對可靠性要求等情況，可采用單網或多網冗余、星型或環型光纖以太網的網絡結構。

　　JS-6000水電站綜合自動化系統支持工業標準局域網和廣域網，如IEEE 802.3以太網、快速以太網、SDH，以及符合國際標準的各種現地工業總線，如MB+網、ProfiBus、DH+等。

　　與核心數據服務器的連接、主站之間連接可采用1000MB的高速網絡接口。

通道可采用光纖、同軸電纜、雙絞線或微波等。

4、時鐘系統結構

　　JS-6000水電站綜合自動化系統內部采用統一實時時鐘，使系統內LCU裝置的CPU時鐘偏差滿足系統的要求，并與國際標準時間保持一定的精度。

　　對于水電廠，由于智能設備多，相互之間距離遠，可采用主鐘和二級鐘配置模式，即系統設一套主鐘，每臺LCU設置一套二級鐘，負責與該LCU有關的智能設備的對時。

　　為了提高時鐘系統的可靠性，主時鐘可配置為雙CPU。

5、系統軟件

計算機監控系統采用CMS主控軟件，CMS是襄陽建盛工業控制有限公司自行開發，擁有自主知識產權的第二代電力組成監控系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警燈功能。它位于控制設備之上，側重于提供設備狀態監視、設備控制的人機接口與設備管理的軟件。它可以實現如下功能：

■ 對各主要機電設備運行參數的監視和記錄

■ 事件順序記錄

■ 事故追憶記錄

■ 有功功率聯合控制（AGC）

■ 無功功率聯合控制（AVC）

■ 控制和調節

■ 機組保護和線路保護

■ 廠用電源備自投

■ 人機聯系

■ 電廠設備運行管理

■ WEB遠程訪問

■ 統計和制表打印

■ 故障自診斷和自恢復功能

6、計算機設備

　 JS-6000水電站綜合自動化系統電站控制層采用的計算機硬件可包括：

　 各類符合開放系統標準的服務器與工作站。

　 各類PC工作站。

三、系統的主要功能

　　JS-6000水電站綜合自動化系統是一個完整的高可靠性水電站實時閉環過程控制系統，可滿足各種水電廠“無人值班”(少人值守)對計算機監控系統的功能要求，軟件模塊化結構，配置及擴充方便。

其主要功能包括如下幾個方能：

1、數據采集

　　現場數據包括模擬量、非電量、溫度量、掃描開入量、中斷開入量、數字量、脈沖量、串行口通訊量等，基本由LCU采集，少量由通訊服務器采集。采樣分定周期和變周期兩種。預處理包括有效性、合理性判斷，軟件慮波，輸入線路誤差補償，標度變換，越復限比較以及格式化，報警或變位時間標記等，開入量還包括輸入硬件防抖濾波和軟件抗干擾濾波?！?

2、綜合參數統計、計算與分析

　　根據實時采集到的數據進行周期、定時或召喚計算分析，形成各種計算數據庫與歷史數據庫，幫助運行人員對有關電廠設備的運行進行全面監視與綜合管理，如：

　　■ 運行阻抗計算與監視
　　■ 機組平均耗水率、平均效率計算
　　■ 機組溫度分析計算
　　■ 電量分項分時累加，峰谷分項累加。
　　■ 水量累加計算
　　■ 主要動力設備運行統計計算

3、安全監視與模糊查詢

　　安全監視是監控系統的重要功能之一。正常運行時，運行人員能通過系統的人機聯系手段，對梯電站的各類設備運行狀況進行監視管理，當發生異常時，能對發生的異常情況進行記錄，并發出語音、聲光信號報警，根據預定的策略進行處理，并能為運行人員查找原因提供非常方便的手段。必要時，能將報警信號送入電話系統或傳呼系統。

　　■ 事件順序記錄
　　■ 故障報警記錄
　　■ 參數越限報警與記錄
　　■ 電氣主設備操作記錄
　　■ 事故追憶(可在線定義)
　　■ 趨勢分析(可在線定義)
　　■ 畫面軟拷貝
　　■ 畫面硬拷貝(選件)
　　■ 計算機系統綜合信息記錄

　　監控系統提供模糊查詢功能，運行維護人員可根據報警信號類型、信號源的設備、電站以及時間段進行分類、篩選、搜索和查詢各類報警信號，便于在眾多的報警信號中迅速挖掘出與某一電站、某一設備、某一信號在某一時間段內的運行情況。各模糊查詢選項可任意組合。

4、語音報警、電話自動報警及查詢

　　監控系統可對系統數據庫進行設置定義，當發生事故時，監控系統可根據定義聲光信號，進行語音報警、電話自動報警、傳呼報警或手機短信息報警 。發生事故時，系統根據定義的順序依次進行呼叫，工作人員可通過電話查詢有關電站設備的當前運行情況，如有無故障及故障報警信息，重要運行參數等。

5、模擬屏

　　模擬屏是電站運行人員比較熟悉的運行設備。監控系統可提供兩種形式的模擬屏，一種以硬件的方式顯示，另一種在上位機工作站以畫面的方式模擬。

6、畫面顯示

　　監控系統采用開放的圖形硬件平臺，人機界面軟件基于最新的GTK圖形標準，具有程序編程代碼運行效率高、可在 Unix 和

Windows兩個平臺下運行的特點，保持在數據模型及數據代碼的兼容的特點，實現平臺之間圖形系統源代碼級的兼容。

　　人機聯系軟件界面新穎美觀大方，顯示直觀易懂，操作手段簡便、靈活，支持國際語言，具有多窗口無級縮放、矢量漢字、細節顯示等功能，面向目標編程，全鼠標驅動，圖形操作，多級下拉式菜單加多級彈出式菜單操作，人機界面非常友好，具有面向對象操作的特點。全部人機聯系工作站具有交互作圖功能，并可顯示多媒體圖形。

      系統向用戶提供了便利的圖形及報表開發工具軟件，系統對用戶開發的畫面數量原則上不做限制。同時，系統的性能指標不會因為畫面或圖表數量的增加而受影響。

信息可采用圖形、數字、信號燈、表格、曲線等表示方式，表現方式靈活多樣，并可采用立體三維、實時動畫的方式。系統還可方便地采用專業圖形表示電站的運行狀態，如發電機P-Q圖、閘門水位圖、模擬儀表等。

7、事故追憶與回放(PDR)

　　事故追憶功能可記錄觸發事件發生前后全部斷面數據，記錄時間長短可定義。用戶可定義不同的事故追憶內容。PDR記錄的數據包括預定義的模擬量、狀態量等數據。觸發方式包括擾動觸發、人工觸發等。

事件過程記錄數據可瀏覽和重演，并可以單線圖、表格等方式重現。

8、WEB信息發布(選件)

　　監控系統可設WEB信息發布系統。系統的信息發布由WEB信息發布服務器軟件加WOIX軟件構成，客戶端采用IE瀏覽器，管理信息系統不再需要與監控系統進行復雜的數據規約轉換及數據通訊，也不需要存儲和管理這些數據，只需建立一個網絡鏈接，運行管理人員便可訪問WEB服務器，瀏覽查詢現場設備及系統的運行情況。

9、自動發電控制(AGC)

根據系統對電站的要求，如調功、調頻等運行方式，對系統的頻率、穩定極限進行監視，自動進行有關電站機組起、?？刂?，機組有功功率自動調整，低頻自起動與高周減出力，減輕運行人員的勞動強度，提高電能生產質量，滿足新型的電力市場對電力生產單位的電能質量的要求。

10、自動電壓控制(AVC)

　　主要根據給定的有關電站高壓母線電壓控制曲線，監視高壓母線電壓變化，自動調節有關電站機組無功功率，使有關電站的母線電壓維持在給定的控制曲線范圍內。

11、電站設備的指令操作控制

計算機系統允許運行人員對電站設備進行人工操作控制，主要指令操作有：機組起、停操作，高壓斷路器、隔離開關投切操作，廠用電系統斷路器投切操作，公用設備、機組輔助設備的啟停操作等。調節操作有：機組有功、無功的調節，及其它參數的整定與修改等。

12、防誤操作功能

　　系統具有完善的防誤操作功能，可以確保由計算機系統發出的命令安全可靠。用戶不需編程，只需將要進行將各種操作閉鎖關系按規定的格式填入定義文件，建立相應的數據庫即可。ControlLock會自動對計算機系統的各項指令進行條件判斷，滿足條件則執行，不滿足條件則閉鎖，并給運行人員進行閉鎖原因提示。LCU收到命令后需進行條件判斷再執行命令。

13、打印制表

　　JS-6000水電站綜合自動化系統可隨機自動打印記錄系統和梯級有關電站運行的各種操作、事故、故障等各類報警語句，自動生成并自動定時或召喚打印各類報表、全天記錄及運行日志等。系統同時保存一年的報表和報警歷史數據，可隨時查詢及打印。

14、系統通訊

　　JS-6000水電站綜合自動化系統內部的以太網通訊，采用TCP/IP協議。

　  JS-6000水電站綜合自動化系統與對外通訊可采用RS232、計算機局域網或遠程網的方式，視通道條件和通訊對方條件而定。

　　JS-6000水電站綜合自動化系統支持多種通訊規約供用戶選擇，如、IEC 870-5-101/ 102/ 103/ 104、DNP3.0、645、1801、Modbus、CDT等。

15、系統自檢與切換

　　完善的系統自檢、診斷與自恢復功能是實現“無人值班”(少人值守)的重要條件。

JS-6000水電站綜合自動化系統為冗余網絡分布式系統，視系統的可靠性要求，一般配有冗余的服務器、運行人員工作站，互為備用。系統各設備除自檢外，還可進行設備間的互檢，形成系統檢測報告，并將系統異常情況及時報警通知運行人員以及時處理，并可對某些異常情況進行自恢復或冗余部件切換處理。

16、遠方診斷功能

　　監控系統具有遠方診斷及遠方維護功能。通過遠方診斷及維護系統，可以實現遠方故障診斷及遠方系統維護。

　　通過系統授權容許的維護人員可對系統進行遠程維護，極大地簡化系統的開發與維護工作。

17、系統管理

　　JS-6000水電站綜合自動化系統對不同的用戶如系統管理員、運行操作員、一般監視人員建立用戶，進行授權管理，如運行操作員具有對現場設備的操作控制權。不同的用戶只能在自己的授權范圍內完成有關操作。系統管理員可進行系統授權管理。

18、系統時鐘管理

　　JS-6000水電站綜合自動化系統設有統一的衛星時鐘系統，以高精度的衛星實時時鐘裝置為基準時鐘，定時校對系統內各計算機系統的實時時鐘，包括主機、各LCU系統的時鐘，以達到監控系統內部的各子系統時鐘的同步一致，滿足系統實時功能的要求，如事件順序記錄的時間分辨率。

19、LCU現地操作

　　LCU是一臺完整的單元控制裝置，其不僅能完成實時數據采集并及時發送給上位機，接收并執行上位機的命令，而且能在脫離系統時獨立工作，運行人員可通過LCU的現地人機聯系手段實現現地操作控制?，F地人機聯系設備包括觸摸屏、一體化工控機及必要的常規控制按鈕。

　　控制策略是現地優先，常規優先。