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JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)

一、概述

     JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)屬于新一代水電自動化系統(tǒng)，是我公司在總結(jié)、吸取國內(nèi)外同類產(chǎn)品的成功運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合公司多年在該領(lǐng)域的研究經(jīng)驗，融入先進(jìn)、成熟的設(shè)計理念，自主研發(fā)、生產(chǎn)的新型自動化系統(tǒng)。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(tǒng)是一個面向水利水電應(yīng)用的分布開放控制系統(tǒng)，采用面向網(wǎng)絡(luò)的分布式結(jié)構(gòu)，具有良好的擴(kuò)充性，可根據(jù)用戶的需要，靈活配置，例如可配置成地簡單的單機(jī)單網(wǎng)系統(tǒng)，或配置為多機(jī)多網(wǎng)冗余系統(tǒng)配置，也可配置成多廠的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

　   系統(tǒng)設(shè)計和功能配置方面，JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)一般分為電站控制層和現(xiàn)地控制層兩層。

1、電站控制層結(jié)構(gòu)

      根據(jù)系統(tǒng)可靠性或功能要求，電站控制層可配置一至兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，完成系統(tǒng)的應(yīng)用計算與歷史數(shù)據(jù)庫管理工作，一至多臺人機(jī)聯(lián)系工作站，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)視與控制，實現(xiàn)對電站的自動管理。系統(tǒng)設(shè)有若干臺通訊服務(wù)器，負(fù)責(zé)本系統(tǒng)同其它系統(tǒng)的通訊，如網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、水情測報系統(tǒng)、以及電廠內(nèi)部的其他智能數(shù)據(jù)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(tǒng)、傳呼系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，作為水電站“無人值班”(少人值守)自動化系統(tǒng)的必備選件。另外，還可設(shè)置工程師工作站，培訓(xùn)仿真工作站，廠長終端等。

電站的輔機(jī)控制系統(tǒng)相對獨立，可與監(jiān)控系統(tǒng)通訊形成有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)。

2、現(xiàn)地控制層結(jié)構(gòu)

現(xiàn)地控制單元層采用按單元分布的原則，一般每臺發(fā)電機(jī)變壓器組各設(shè)一個LCU，開關(guān)站設(shè)一個LCU，廠用電及全廠公用設(shè)備共設(shè)一個LCU，閘門控制設(shè)一套LCU。若有模擬屏，則應(yīng)設(shè)一個模擬屏驅(qū)動LCU。

　　根據(jù)機(jī)組裝機(jī)容量的大小，機(jī)組現(xiàn)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(jié)構(gòu)冗余的方式?？稍谟绊慙CU可靠性的每一個環(huán)節(jié)采取改進(jìn)措施，如CPU、I/O機(jī)箱電源、通訊模塊、I/O模塊、機(jī)柜電源等，可進(jìn)行雙冗余配置。根據(jù)目前應(yīng)用經(jīng)驗，一般采用較多的冗余措施有雙CPU配置，I/O機(jī)箱配置冗余電源，機(jī)柜采用交直流電源供電，雙通訊模塊或接口等。

3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部各節(jié)點采用開放的以太網(wǎng)聯(lián)接。根據(jù)電站規(guī)模、現(xiàn)場條件、對可靠性要求等情況，可采用單網(wǎng)或多網(wǎng)冗余、星型或環(huán)型光纖以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如IEEE 802.3以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、SDH，以及符合國際標(biāo)準(zhǔn)的各種現(xiàn)地工業(yè)總線，如MB+網(wǎng)、ProfiBus、DH+等。

　　與核心數(shù)據(jù)服務(wù)器的連接、主站之間連接可采用1000MB的高速網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部采用統(tǒng)一實時時鐘，使系統(tǒng)內(nèi)LCU裝置的CPU時鐘偏差滿足系統(tǒng)的要求，并與國際標(biāo)準(zhǔn)時間保持一定的精度。

　　對于水電廠，由于智能設(shè)備多，相互之間距離遠(yuǎn)，可采用主鐘和二級鐘配置模式，即系統(tǒng)設(shè)一套主鐘，每臺LCU設(shè)置一套二級鐘，負(fù)責(zé)與該LCU有關(guān)的智能設(shè)備的對時。

　　為了提高時鐘系統(tǒng)的可靠性，主時鐘可配置為雙CPU。

5、系統(tǒng)軟件

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用CMS主控軟件，CMS是襄陽建盛工業(yè)控制有限公司自行開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代電力組成監(jiān)控系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警燈功能。它位于控制設(shè)備之上，側(cè)重于提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備控制的人機(jī)接口與設(shè)備管理的軟件。它可以實現(xiàn)如下功能：

■ 對各主要機(jī)電設(shè)備運行參數(shù)的監(jiān)視和記錄

■ 事件順序記錄

■ 事故追憶記錄

■ 有功功率聯(lián)合控制（AGC）

■ 無功功率聯(lián)合控制（AVC）

■ 控制和調(diào)節(jié)

■ 機(jī)組保護(hù)和線路保護(hù)

■ 廠用電源備自投

■ 人機(jī)聯(lián)系

■ 電廠設(shè)備運行管理

■ WEB遠(yuǎn)程訪問

■ 統(tǒng)計和制表打印

■ 故障自診斷和自恢復(fù)功能

6、計算機(jī)設(shè)備

　 JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)電站控制層采用的計算機(jī)硬件可包括：

　 各類符合開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器與工作站。

　 各類PC工作站。

三、系統(tǒng)的主要功能

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

其主要功能包括如下幾個方能：

1、數(shù)據(jù)采集

　　現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括模擬量、非電量、溫度量、掃描開入量、中斷開入量、數(shù)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(wù)器采集。采樣分定周期和變周期兩種。預(yù)處理包括有效性、合理性判斷，軟件慮波，輸入線路誤差補(bǔ)償，標(biāo)度變換，越復(fù)限比較以及格式化，報警或變位時間標(biāo)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(shù)統(tǒng)計、計算與分析

　　根據(jù)實時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期、定時或召喚計算分析，形成各種計算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，幫助運行人員對有關(guān)電廠設(shè)備的運行進(jìn)行全面監(jiān)視與綜合管理，如：

　　■ 運行阻抗計算與監(jiān)視
　　■ 機(jī)組平均耗水率、平均效率計算
　　■ 機(jī)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(shè)備運行統(tǒng)計計算

3、安全監(jiān)視與模糊查詢

　　安全監(jiān)視是監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能之一。正常運行時，運行人員能通過系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系手段，對梯電站的各類設(shè)備運行狀況進(jìn)行監(jiān)視管理，當(dāng)發(fā)生異常時，能對發(fā)生的異常情況進(jìn)行記錄，并發(fā)出語音、聲光信號報警，根據(jù)預(yù)定的策略進(jìn)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(tǒng)或傳呼系統(tǒng)。

　　■ 事件順序記錄
　　■ 故障報警記錄
　　■ 參數(shù)越限報警與記錄
　　■ 電氣主設(shè)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(jī)系統(tǒng)綜合信息記錄

　　監(jiān)控系統(tǒng)提供模糊查詢功能，運行維護(hù)人員可根據(jù)報警信號類型、信號源的設(shè)備、電站以及時間段進(jìn)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(shè)備、某一信號在某一時間段內(nèi)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(jiān)控系統(tǒng)可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置定義，當(dāng)發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)定義聲光信號，進(jìn)行語音報警、電話自動報警、傳呼報警或手機(jī)短信息報警 。發(fā)生事故時，系統(tǒng)根據(jù)定義的順序依次進(jìn)行呼叫，工作人員可通過電話查詢有關(guān)電站設(shè)備的當(dāng)前運行情況，如有無故障及故障報警信息，重要運行參數(shù)等。

5、模擬屏

　　模擬屏是電站運行人員比較熟悉的運行設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)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(jī)工作站以畫面的方式模擬。

6、畫面顯示

　　監(jiān)控系統(tǒng)采用開放的圖形硬件平臺，人機(jī)界面軟件基于最新的GTK圖形標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)代碼的兼容的特點，實現(xiàn)平臺之間圖形系統(tǒng)源代碼級的兼容。

　　人機(jī)聯(lián)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(xì)節(jié)顯示等功能，面向目標(biāo)編程，全鼠標(biāo)驅(qū)動，圖形操作，多級下拉式菜單加多級彈出式菜單操作，人機(jī)界面非常友好，具有面向?qū)ο蟛僮鞯奶攸c。全部人機(jī)聯(lián)系工作站具有交互作圖功能，并可顯示多媒體圖形。

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

信息可采用圖形、數(shù)字、信號燈、表格、曲線等表示方式，表現(xiàn)方式靈活多樣，并可采用立體三維、實時動畫的方式。系統(tǒng)還可方便地采用專業(yè)圖形表示電站的運行狀態(tài)，如發(fā)電機(jī)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(fā)事件發(fā)生前后全部斷面數(shù)據(jù)，記錄時間長短可定義。用戶可定義不同的事故追憶內(nèi)容。PDR記錄的數(shù)據(jù)包括預(yù)定義的模擬量、狀態(tài)量等數(shù)據(jù)。觸發(fā)方式包括擾動觸發(fā)、人工觸發(fā)等。

事件過程記錄數(shù)據(jù)可瀏覽和重演，并可以單線圖、表格等方式重現(xiàn)。

8、WEB信息發(fā)布(選件)

　　監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)WEB信息發(fā)布系統(tǒng)。系統(tǒng)的信息發(fā)布由WEB信息發(fā)布服務(wù)器軟件加WOIX軟件構(gòu)成，客戶端采用IE瀏覽器，管理信息系統(tǒng)不再需要與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)規(guī)約轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)通訊，也不需要存儲和管理這些數(shù)據(jù)，只需建立一個網(wǎng)絡(luò)鏈接，運行管理人員便可訪問WEB服務(wù)器，瀏覽查詢現(xiàn)場設(shè)備及系統(tǒng)的運行情況。

9、自動發(fā)電控制(AGC)

根據(jù)系統(tǒng)對電站的要求，如調(diào)功、調(diào)頻等運行方式，對系統(tǒng)的頻率、穩(wěn)定極限進(jìn)行監(jiān)視，自動進(jìn)行有關(guān)電站機(jī)組起、?？刂疲瑱C(jī)組有功功率自動調(diào)整，低頻自起動與高周減出力，減輕運行人員的勞動強(qiáng)度，提高電能生產(chǎn)質(zhì)量，滿足新型的電力市場對電力生產(chǎn)單位的電能質(zhì)量的要求。

10、自動電壓控制(AVC)

　　主要根據(jù)給定的有關(guān)電站高壓母線電壓控制曲線，監(jiān)視高壓母線電壓變化，自動調(diào)節(jié)有關(guān)電站機(jī)組無功功率，使有關(guān)電站的母線電壓維持在給定的控制曲線范圍內(nèi)。

11、電站設(shè)備的指令操作控制

計算機(jī)系統(tǒng)允許運行人員對電站設(shè)備進(jìn)行人工操作控制，主要指令操作有：機(jī)組起、停操作，高壓斷路器、隔離開關(guān)投切操作，廠用電系統(tǒng)斷路器投切操作，公用設(shè)備、機(jī)組輔助設(shè)備的啟停操作等。調(diào)節(jié)操作有：機(jī)組有功、無功的調(diào)節(jié)，及其它參數(shù)的整定與修改等。

12、防誤操作功能

　　系統(tǒng)具有完善的防誤操作功能，可以確保由計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的命令安全可靠。用戶不需編程，只需將要進(jìn)行將各種操作閉鎖關(guān)系按規(guī)定的格式填入定義文件，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫即可。ControlLock會自動對計算機(jī)系統(tǒng)的各項指令進(jìn)行條件判斷，滿足條件則執(zhí)行，不滿足條件則閉鎖，并給運行人員進(jìn)行閉鎖原因提示。LCU收到命令后需進(jìn)行條件判斷再執(zhí)行命令。

13、打印制表

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)可隨機(jī)自動打印記錄系統(tǒng)和梯級有關(guān)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(tǒng)同時保存一年的報表和報警歷史數(shù)據(jù)，可隨時查詢及打印。

14、系統(tǒng)通訊

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部的以太網(wǎng)通訊，采用TCP/IP協(xié)議。

　  JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)與對外通訊可采用RS232、計算機(jī)局域網(wǎng)或遠(yuǎn)程網(wǎng)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(tǒng)支持多種通訊規(guī)約供用戶選擇，如、IEC 870-5-101/ 102/ 103/ 104、DNP3.0、645、1801、Modbus、CDT等。

15、系統(tǒng)自檢與切換

　　完善的系統(tǒng)自檢、診斷與自恢復(fù)功能是實現(xiàn)“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(tǒng)為冗余網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)，視系統(tǒng)的可靠性要求，一般配有冗余的服務(wù)器、運行人員工作站，互為備用。系統(tǒng)各設(shè)備除自檢外，還可進(jìn)行設(shè)備間的互檢，形成系統(tǒng)檢測報告，并將系統(tǒng)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(jìn)行自恢復(fù)或冗余部件切換處理。

16、遠(yuǎn)方診斷功能

　　監(jiān)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)方診斷及遠(yuǎn)方維護(hù)功能。通過遠(yuǎn)方診斷及維護(hù)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)方故障診斷及遠(yuǎn)方系統(tǒng)維護(hù)。

　　通過系統(tǒng)授權(quán)容許的維護(hù)人員可對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，極大地簡化系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)工作。

17、系統(tǒng)管理

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)對不同的用戶如系統(tǒng)管理員、運行操作員、一般監(jiān)視人員建立用戶，進(jìn)行授權(quán)管理，如運行操作員具有對現(xiàn)場設(shè)備的操作控制權(quán)。不同的用戶只能在自己的授權(quán)范圍內(nèi)完成有關(guān)操作。系統(tǒng)管理員可進(jìn)行系統(tǒng)授權(quán)管理。

18、系統(tǒng)時鐘管理

　　JS-6000水電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)有統(tǒng)一的衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)，以高精度的衛(wèi)星實時時鐘裝置為基準(zhǔn)時鐘，定時校對系統(tǒng)內(nèi)各計算機(jī)系統(tǒng)的實時時鐘，包括主機(jī)、各LCU系統(tǒng)的時鐘，以達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的各子系統(tǒng)時鐘的同步一致，滿足系統(tǒng)實時功能的要求，如事件順序記錄的時間分辨率。

19、LCU現(xiàn)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(shù)據(jù)采集并及時發(fā)送給上位機(jī)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令，而且能在脫離系統(tǒng)時獨立工作，運行人員可通過LCU的現(xiàn)地人機(jī)聯(lián)系手段實現(xiàn)現(xiàn)地操作控制?，F(xiàn)地人機(jī)聯(lián)系設(shè)備包括觸摸屏、一體化工控機(jī)及必要的常規(guī)控制按鈕。

　　控制策略是現(xiàn)地優(yōu)先，常規(guī)優(yōu)先。