JS-6000水电站综合自动化系统

一、概述

     JS-6000水电站综合自动化系统属于新一代水电自动化系统，是我公司在总结、吸取国内外同类产品的成功运行经验基础上，结合公司多年在该领域的研究经验，融入先进、成熟的设计理念，自主研发、生产的新型自动化系统。其功能能满足各级小水电站、泵站等水电自动化的需要。

    JS-6000水电站综合自动化系统是一个面向水利水电应用的分布开放控制系统，采用面向网络的分布式结构，具有良好的扩充性，可根据用户的需要，灵活配置，例如可配置成地简单的单机单网系统，或配置为多机多网冗余系统配置，也可配置成多厂的复合网络系统。

二、系统构成

　   系统设计和功能配置方面，JS-6000水电站综合自动化系统一般分为电站控制层和现地控制层两层。

1、电站控制层结构

      根据系统可靠性或功能要求，电站控制层可配置一至两台数据库服务器，完成系统的应用计算与历史数据库管理工作，一至多台人机联系工作站，实现生产过程的监视与控制，实现对电站的自动管理。系统设有若干台通讯服务器，负责本系统同其它系统的通讯，如网调、省调、水情测报系统、以及电厂内部的其他智能数据采集功能装置等。电站控制层还可选配事故语音报警装置，电话系统、传呼系统联网，作为水电站“无人值班”(少人值守)自动化系统的必备选件。另外，还可设置工程师工作站，培训仿真工作站，厂长终端等。

电站的辅机控制系统相对独立，可与监控系统通讯形成有机联系的系统。

2、现地控制层结构

现地控制单元层采用按单元分布的原则，一般每台发电机变压器组各设一个LCU，开关站设一个LCU，厂用电及全厂公用设备共设一个LCU，闸门控制设一套LCU。若有模拟屏，则应设一个模拟屏驱动LCU。

　　根据机组装机容量的大小，机组现地有人值班与否，对LCU的可靠性要求也不同。为提高LCU的可靠性，一般可采用结构冗余的方式。可在影响LCU可靠性的每一个环节采取改进措施，如CPU、I/O机箱电源、通讯模块、I/O模块、机柜电源等，可进行双冗余配置。根据目前应用经验，一般采用较多的冗余措施有双CPU配置，I/O机箱配置冗余电源，机柜采用交直流电源供电，双通讯模块或接口等。

3、网络结构

　　JS-6000水电站综合自动化系统内部各节点采用开放的以太网联接。根据电站规模、现场条件、对可靠性要求等情况，可采用单网或多网冗余、星型或环型光纤以太网的网络结构。

　　JS-6000水电站综合自动化系统支持工业标准局域网和广域网，如IEEE 802.3以太网、快速以太网、SDH，以及符合国际标准的各种现地工业总线，如MB+网、ProfiBus、DH+等。

　　与核心数据服务器的连接、主站之间连接可采用1000MB的高速网络接口。

通道可采用光纤、同轴电缆、双绞线或微波等。

4、时钟系统结构

　　JS-6000水电站综合自动化系统内部采用统一实时时钟，使系统内LCU装置的CPU时钟偏差满足系统的要求，并与国际标准时间保持一定的精度。

　　对于水电厂，由于智能设备多，相互之间距离远，可采用主钟和二级钟配置模式，即系统设一套主钟，每台LCU设置一套二级钟，负责与该LCU有关的智能设备的对时。

　　为了提高时钟系统的可靠性，主时钟可配置为双CPU。

5、系统软件

计算机监控系统采用CMS主控软件，CMS是襄阳建盛工业控制有限公司自行开发，拥有自主知识产权的第二代电力组成监控系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警灯功能。它位于控制设备之上，侧重于提供设备状态监视、设备控制的人机接口与设备管理的软件。它可以实现如下功能：

■ 对各主要机电设备运行参数的监视和记录

■ 事件顺序记录

■ 事故追忆记录

■ 有功功率联合控制（AGC）

■ 无功功率联合控制（AVC）

■ 控制和调节

■ 机组保护和线路保护

■ 厂用电源备自投

■ 人机联系

■ 电厂设备运行管理

■ WEB远程访问

■ 统计和制表打印

■ 故障自诊断和自恢复功能

6、计算机设备

　 JS-6000水电站综合自动化系统电站控制层采用的计算机硬件可包括：

　 各类符合开放系统标准的服务器与工作站。

　 各类PC工作站。

三、系统的主要功能

　　JS-6000水电站综合自动化系统是一个完整的高可靠性水电站实时闭环过程控制系统，可满足各种水电厂“无人值班”(少人值守)对计算机监控系统的功能要求，软件模块化结构，配置及扩充方便。

其主要功能包括如下几个方能：

1、数据采集

　　现场数据包括模拟量、非电量、温度量、扫描开入量、中断开入量、数字量、脉冲量、串行口通讯量等，基本由LCU采集，少量由通讯服务器采集。采样分定周期和变周期两种。预处理包括有效性、合理性判断，软件虑波，输入线路误差补偿，标度变换，越复限比较以及格式化，报警或变位时间标记等，开入量还包括输入硬件防抖滤波和软件抗干扰滤波。　

2、综合参数统计、计算与分析

　　根据实时采集到的数据进行周期、定时或召唤计算分析，形成各种计算数据库与历史数据库，帮助运行人员对有关电厂设备的运行进行全面监视与综合管理，如：

　　■ 运行阻抗计算与监视
　　■ 机组平均耗水率、平均效率计算
　　■ 机组温度分析计算
　　■ 电量分项分时累加，峰谷分项累加。
　　■ 水量累加计算
　　■ 主要动力设备运行统计计算

3、安全监视与模糊查询

　　安全监视是监控系统的重要功能之一。正常运行时，运行人员能通过系统的人机联系手段，对梯电站的各类设备运行状况进行监视管理，当发生异常时，能对发生的异常情况进行记录，并发出语音、声光信号报警，根据预定的策略进行处理，并能为运行人员查找原因提供非常方便的手段。必要时，能将报警信号送入电话系统或传呼系统。

　　■ 事件顺序记录
　　■ 故障报警记录
　　■ 参数越限报警与记录
　　■ 电气主设备操作记录
　　■ 事故追忆(可在线定义)
　　■ 趋势分析(可在线定义)
　　■ 画面软拷贝
　　■ 画面硬拷贝(选件)
　　■ 计算机系统综合信息记录

　　监控系统提供模糊查询功能，运行维护人员可根据报警信号类型、信号源的设备、电站以及时间段进行分类、筛选、搜索和查询各类报警信号，便于在众多的报警信号中迅速挖掘出与某一电站、某一设备、某一信号在某一时间段内的运行情况。各模糊查询选项可任意组合。

4、语音报警、电话自动报警及查询

　　监控系统可对系统数据库进行设置定义，当发生事故时，监控系统可根据定义声光信号，进行语音报警、电话自动报警、传呼报警或手机短信息报警 。发生事故时，系统根据定义的顺序依次进行呼叫，工作人员可通过电话查询有关电站设备的当前运行情况，如有无故障及故障报警信息，重要运行参数等。

5、模拟屏

　　模拟屏是电站运行人员比较熟悉的运行设备。监控系统可提供两种形式的模拟屏，一种以硬件的方式显示，另一种在上位机工作站以画面的方式模拟。

6、画面显示

　　监控系统采用开放的图形硬件平台，人机界面软件基于最新的GTK图形标准，具有程序编程代码运行效率高、可在 Unix 和

Windows两个平台下运行的特点，保持在数据模型及数据代码的兼容的特点，实现平台之间图形系统源代码级的兼容。

　　人机联系软件界面新颖美观大方，显示直观易懂，操作手段简便、灵活，支持国际语言，具有多窗口无级缩放、矢量汉字、细节显示等功能，面向目标编程，全鼠标驱动，图形操作，多级下拉式菜单加多级弹出式菜单操作，人机界面非常友好，具有面向对象操作的特点。全部人机联系工作站具有交互作图功能，并可显示多媒体图形。

      系统向用户提供了便利的图形及报表开发工具软件，系统对用户开发的画面数量原则上不做限制。同时，系统的性能指标不会因为画面或图表数量的增加而受影响。

信息可采用图形、数字、信号灯、表格、曲线等表示方式，表现方式灵活多样，并可采用立体三维、实时动画的方式。系统还可方便地采用专业图形表示电站的运行状态，如发电机P-Q图、闸门水位图、模拟仪表等。

7、事故追忆与回放(PDR)

　　事故追忆功能可记录触发事件发生前后全部断面数据，记录时间长短可定义。用户可定义不同的事故追忆内容。PDR记录的数据包括预定义的模拟量、状态量等数据。触发方式包括扰动触发、人工触发等。

事件过程记录数据可浏览和重演，并可以单线图、表格等方式重现。

8、WEB信息发布(选件)

　　监控系统可设WEB信息发布系统。系统的信息发布由WEB信息发布服务器软件加WOIX软件构成，客户端采用IE浏览器，管理信息系统不再需要与监控系统进行复杂的数据规约转换及数据通讯，也不需要存储和管理这些数据，只需建立一个网络链接，运行管理人员便可访问WEB服务器，浏览查询现场设备及系统的运行情况。

9、自动发电控制(AGC)

根据系统对电站的要求，如调功、调频等运行方式，对系统的频率、稳定极限进行监视，自动进行有关电站机组起、停控制，机组有功功率自动调整，低频自起动与高周减出力，减轻运行人员的劳动强度，提高电能生产质量，满足新型的电力市场对电力生产单位的电能质量的要求。

10、自动电压控制(AVC)

　　主要根据给定的有关电站高压母线电压控制曲线，监视高压母线电压变化，自动调节有关电站机组无功功率，使有关电站的母线电压维持在给定的控制曲线范围内。

11、电站设备的指令操作控制

计算机系统允许运行人员对电站设备进行人工操作控制，主要指令操作有：机组起、停操作，高压断路器、隔离开关投切操作，厂用电系统断路器投切操作，公用设备、机组辅助设备的启停操作等。调节操作有：机组有功、无功的调节，及其它参数的整定与修改等。

12、防误操作功能

　　系统具有完善的防误操作功能，可以确保由计算机系统发出的命令安全可靠。用户不需编程，只需将要进行将各种操作闭锁关系按规定的格式填入定义文件，建立相应的数据库即可。ControlLock会自动对计算机系统的各项指令进行条件判断，满足条件则执行，不满足条件则闭锁，并给运行人员进行闭锁原因提示。LCU收到命令后需进行条件判断再执行命令。

13、打印制表

　　JS-6000水电站综合自动化系统可随机自动打印记录系统和梯级有关电站运行的各种操作、事故、故障等各类报警语句，自动生成并自动定时或召唤打印各类报表、全天记录及运行日志等。系统同时保存一年的报表和报警历史数据，可随时查询及打印。

14、系统通讯

　　JS-6000水电站综合自动化系统内部的以太网通讯，采用TCP/IP协议。

　  JS-6000水电站综合自动化系统与对外通讯可采用RS232、计算机局域网或远程网的方式，视通道条件和通讯对方条件而定。

　　JS-6000水电站综合自动化系统支持多种通讯规约供用户选择，如、IEC 870-5-101/ 102/ 103/ 104、DNP3.0、645、1801、Modbus、CDT等。

15、系统自检与切换

　　完善的系统自检、诊断与自恢复功能是实现“无人值班”(少人值守)的重要条件。

JS-6000水电站综合自动化系统为冗余网络分布式系统，视系统的可靠性要求，一般配有冗余的服务器、运行人员工作站，互为备用。系统各设备除自检外，还可进行设备间的互检，形成系统检测报告，并将系统异常情况及时报警通知运行人员以及时处理，并可对某些异常情况进行自恢复或冗余部件切换处理。

16、远方诊断功能

　　监控系统具有远方诊断及远方维护功能。通过远方诊断及维护系统，可以实现远方故障诊断及远方系统维护。

　　通过系统授权容许的维护人员可对系统进行远程维护，极大地简化系统的开发与维护工作。

17、系统管理

　　JS-6000水电站综合自动化系统对不同的用户如系统管理员、运行操作员、一般监视人员建立用户，进行授权管理，如运行操作员具有对现场设备的操作控制权。不同的用户只能在自己的授权范围内完成有关操作。系统管理员可进行系统授权管理。

18、系统时钟管理

　　JS-6000水电站综合自动化系统设有统一的卫星时钟系统，以高精度的卫星实时时钟装置为基准时钟，定时校对系统内各计算机系统的实时时钟，包括主机、各LCU系统的时钟，以达到监控系统内部的各子系统时钟的同步一致，满足系统实时功能的要求，如事件顺序记录的时间分辨率。

19、LCU现地操作

　　LCU是一台完整的单元控制装置，其不仅能完成实时数据采集并及时发送给上位机，接收并执行上位机的命令，而且能在脱离系统时独立工作，运行人员可通过LCU的现地人机联系手段实现现地操作控制。现地人机联系设备包括触摸屏、一体化工控机及必要的常规控制按钮。

　　控制策略是现地优先，常规优先。