一、概述

為了提高電能質量和發電效率，在老式水電站中以常規控制、人工操作為主的控制模式已被計算機監控系統為基礎的綜合自動化模式所替代，在新建水電站中綜合自動化要求得到充分體現，使水電站逐步實現少人值班或無人值班的控制模式。

隨著計算機網絡技術和可編程控制器(PLC)及現場總線技術（Fieldbus）的迅猛發展和日益成熟，性能先進、運行可靠穩定的水電站綜合自動化系統得到廣泛的應用，逐步替代了傳統的繼電保護與自動化設備，通過對主設備運行狀態參量的實時、快速數字處理，完成故障診斷、保護動作，確保復雜的機組啟停控制、變壓器保護等系統得以可靠的實現。

要真正提高水電站自動化水平和質量，除了硬件還必須有與之相配套的高效、可靠、易用、功能強大的自動化軟件。而工業控制組態軟件就是可以從可編程控制器、各種數據采集卡的現場設備中實時采集數據、發出控制命令并監控系統運行狀態的一種軟件包。他能充分利用Windows強大的圖形編輯功能，以動畫的方式顯示監控設備的運行狀態，方便地構成監控畫面和實現控制功能，并可以生成報表、歷史數據等，為開發者提供了便利的開發平臺。

監控系統軟件是電站的實時監控中心，負責全廠協調和管理自動化設備、歷史數據處理及全廠的人機對話。其中歷史數據包括各種運行報表、重要設備的運行檔案、各種運行參數特征值等；人機對話包括全廠設備的運行監控、事故和故障報警、對運行設備的人工干預及監控系統各種參數的修改和設置等。系統可與上級調度及其它計算機系統等進行通信，遠程信息的采集和傳送均由站內計算機監控完成，并通過載波、擴頻等方式送至上級調度，支持通行通訊規約。

二、電站控制級簡介

水電站自動化監控系統的監控對象包括水輪機、發電機、變壓器、母線、饋電線路、廠用變、開關柜、公用設備等。

整個現地控制級完成全站設備的繼電保護和水機保護，電氣量（模擬量、開關量、脈沖量等）及非電氣量（水位、壓力、溫度、轉速等）的采集處理，斷路器及部份隔離開關的分合閘控制，水輪發電機組自動程序控制，全站公用設備的運行監視、控制等功能。

三、系統結構

紫金橋軟件可以用多種通信方式與西門子S7系列PLC連接，如MPI、工業以太網、TCP/IP等，根據需要進行選擇合適的通訊方法，紫金橋軟件提供各種PLC的驅動軟件。

系統結構如圖1所示

圖 1  系統軟件結構圖

圖 2 主監控畫面

四、系統功能

此系統能實現以下方面的功能：

1、 實時數據采集  完成模擬量（電氣量、非電氣量）、開關量（狀態量周期性采集和報警量中斷性采集）、 脈沖量等數據采集和處理任務。

2、 安全運行監視  監控系統監視電站主要機電設備的運行情況，包括：

① 運行狀態、越限監視：監視主要設備的運行工況、位置和參量；

② 過程監視（人機對話）：對主要設備的跳、合閘操作，各電壓等級設備運行方式的倒閘操作等過程所經歷的主要動作步驟進行監視，在顯示器上顯示并記錄；

③ 監控系統異常監視：當監控系統發生故障時給出提示、報警信息。

3、 通信功能  中控室主機對本站監控系統內通信進行管理和控制，滿足監控系統實時性的要求。包括：

① 系統時鐘同步控制：通過GPS裝置和通信模塊，實現中控室與單元控制層的時鐘同步。全系統的時鐘精度滿足系統內最高事件分辨率的要求；

② 保護信息接收處理：監控系統以通訊方式（RS232/RS422/RS485）接收并處理由保護屏傳送過來的信息，實現報警記錄；

③ 遠方調度端口：監控系統包含RTU功能，軟件轉換實現，并以通訊方式由主機上送，支持部分CDT等規約，并可根據需要為用戶定制。

4、 系統診斷和編輯

① 系統設備硬件、軟件故障診斷：對主用單元、外圍設備、通信接口、等設備和系統軟件的運行情況進行在線或離線診斷。當診斷出主單元故障時，能自動發出信號并切換到備用單元。當診斷出外圍設備故障時能自動切除此設備并發報警信號及顯示。

② 編輯：軟件編輯人員（需擁有超級口令）可以通過主機設備在線或離線方便地進行應用軟件、顯示畫面和數據的編輯、調試、裝入、修改和卸除，在線進行上述工作時能保證正常的計算機監控系統運行，功能不受影響。

五、結束語

紫金橋軟件以其強大的組態功能、友好的人機界面及系統功能的全面開放，使其廣泛地應用于各種自動化環境。 基于紫金橋軟件的水電站監控系統，實現了對電站的實時控制與調整、安全運行監視、數據采集處理及查詢數據通訊、設備運行維護管理等多項功能，提高了生產效率，減少了維護費用，同時具有故障響應及時，操作簡單方便，控制過程的模擬逼真，組態畫面豐富等特點，具有良好的經濟效益和社會效益。