一、概述

為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率，在老式水電站中以常規(guī)控制、人工操作為主的控制模式已被計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)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(xiàn)，使水電站逐步實現(xiàn)少人值班或無人值班的控制模式。

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和可編程控制器(PLC)及現(xiàn)場總線技術(shù)（Fieldbus）的迅猛發(fā)展和日益成熟，性能先進、運行可靠穩(wěn)定的水電站綜合自動化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，逐步替代了傳統(tǒng)的繼電保護與自動化設(shè)備，通過對主設(shè)備運行狀態(tài)參量的實時、快速數(shù)字處理，完成故障診斷、保護動作，確保復(fù)雜的機組啟停控制、變壓器保護等系統(tǒng)得以可靠的實現(xiàn)。

要真正提高水電站自動化水平和質(zhì)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(yè)控制組態(tài)軟件就是可以從可編程控制器、各種數(shù)據(jù)采集卡的現(xiàn)場設(shè)備中實時采集數(shù)據(jù)、發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)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(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實現(xiàn)控制功能，并可以生成報表、歷史數(shù)據(jù)等，為開發(fā)者提供了便利的開發(fā)平臺。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件是電站的實時監(jiān)控中心，負責全廠協(xié)調(diào)和管理自動化設(shè)備、歷史數(shù)據(jù)處理及全廠的人機對話。其中歷史數(shù)據(jù)包括各種運行報表、重要設(shè)備的運行檔案、各種運行參數(shù)特征值等；人機對話包括全廠設(shè)備的運行監(jiān)控、事故和故障報警、對運行設(shè)備的人工干預(yù)及監(jiān)控系統(tǒng)各種參數(shù)的修改和設(shè)置等。系統(tǒng)可與上級調(diào)度及其它計算機系統(tǒng)等進行通信，遠程信息的采集和傳送均由站內(nèi)計算機監(jiān)控完成，并通過載波、擴頻等方式送至上級調(diào)度，支持通行通訊規(guī)約。

二、電站控制級簡介

水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括水輪機、發(fā)電機、變壓器、母線、饋電線路、廠用變、開關(guān)柜、公用設(shè)備等。

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

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(yè)以太網(wǎng)、TCP/IP等，根據(jù)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(qū)動軟件。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示

圖 1  系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖 2 主監(jiān)控畫面

四、系統(tǒng)功能

此系統(tǒng)能實現(xiàn)以下方面的功能：

1、 實時數(shù)據(jù)采集  完成模擬量（電氣量、非電氣量）、開關(guān)量（狀態(tài)量周期性采集和報警量中斷性采集）、 脈沖量等數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)。

2、 安全運行監(jiān)視  監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視電站主要機電設(shè)備的運行情況，包括：

① 運行狀態(tài)、越限監(jiān)視：監(jiān)視主要設(shè)備的運行工況、位置和參量；

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

③ 監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：當監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)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(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)通信進行管理和控制，滿足監(jiān)控系統(tǒng)實時性的要求。包括：

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

② 保護信息接收處理：監(jiān)控系統(tǒng)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(xiàn)報警記錄；

③ 遠方調(diào)度端口：監(jiān)控系統(tǒng)包含RTU功能，軟件轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，并以通訊方式由主機上送，支持部分CDT等規(guī)約，并可根據(jù)需要為用戶定制。

4、 系統(tǒng)診斷和編輯

① 系統(tǒng)設(shè)備硬件、軟件故障診斷：對主用單元、外圍設(shè)備、通信接口、等設(shè)備和系統(tǒng)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(fā)出信號并切換到備用單元。當診斷出外圍設(shè)備故障時能自動切除此設(shè)備并發(fā)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(shè)備在線或離線方便地進行應(yīng)用軟件、顯示畫面和數(shù)據(jù)的編輯、調(diào)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(jiān)控系統(tǒng)運行，功能不受影響。

五、結(jié)束語

紫金橋軟件以其強大的組態(tài)功能、友好的人機界面及系統(tǒng)功能的全面開放，使其廣泛地應(yīng)用于各種自動化環(huán)境。 基于紫金橋軟件的水電站監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電站的實時控制與調(diào)整、安全運行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集處理及查詢數(shù)據(jù)通訊、設(shè)備運行維護管理等多項功能，提高了生產(chǎn)效率，減少了維護費用，同時具有故障響應(yīng)及時，操作簡單方便，控制過程的模擬逼真，組態(tài)畫面豐富等特點，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。