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1水电厂计算机监控系统的任务及要求1

1.1计算机监控系统的监控范围及任务1

1.1.1监控范围2

1.1.2系统任务3

1.2计算机监控系统的设计原则及要求4

1.2.1设计原则4

1.2.2设计内容及要求5

2水电厂计算机监控系统的功能设计6

2.1数据采集6

2.1.1数据采集范围及内容6

2.1.2采集方式及周期8

2.2数据处理10

2.3数据库11

2.3.1数据库存储的信息内容12

2.3.2数据库的功能要求12

2.3.3数据库的结构14

2.3.4数据库在监控系统中的配置18

2.4运行监视及设备不正常处理19

2.4.1监视内容及监视方式19

2.4.2设备不正常状况的通告23

2.5控制和调节25

2.5.1控制和调节功能的配置及要求25

2.5.2机组及进水门（阀）的操作30

2.5.3断路器的合/分控制33

2.5.4开关站隔离开关或接地开关的合/分操作34

2.5.5电厂公用设备及机组辅助设备的启/停操作36

2.5.6机组有功/转速、无功/电压的给定值闭环调节36

2.5.7自动发电控制（AGC）40

2.5.8自动电压控制（AVC）53

2.5.9机组低励控制61

2.5.10频率及输电线功率异常的紧急控制61

2.5.11控制或调节模式及其选择切换62

2.6人机接口64

2.6.1人机接口功能的设置64

2.6.2人机接口方式66

2.6.3画面显示功能要求66

2.6.4人机接口的操作要求68

2.6.5人机接口的操作授权68

2.7记录和报表69

2.7.1记录及报表的种类和内容69

2.7.2记录的存储、查询和打印70

2.8运行管理及指导71

2.8.1运行管理71

2.8.2运行指导71

2.9系统自诊断及处理71

2.10系统维护、软件开发及编辑72

2.11培训仿真72

2.11.1培训仿真功能73

2.11.2对培训仿真系统的要求73

2.12系统通信73

2.12.1通信范围及一般要求73

2.12.2与上级电力调度系统通信74

2.12.3与梯级水电厂调度中心的通信76

2.12.4与其他外部系统通信77

2.12.5监控系统的内部通信78

2.13模拟屏、大屏幕显示及时间同步79

2.13.1模拟屏79

2.13.2大屏幕显示80

2.13.3时间同步81

2.14监控系统安全防护81

2.15监控系统功能在现地控制级和电厂控制级中的配置82

3水电厂计算机监控系统结构84

3.1总体结构84

3.1.1设计原则84

3.1.2系统层次及网络结构84

3.2电厂控制级结构88

3.2.1功能节点的设置88

3.2.2工作站结构90

3.3与厂外系统通信结构93

3.3.1厂外通信对通道的要求93

3.3.2系统安全对厂外通信结构的要求94

3.3.3厂外通信结构方式及选择101

3.4与厂内其他系统的通信结构106

3.5与外围设备、模拟屏、大屏幕及远动装置的连接107

3.5.1与外围设备的连接107

3.5.2与模拟屏、大屏幕的连接108

3.5.3与远动装置的连接109

3.6现地控制单元结构109

3.6.1现地控制单元结构一般设计原则109

3.6.2 LCU的冗余结构113

3.6.3 LCU与电厂设备的现场总线通信114

3.6.4 LCU与电厂设备的串行通信接口116

3.6.5现地控制单元的人机接口结构118

3.6.6现地控制单元结构示例118

3.7时间同步系统结构120

3.7.1时间同步系统及时间信号的提供120

3.7.2水电厂中其他系统或装置的时间同步要求及配置120

3.7.3时间同步系统的结构121

3.8系统结构示例122

4计算机监控系统软件124

4.1设计原则及开放系统软件环境124

4.2电厂控制级计算机的操作系统及支持软件125

4.2.1操作系统125

4.2.2支持软件126

4.3网络通信软件及开放系统互联参考模型126

4.4以太网类型及标准127

4.4.1以太网的类型127

4.4.2以太网标准129

4.5与电力系统调度中心的通信协议及相关协议130

4.5.1远动设备及系统系列标准130

4.5.2 IEC 60870-5-101及104标准132

4.5.3 IEC 60870-6标准（TASE.2远动协议）135

4.5.4 IEC 60870 - 5 - 103继电保护设备信息接口配套标准135

4.5.5 DL 476电力系统实时数据通信应用层协议136

4.5.6电力系统远动协议对应的OSI参考模型137

4.5.7关于IEC 61850变电站通信网络和系统标准138

4.6与梯级调度中心的通信协议140

4.7监控系统网络管理软件140

4.7.1网络管理的功能任务140

4.7.2网络管理系统的结构141

4.7.3网络管理协议141

4.8现地总线通信协议142

5计算机监控系统硬件145

5.1设计原则145

5.2电厂控制级计算机145

5.2.1一般要求145

5.2.2计算机的型式及性能参数145

5.2.3电厂控制级计算机硬件参数及选择要求146

5.3以太网交换机150

5.3.1性能参数150

5.3.2以太网交换机的选择151

5.3.3关于工业级以太网交换机152

5.4外部通信设备152

5.4.1调制/解调器152

5.4.2数据通信转换器153

5.4.3数据通信收发器154

5.4.4路由器155

5.4.5外部通信装置及其接口156

5.5外围设备157

5.5.1打印机157

5.5.2磁盘阵列158

5.6模拟屏设备159

5.6.1一般要求159

5.6.2模拟显示元件160

5.6.3模拟屏的驱动及模拟屏驱动器160

5.6.4模拟屏的总体布置及安装161

5.7大屏幕设备161

5.7.1大屏幕显示屏161

5.7.2大屏幕控制系统164

5.7.3大屏幕屏布置及安装165

5.8控制台165

5.9现地控制单元设备及配置166

5.9.1现地控制单元装置的类型166

5.9.2 LCU的I/O模块及其性能参数166

5.9.3 PLC在LC U的应用及性能参数168

5.9.4微机电量综合测量装置、电能表及变送器173

5.9.5现地控制单元的硬件配置176

5.10卫星同步时钟178

5.10.1同步时钟的时间同步信号输出方式178

5.10.2时间同步信号的传输介质及传输距离179

5.10.3卫星同步时钟的技术参数及选择179

6对电厂设备就地监控系统、继电保护系统的要求182

6.1一般要求182

6.2对励磁系统的要求184

6.2.1接口内容及方式184

6.2.2接口要求184

6.3对调速系统的要求185

6.3.1接口内容及方式185

6.3.2接口要求185

6.4对继电保护系统及断路器控制接线的要求187

6.4.1接口内容及方式187

6.4.2接口及接线要求187

6.4.3断路器控制接线示例189

6.5对电气量测量系统的要求189

6.5.1电气量测量一般要求189

6.5.2电气量测量内容及接口方案190

6.5.3测控装置195

6.6对机组水力机械保护接线的要求196

6.7对机组辅助设备就地控制系统的要求199

6.8对电厂同期系统的要求及接线200

6.8.1同期系统要求及与监控系统接口200

6.8.2机组及开关站同期系统例202

6.8.3微机自动准同期装置204

6.9对厂用电及厂用公共设备的控制要求206

6.9.1高压厂用电系统的接口206

6.9.2与电厂其他公共设备的接口207

7计算机监控系统的电磁兼容209

7.1电磁兼容的一般概念及标准209

7.1.1电磁兼容的一般概念209

7.1.2电磁兼容有关标准210

7.2环境的电磁骚扰度及限值211

7.2.1环境及产生电磁骚扰的基本电磁现象212

7.2.2电磁现象属性及环境的电磁骚扰度212

7.2.3场所位置类别及骚扰度219

7.2.4设备的电磁骚扰度限制221

7.3设备的抗扰度试验要求222

7.3.1一般要求及设备抗扰度评价222

7.3.2静电放电抗扰度试验224

7.3.3射频电磁场辐射抗扰度试验224

7.3.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验226

7.3.5浪涌（冲击）抗扰度试验227

7.3.6射频场感应的传导骚扰抗扰度试验229

7.3.7工频磁场抗扰度试验230

7.3.8脉冲磁场抗扰度试验232

7.3.9阻尼振荡磁场抗扰度试验233

7.3.10交流电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验234

7.3.11振荡波抗扰度试验236

7.3.12 0～150kHz共模传导骚扰抗扰度试验239

7.3.13直流电源输入端口纹波抗扰度试验240

7.3.14三相电压不平衡抗扰度试验241

7.3.15直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验242

7.4工业环境中的设备抗扰度试验243

7.4.1工业环境及抗扰度试验性能判据243

7.4.2工业环境中设备的抗扰度试验要求243

7.5发电厂和变电所的抗扰度245

7.6电厂计算机监控系统的电磁兼容247

7.6.1电厂计算机监控系统的电磁环境247

7.6.2电厂计算机监控系统的抗扰度试验要求248

7.7与电磁兼容相关的电厂设计249

8计算机监控系统性能指标250

8.1实时性250

8.2可靠性251

8.3可维修性251

8.4可用性（可利用率）251

8.5系统的安全性252

8.5.1对操作安全性的基本要求252

8.5.2对通信安全性的基本要求252

8.5.3对硬件、软件和固件设计安全的基本要求252

8.6可扩性253

8.7可变性253

9供电、接地及防雷254

9.1供电254

9.1.1厂控级供电254

9.1.2不间断电源（UPS）255

9.2接地260

9.3防雷261

9.3.1供电系统的防雷261

9.3.2计算机监控系统设备的防雷261

10电缆及光缆262

10.1控制信号电缆的选择262

10.1.1电缆芯的材质、截面、芯数选择及多芯电缆的应用262

10.1.2屏蔽电缆和对绞电缆的选用及屏蔽接地263

10.1.3电缆额定电压的选择264

10.1.4电缆绝缘类型的选择264

10.1.5电缆外护层类型的选择265

10.1.6阻燃电缆、耐火电缆、防火电缆的选择266

10.1.7控制信号电缆型号的命名267

10.2电缆的敷设268

10.3光缆的选择及敷设269

10.3.1光纤的类型及其特征参数269

10.3.2普通光缆及自承式光缆270

10.3.3光缆的选择及敷设273

10.4双绞线及同轴电缆273

10.4.1双绞线273

10.4.2同轴电缆274

11设备布置及场地要求275

11.1计算机监控系统设备的布置275

11.2计算机监控系统设备的场地环境条件276

11.2.1气候环境276

11.2.2电磁环境276

11.2.3振动和冲击277

11.2.4地震277

11.2.5噪声限制277

11.3计算机机房277

11.3.1机房位置选择277

11.3.2机房使用面积、净高、荷重277

11.3.3机房环境条件278

11.3.4火灾报警及消防设施278

11.3.5机房布线278

11.3.6机房的建筑及装饰278

11.3.7静电控制278

11.3.8计算机机房内设备布置及安装279

12梯级调度中心计算机监控系统280

12.1梯级调度中心计算机系统的任务280

12.2梯级调度中心计算机监控系统的功能281

12.2.1数据采集282

12.2.2数据处理及数据库284

12.2.3运行监视及设备不正常处理285

12.2.4控制及调节285

12.2.5人机接口功能及其配置293

12.2.6系统通信294

12.2.7其他功能295

12.3梯级调度中心计算机监控系统结构295

12.3.1总体结构295

12.3.2功能节点配置295

12.3.3对外通信方式及结构296

12.4梯级调度中心计算机监控系统结构示例298

附录A监控系统顺序控制流程示例300

附录B监控系统画面示例303

附录C电厂计算机监控系统硬件配置示例305

附录D几种总线的主要技术性能314

附录E术语及缩略语318

参考文献346