水电厂辅机监控系统设计方案与实现.docVIP

水电厂辅机监控系统的设计与实现 1??引言 ??? 目前，我国小型水电站的自动化水平仍处于比较落后的状态，尤其是坐落于偏远山区的小型水电站，这些小型水力发电厂都受到地理条件、经费等因素的限制，发电厂房和变电站的视频监控、动态监测和综合报警等系统，一般都是分步、分批建设实施，这样使得各个系统独立运行，每套系统都需要独立的管理人员，难以做到多系统的综合监控、集中管理，导致整体系统效率比较低，系统运行成本增加。此外，水电厂的辅助设备，包括机组顶盖水位控制、高压气机、低压气机、漏油泵、闸门等，在发电过程中都承担重要作用。但是这些设备分布比较分散，平时主要依靠运行人员对这些设备进行巡检。这不仅工作量很大，并且没有实时数据监控，难以及时发现设备运行中的故障。 ???? 为此，本文设计并实现了一套以水电厂辅助设备的监控为主，包括动力环境监测、综合报警处理和门禁控制信息的计算机监控系统。该系统有效解决了上述问题，实现了一套专用平台软件统一管理所有辅助设备。 ? 2??系统分析与设计 2.1 系统需求 ??? 为了改善当前的辅助设备控制方式，优化辅助设备运行环境，减轻运行人员的巡检工作量，实行更人性化的现代科学技术管理模式，小型水电厂要求设计出一套界面友好、有较强的可操作性、较先进的控制方式、能实时运行、具有较好稳定性、较强的抗电磁干扰和防雷能力、本身故障缺陷少的辅助设备计算机监控系统。 2.2 方案设计 ??? 为了能及时发现运行中的辅助设备缺陷，只有把辅助设备运行的当前状况、运行数据实时上传至中控室，运行人员根据中控室监控画面来了解设备运行中的技术参数、并根据这些技术参数来判断设备运行情况是否正常，从而做出相应的技术措施，这样既实现了集中监控又减轻了运行人员的设备巡检压力。因此该辅助设备监控系统应以辅助设备监控为主，辅以动力环境监测、综合报警处理和门禁控制信息。所设计的辅助设备监控系统总体结构框图如图1所示。 ??? 在图1中，采用西门子s7-200系列的plc作为现场控制器对现场设备进行控制、数据采集、故障告警信息等处理，各个s7-200通过profibus总线与中心控制器s7-300相连。在profibus总线上还带有安装有西门子wincc软件的工控机作为人机界面部分。现场控制器s7-200与现场各个设备之间的通信采用rs485总线。为了有效保护辅助设备的正常运行，不被雷电破坏，在辅助设备两端的485总线入口处加装专用的485信号防雷器，保证辅助设备的安全性与可靠性。由于现场的各个辅助设备实际都通过profibus总线连接到人机界面上，因此当其中任何一台设备出现故障时，都可以通过在人机界面上运行的wincc实时显示出来，这样操作人员就能及时对故障信息采取措施，从而大大地优化了设备运行，提高了工作效率。此外，监控系统还结了专业的环境监控设备和报警设备，并接入了门禁系统，加强了对变电站进出人员的管理。 ? 3??系统实现 3.1 监控系统网络结构设计 ??? 监控系统采用全开放式分布式网络结构，由管理层和控制层组成。管理层包括中央控制室，主要负责完成过程控制、状态监控、数据采集、故障报警处理等功能，是计算机监控的核心部分。控制层包括弧形闸门、高、低压气机plc站、顶盖水泵plc站、生活水泵漏油泵、压油泵plc站、坝腔排水泵plc站、回油泵、漏油泵plc站，分别对厂内辅助设备及监测点进行控制、监测、采集信号，并将有关水电厂的辅助设备运行情况上传至中央控制室，同时接受中控室上位机的远程调度命令[2]。 3.2管理层设计 ??? 水电厂辅助设备计算机监控系统管理层设备由1台用于水电厂辅助设备中央监控室并兼作操作站计算机的服务器、1台彩色打印机和1台激光打印机组成。操作站为水电厂辅助设备计算机监控系统全分布式结构中的智能控制设备，由它实现全厂辅助设备计算机监控系统与各辅助设备的接口来完成监控系统对各辅助设备的监控。为了保证较高的可靠性、较强的抗干扰性，服务器采用ibm的专业服务器。服务器采用windows 2000个人版本操作系统，配备遵循profibus工业网络通讯协议[2]。监控系统组态软件采用西门子wincc软件。采用sql server 数据库工具，用于采集与存储监控计算机检测的主要数据[3]。 ??? 水电厂辅助设备中央监控室可显示的组态画面包括：“主画面”、“设备状态监控画面”、“设备运行监控数据及运行曲线画面”、“报警图表画面”。主画面显示操作索引，引导远程操作和实时监控操作；设备监控画面显示设备的运行情况(起动运行状态，停止状态，运行数据)；设备运行监控数据及运行曲线画面显示有关设备的运行参数，如：电流、电压、油位、油压、水位、水压、温度等，及其运行趋势曲线棒图；报警画面显示设备运行中的报警信息。因此中央控制室可对系统的所有辅助设