紫金桥组态软件在水电站自动化中的应用

一、概述

　　为了提高电能质量和发电效率，在老式水电站中以常规控制、人工操作为主的控制模式已被计算机监控系统为基础的综合自动化模式所替代，在新建水电站中综合自动化要求得到充分体现，使水电站逐步实现少人值班或无人值班的控制模式。

　　随着计算机网络技术和可编程控制器(PLC)及现场总线技术（Fieldbus）的迅猛发展和日益成熟，性能先进、运行可靠稳定的水电站综合自动化系统得到广泛的应用，逐步替代了传统的继电保护与自动化设备，通过对主设备运行状态参量的实时、快速数字处理，完成故障诊断、保护动作，确保复杂的机组启停控制、变压器保护等系统得以可靠的实现。

　　要真正提高水电站自动化水平和质量，除了硬件还必须有与之相配套的高效、可靠、易用、功能强大的自动化软件。而工业控制组态软件就是可以从可编程控制器、各种数据采集卡的现场设备中实时采集数据、发出控制命令并监控系统运行状态的一种软件包。他能充分利用Windows强大的图形编辑功能，以动画的方式显示监控设备的运行状态，方便地构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据等，为开发者提供了便利的开发平台。

　　监控系统软件是电站的实时监控中心，负责全厂协调和管理自动化设备、历史数据处理及全厂的人机对话。其中历史数据包括各种运行报表、重要设备的运行档案、各种运行参数特征值等；人机对话包括全厂设备的运行监控、事故和故障报警、对运行设备的人工干预及监控系统各种参数的修改和设置等。系统可与上级调度及其它计算机系统等进行通信，远动信息的采集和传送均由站内计算机监控完成，并通过载波、扩频等方式送至上级调度，支持通行通讯规约。

二、电站控制级简介

　　水电站自动化监控系统的监控对象包括水轮机、发电机、变压器、母线、馈电线路、厂用变、开关柜、公用设备等。

　　整个现地控制级完成全站设备的继电保护和水机保护，电气量（模拟量、开关量、脉冲量等）及非电气量（水位、压力、温度、转速等）的采集处理，断路器及部份隔离开关的分合闸控制，水轮发电机组自动程序控制，全站公用设备的运行监视、控制等功能。

三、系统结构

　　紫金桥软件可以用多种通信方式与西门子S7系列PLC连接，如MPI、工业以太网、TCP/IP等，根据需要进行选择合适的通讯方法，紫金桥软件提供各种PLC的驱动软件。

系统结构如图1所示

　　　　图 1  系统软件结构图

　　　　图 2 主监控画面

四、系统功能

此系统结构图能实现以下方面的功能：

　　1 实时数据采集 完成模拟量（电气量、非电气量）、开关量（状态量周期性采集和报警量中断性采集）、 脉冲量等数据采集和处理任务。

　　2 安全运行监视  监控系统监视电站主要机电设备的运行情况，包括：

　　① 运行状态、越限监视：监视主要设备的运行工况、位置和参量；

　　② 过程监视（人机对话）：对主要设备的跳、合闸操作，各电压等级设备运行方式的倒闸操作等过程所经历的主要动作步骤进行监视，在显示器上显示并记录；

　　③ 监控系统异常监视：当监控系统发生故障时给出提示、报警信息。

　　3 通信功能 中控室主机对本站监控系统内通信进行管理和控制，满足监控系统实时性的要求。包括：

　　① 系统时钟同步控制：通过GPS装置和通信模块，实现中控室与单元控制层实现时钟同步。全系统的时钟精度满足系统内最高事件分辨率的要求；

　　② 保护信息接收处理：监控系统以通讯方式（RS232/RS422/RS485）接收并处理由保护屏传送过来的信息，实现报警记录；

　　③ 远方调度端口：监控系统包含RTU功能，软件转换实现，并以通讯方式由主机上送，支持部颁CDT等规约，并可根据需要为用户定制。

　　4 系统诊断和编辑

　　① 系统设备硬件、软件故障诊断：对主用单元、外围设备、通信接口、等设备和系统软件的运行情况进行在线或离线诊断。当诊断出主单元故障时，能自动发出信号并切换到备用单元。当诊断出外围设备故障时能自动切除此设备并发报警信号及显示。

　　② 编辑：软件编辑人员（需拥有超级口令）可以通过主机设备在线或离线方便地进行应用软件、显示画面和数据的编辑、调试、装入、修改和卸除，在线进行上述工作时能保证正常的计算机监控系统运行，功能不受影响。


五、结束语

　　紫金桥软件以其强大的组态功能、友好的人机界面及系统功能的全面开放，使其广泛地应用于各种自动化环境。 基于紫金桥软件的水电站监控系统，实现了对电站的实时控制与调整、安全运行监视、数据采集处理及查询数据通讯、设备运行维护管理等多项功能，提高了生产效率，减少了维护费用，同时具有故障响应及时，操作简单方便，控制过程的模拟逼真，组态画面丰富等特点，具有良好的经济效益和社会效益。