浏阳市中科模型发展有限公司
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水轮发电机组监控系统模拟装置
本产品为大型动态仿真模拟装置，提供220V的电源可实际通水实验，演示全过程与现实中的水轮发电机组发电过程完全相符，实验时，只需触摸屏计算机操控，学员既可直接观察水轮发电机组的各部分形状与动态，又可观察到水流通过各部分时的状态，可真实发电并通过计算机演示实时数据。为教学和培训的得力的助手，实验研究的可靠仪器。
系统参数说明：
能够展示水轮机本体结构，能通过切割磁力线真实发电，并且模拟水电厂中央控制室对设备进行监控。可展示出水轮发电机组的本体结构原理，并能实现水力发电厂中央控制室部分监控功能。系统能真实地发出电能。通过界面对机组各重要参数进行实时监控、测量的实验。
1、系统参数要求：
（1）系统应能够采集水轮机各种重要数据，例如：电流、电压、转速、开度等，并进行实时监控；
（2）系统具备模拟正常开停机流程功能；
（3）系统具备水轮机事故停机跳闸演练功能；
（4）系统可控部分必须为计算机监控系统留有控制接口（硬接线方式），以方便计算机监控系统的接入；计算机监控系统必须实现对机组调速器、励磁、筒阀、事故门等重要设备的控制功能；
（5）系统采用工业PLC加PC机组成整套监控系统，利用PLC采集数据并执行相应指令，利用PC机进行相关的数据处理及发出操作命令，并作为人机接口进行可视化仿真水轮发电机组的自动控制。
2、监控系统总体结构：
监控系统由控制单元和主控计算机组成；主控计算机与控制单元中的监控单元和保护单元通过总线通信，控制单元中的PLC 通过接口与主控计算机通信。它由发电机监控单元、发电机保护单元和PLC 机组控制单元组成，控制单元用触摸屏作人机界面。
水轮发电机组自动控制的基本任务，给出了控制程序的总体结构，和机组开机、停机、事故与故障处理、调相与发电运行的相互切换的流程图，根据它们设计出了开关量控制程序。介绍了触摸屏的工作原理、触摸屏画面设计的基本思路、画面切换关系图和各画面的功能，并给出了主要的画面。
智能控制器加上现场总线技术是现地控制单元，现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。它具有系统开放性、互操作性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性和对现场环境的适应性。针对水电站被控对象分散的特点，现场总线将分散在现场的智能仪表、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体，提高了系统的自治性和可靠性。
以PLC为核心的水轮发电机组监控柜的基本功能和基本结构。完成机组监控柜的总体设计，设计PLC 的控制程序、通信程序和人机界面（触摸屏）的画面，并对程序进行调试。
机组监控柜有下述功能：
(1) 采集机组运行的电气参数、开关状态、水轮机组及励磁屏、调速器、辅机的运行状态及事故、故障信号、非电模拟量等数据。
(2) 显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障信息、控制参数及保护整定值等。
(3) 根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组的启动、合灭磁开关、启励、调压、调频、准同期并车、有功功率和无功功率的闭环调节、甩负荷、停机等控制。
(4) 机组的事故、故障处理。发生机组机械事故和电气事故时，根据不同的事故类型，采取减负荷停机、甩负荷紧急停机和关进水口闸门等措施。出现故障时发出相应故障报警信息。
(5) 实现 PLC与主控计算机的通信，将机组运行的各种数据信息上传给计算机；接收主控计算机下传的控制命令和参数修改命令。
主控计算机通信口接控制单元中的监控和保护单元。机组通过接口与主控计算机通信，用发电机主保护单元实施发电机保护，发电机监控单元完成发电机监控。
3、主控计算机的功能：
① 数据采集功能：
经通信读入机组LCU 所采集的发电机运行状态、运行参数、水机自动化元件、调速器、励磁装置和辅机的运行状态、事故故障等数据与信息，以及机组保护装置的采样值及保护动作信息等数据。
② 数据处理功能：
对各现地单元传送来的数据及状态信息进行滤波与合理性判别，完成规定的统计和运算处理，形成各种统计报表与曲线，以实时和历史数据库的形式存储在硬盘内，供本机显示和打印，有些数据可以作为电站调节和控制的依据。
③ 显示功能 ：
1) 实时数据显示：显示电站主接线、各设备运行状态和运行参数。
2) 统计报表显示：显示各种统计报表和运行曲线。
3) 事故及参数越限显示：显示事故参数或越限参数的越限值、复限值等内容。
4) 自检信息显示：显示各单元的自检信息。
5) 操作提示显示：以中文菜单的方式显示对电站各设备操作方法的提示；
6) 整定值显示：显示电站各设备的保护整定值，各种运行参数的越限、复限值，以及各种控制参数。
④ 控制功能：
根据键盘命令通过通信发出的命令，实时地向监控柜发布开机、停机、负荷调节等控制命令，实现对机组的人工或自动控制。
⑤信号功能：
当出现电站事故、运行参数越限、复限或出现系统设备故障时，自动报警并记录现场数据。
⑥ 参数修改功能：
可经主控计算机键盘修改监控柜设备的保护整定值及控制参数，经通信传到相应单元，由相应单元写入自己的定值存储区。
⑦调度终端功能 ：
主控计算机设有通信接口。经调制解调器和电力线载波或X线通信。能将本机组各设备的信息上传，也可以接收对电站的调度命令，完成机组负荷调节等。
⑧主控层的监控软件
主控计算机的监控软件是 Windows 操作系统下的X组态软件，系统的硬件配置和功能配置等均通过组态完成。组态操作非常简单。
水轮发电机组监控系统模拟装置
