閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

工作內(nèi)容

本工程全部計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的采購、安裝調(diào)試、系統(tǒng)開發(fā)及現(xiàn)場調(diào)試工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)制閘閘門啟閉機(jī)、電氣設(shè)備等的自動控制和監(jiān)測。

監(jiān)控對象

本工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)測對象主要有：1臺主變壓器、高低壓配電設(shè)備、節(jié)制閘啟閉機(jī)及閘門等。

監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要完成1#～7#閘門的集中控制，實(shí)時掌握閘門的工況。

（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用分層分布式控制，分中控室集中控制層、現(xiàn)地控制層。在中控室內(nèi)工程師操作站設(shè)工控機(jī)2臺，互為冗余備用，其中1臺兼做數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于閘門運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲，并在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上預(yù)留光口，以便于未來上級管理調(diào)度系統(tǒng)通信；現(xiàn)地控制層設(shè)閘門現(xiàn)地控制柜控制閘門的工作運(yùn)行情況。中控室集中控制層上位機(jī)與現(xiàn)地層級之間采用光纖星型連接，現(xiàn)地層級通過交換機(jī)接入以太網(wǎng)。

（2）閘門現(xiàn)地PLC控制

閘門現(xiàn)地控制柜內(nèi)配置有可編程控制器（PLC）、液晶觸摸顯示屏、閘門開度荷重一體化顯示儀、I/O機(jī)架、中間繼電器、按鈕、信號燈等元件，可實(shí)現(xiàn)下述功能：

1）可通過PLC現(xiàn)地及遠(yuǎn)程控制閘門啟閉機(jī)的升、降、停；

2）可通過按鈕閘門控制柜硬接點(diǎn)手動控制閘門啟閉機(jī)的升、降、停。

3）可對閘門進(jìn)行升、降、停預(yù)置。

4）閘門開度荷重一體化顯示儀可對閘門的閘門開度、荷重進(jìn)行顯示。

5）對閘門可進(jìn)行機(jī)械或電氣限位保護(hù)。?

系統(tǒng)功能

1總體要求

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對節(jié)制閘設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、以及調(diào)度運(yùn)行管理等工作。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具有如下功能：

（1） 數(shù)據(jù)采集和處理

（2） 監(jiān)視與報(bào)警

（3） 控制與調(diào)節(jié)

（4） 系統(tǒng)自診斷與恢復(fù)

（5） 數(shù)據(jù)記錄與存儲

（6） 人機(jī)接口

（7） 時鐘同步

（8） 數(shù)據(jù)通信

2數(shù)據(jù)采集與處理

（1）監(jiān)控主機(jī)應(yīng)能接收現(xiàn)地控制單元上傳的各類實(shí)時數(shù)據(jù)，包括模擬量、開關(guān)量、電度量、綜合量和SOE事件順序記錄、越復(fù)限事件記錄等。按收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫刷新、報(bào)警登錄；接收上級調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的命令以及接收其它系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)。

（2）現(xiàn)地控制單元應(yīng)能自動采集被控對象的各類實(shí)時數(shù)據(jù)，并在事故或者故障情況時自動記錄事故、故障發(fā)生時刻的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（3）系統(tǒng)應(yīng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理：

應(yīng)對模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波、合理性檢查、工程單位變換、數(shù)據(jù)變化及越限檢測等，并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報(bào)警和報(bào)告；

狀態(tài)數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括光電隔離、硬件及軟件濾波、基準(zhǔn)時間補(bǔ)償、數(shù)據(jù)有效性和合理性判斷，并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報(bào)警和報(bào)告；

事件順序記錄處理應(yīng)記錄各個重要事件的動作順序、事件發(fā)生時間（年、月、日、時、分、秒、毫秒）、事件名稱、事件性質(zhì)，并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報(bào)警和報(bào)告。

（4）系統(tǒng)應(yīng)自動計(jì)算或統(tǒng)計(jì)下列數(shù)據(jù)：

全站開機(jī)臺數(shù)計(jì)算；

單機(jī)及全站當(dāng)班、當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的運(yùn)行臺時數(shù)累計(jì)；

單機(jī)及全站的日、月、年用電量（有功、無功）累計(jì)；

3監(jiān)視與報(bào)警

（1）系統(tǒng)應(yīng)能通過監(jiān)視器或大屏幕對閘門啟閉機(jī)、高低壓配電等主要設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視。

（2）應(yīng)能對閘門開啟和關(guān)閉過程、變配電系統(tǒng)送停電過程、輔助設(shè)備操作的過程等進(jìn)行監(jiān)視；當(dāng)發(fā)生過程受阻時，能給出明確的受阻原因。

（3）應(yīng)在發(fā)生下列異常情況時報(bào)警：

主機(jī)各類溫度越限；

保護(hù)裝置告警、動作；

變壓器溫度過高；

各類控制流程中控制操作失敗信息；

閘門啟閉機(jī)故障；

（4）當(dāng)發(fā)生電氣保護(hù)動作時，能將故障發(fā)生前后的相關(guān)參數(shù)和開關(guān)位置變化按發(fā)生的時間順序記錄下來，并可顯示、打印和存入歷史數(shù)據(jù)庫。

（5）系統(tǒng)應(yīng)能采用發(fā)出聲光信息和窗口顯示信息等方式進(jìn)行報(bào)警。事故報(bào)警音響和故障報(bào)警音響應(yīng)有明顯區(qū)別，聲音可手動或自動解除。報(bào)警信息顯示窗口不應(yīng)被其它窗口遮擋，報(bào)警信息應(yīng)包括報(bào)警對象、發(fā)生時間、報(bào)警性質(zhì)、確認(rèn)時間、消除時間等。應(yīng)用不同的顏色區(qū)分報(bào)警的級別、報(bào)警確認(rèn)狀態(tài)、當(dāng)前報(bào)警狀態(tài)。若當(dāng)前畫面具有該報(bào)警對象，則該對象標(biāo)志（或參數(shù)）應(yīng)閃光及變化顏色，閃光信號應(yīng)在運(yùn)行人員確認(rèn)后方可解除。

（6）應(yīng)能夠在包含某一報(bào)警點(diǎn)的任何一個畫面對該報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)，其它包含該報(bào)警點(diǎn)的畫面也同時被確認(rèn)；若某一已經(jīng)確認(rèn)的報(bào)警再一次發(fā)出報(bào)警時，應(yīng)具備報(bào)警重閃功能，同時以適當(dāng)?shù)娘@示方式標(biāo)明其重復(fù)報(bào)警的次數(shù)。

4控制與調(diào)節(jié)

（1）控制與調(diào)節(jié)的對象

監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下對象的控制與調(diào)節(jié)：

節(jié)制閘：包括閘門啟閉機(jī)等設(shè)備；

配電設(shè)備：包括變壓器、進(jìn)出線相關(guān)的各類斷路器、開關(guān)等；

（2）控制與調(diào)節(jié)的內(nèi)容

各控制對象主要的控制內(nèi)容包括如下：

1） 對主機(jī)的控制與調(diào)節(jié)應(yīng)包括：

閘門的開機(jī)、停機(jī)順序控制；

閘門的緊急事故停機(jī)控制，緊急事故停機(jī)啟動源包括人工命令及事故信號自啟動兩種方式；

2） 對配電設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)應(yīng)包括：

變壓器投、切控制操作；

進(jìn)出線開關(guān)合分操作。

6） 運(yùn)行人員應(yīng)能通過站控級或現(xiàn)地控制單元的人機(jī)接口進(jìn)行控制操作，完成對其它設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)。

（3）控制方式

系統(tǒng)的控制方式分為三級，不同控制方式的切換應(yīng)采用轉(zhuǎn)換開關(guān)等硬件裝置進(jìn)行切換?？刂品绞桨磧?yōu)先級由高至低依次為：

現(xiàn)地手動控制：操作人員在設(shè)備現(xiàn)場通過按鈕或者開關(guān)直接啟動、停止設(shè)備；

現(xiàn)地控制單元控制：操作人員通過設(shè)置在現(xiàn)地控制單元內(nèi)的人機(jī)接口（觸摸屏）啟動、停止設(shè)備，并能監(jiān)視設(shè)備啟動或者停止的過程；

站控級控制：操作人員在中控室內(nèi)通過監(jiān)控主機(jī)發(fā)布啟動/停止設(shè)備的命令至現(xiàn)地控制單元，由現(xiàn)地控制單元完成相關(guān)控制操作。操作員可通過監(jiān)控畫面監(jiān)視設(shè)備的啟動或者停止過程。

5系統(tǒng)自診斷與恢復(fù)

（1）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對自身的硬件及軟件進(jìn)行故障自檢和自診斷功能。在發(fā)生故障時應(yīng)能保證故障不擴(kuò)大，且能在一定程度上實(shí)現(xiàn)自恢復(fù)。監(jiān)控系統(tǒng)自身的故障不應(yīng)影響被控對象的安全。

（2）站控級應(yīng)具有計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、軟件進(jìn)程異常、通信接口、與現(xiàn)地控制單元的通信、與上級調(diào)度系統(tǒng)的通信、與其它系統(tǒng)的通信等故障的自檢能力。當(dāng)診斷出故障時，應(yīng)采用語音、事件簡報(bào)、模擬光字等方式自動報(bào)警。

（3）現(xiàn)地控制單元應(yīng)能在線進(jìn)行硬件自診斷。在線診斷到故障后應(yīng)主動報(bào)警，并閉鎖相關(guān)控制操作?，F(xiàn)地控制單元硬件診斷內(nèi)容應(yīng)包括：

CPU模件異常

輸入/輸出模件故障

輸入/輸出點(diǎn)故障

接口模件故障

通信控制模件故障

電源故障

（4）監(jiān)控系統(tǒng)在進(jìn)行在線自診斷時不應(yīng)影響系統(tǒng)的正常監(jiān)控功能。

（5）對于冗余設(shè)備，當(dāng)主用設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)應(yīng)自動、無擾動地切換到備用設(shè)備。對于冗余的通信系統(tǒng)，應(yīng)自動切換到備用通道。

（6）硬件系統(tǒng)在失電故障恢復(fù)后，應(yīng)能自恢復(fù)運(yùn)行；軟件系統(tǒng)在硬件及接口故障排除后，應(yīng)能自恢復(fù)運(yùn)行。

6數(shù)據(jù)記錄與存儲

（1）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對采集及處理過的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中任何一個實(shí)時模擬量數(shù)據(jù)（原始輸入信號或中間計(jì)算值）進(jìn)行連續(xù)記錄。記錄的時間間隔（分辨率）可以根據(jù)需要設(shè)置，最小時間間隔可達(dá)到1s。記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)支持實(shí)時趨勢曲線顯示，能夠在實(shí)時趨勢曲線上選擇顯示任何一個點(diǎn)的數(shù)值和時間標(biāo)簽。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)建立歷史數(shù)據(jù)庫，能夠存儲系統(tǒng)中主要的輸入信號（模擬量和開關(guān)量）以及重要的中間計(jì)算數(shù)據(jù)。記錄的時間間隔（分辨率）可以根據(jù)需要設(shè)置，最小時間間隔可達(dá)到1s。若以1s 的采樣周期存儲，系統(tǒng)最少應(yīng)能夠存儲30天的歷史數(shù)據(jù)，作為整個監(jiān)控的公用數(shù)據(jù)庫。

（3）歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄與存儲應(yīng)滿足用戶對歷史數(shù)據(jù)的多種檢索方式，如歷史趨勢曲線、日報(bào)表、月報(bào)表、事件查詢等。

（4）歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動清理、備份等功能。包括可通過程序設(shè)置完成過期數(shù)據(jù)的自動清理；能夠定期或在存儲介質(zhì)空間占用率大于一定值，以一定的方式提醒運(yùn)行人員將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至外部存儲介質(zhì)，或可自動轉(zhuǎn)存到外部存儲介質(zhì)上。

（5）歷史數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)包括如下：

1）電氣量及非電氣量：

各種事故和故障記錄；

變壓器溫度；

閘門運(yùn)行狀態(tài)、開度；

等等。

2）狀態(tài)輸入量：

斷路器合分狀態(tài)；

手車工作位置、試驗(yàn)位置；

配電設(shè)備斷路器、刀閘合分狀態(tài)；

開關(guān)電氣閉鎖狀態(tài)；

等等。

4）其它各類運(yùn)行、操作信息：

控制操作信息：應(yīng)對啟閉機(jī)、配電設(shè)備的各類控制及調(diào)節(jié)操作信息（包括控制命令啟動、控制過程記錄、控制結(jié)果反饋）進(jìn)行記錄，記錄信息包括操作時間、操作內(nèi)容、操作人員信息等；

定值變更信息：應(yīng)對所有的定值（設(shè)定值、限值等）變更情況進(jìn)行記錄，記錄信息包括變更時間、變更后的值等；

狀態(tài)量變位信息：應(yīng)對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生的狀態(tài)量動作、復(fù)歸等變位信息進(jìn)行記錄，記錄信息包括變位發(fā)生時間、內(nèi)容及特征數(shù)據(jù)等；

故障和事故信息：應(yīng)對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生的各類故障和事故信息進(jìn)行記錄，記錄信息包括故障和事故的發(fā)生時間、性質(zhì)及特征數(shù)據(jù)等；

參數(shù)越復(fù)限信息：應(yīng)對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)越復(fù)限情況進(jìn)行記錄及統(tǒng)計(jì)，記錄信息包括越復(fù)限發(fā)生的時間、內(nèi)容及特征數(shù)據(jù)等；

自診斷信息：對系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各類自診斷信息進(jìn)行記錄，記錄信息包括自診斷信息的發(fā)生時間、性質(zhì)及特征數(shù)據(jù)等。

7人機(jī)接口

本系統(tǒng)均通過站控級工程師/操作員工作站或現(xiàn)地LCU接口設(shè)備完成畫面顯示、打印制表、設(shè)置參數(shù)及操作控制等人機(jī)聯(lián)系功能。

（1）站控級運(yùn)行人員控制操作臺基本功能及操作要求

作為工程運(yùn)行人員監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行的主要手段，運(yùn)行人員與本系統(tǒng)的交互作用將通過運(yùn)行人員控制操作臺使用LCD、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)或跟蹤球等來實(shí)現(xiàn)。

（2）屏幕顯示畫面的編排

屏幕顯示畫面的編排應(yīng)至少具有時間顯示區(qū)、畫面靜態(tài)及動態(tài)信息主顯示區(qū)、報(bào)警信息顯示區(qū)、人機(jī)對話顯示區(qū)。

（3）畫面圖符及顯示顏色要求

上述各類畫面中的圖形符號及顯示顏色要求應(yīng)至少滿足以下要求：

1）電氣接線圖中相關(guān)電氣設(shè)備圖形符號應(yīng)滿足《水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》要求，各電壓等級的顏色應(yīng)符合NDGJ8-89有關(guān)規(guī)定。

2）電氣接線圖中機(jī)組、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等的圖符動態(tài)刷新顏色應(yīng)滿足：

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)：粉紅色

設(shè)備停機(jī)備用狀態(tài)：黃色

斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)合閘狀態(tài)：紅色

斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)分閘狀態(tài)：綠色

3）與操作顯示信息顏色要求如下。

報(bào)警事故信息：紅色

報(bào)警故障信息：黃色

狀態(tài)復(fù)歸信息：白色

操作信息：綠色

4）刷新顏色要求如下。

?參數(shù)正常：綠色

參數(shù)越限：紅色（或閃光）（越上極限或下極限）；黃色（越上限或下限）

（4）監(jiān)控系統(tǒng)控制操作命令輸入應(yīng)滿足下列要求：

運(yùn)行人員通過鍵盤或鼠標(biāo)除進(jìn)行選擇畫面和屏幕管理操作之外，為完成相應(yīng)技術(shù)條款的操作控制任務(wù)，功能設(shè)計(jì)上應(yīng)采取以下技術(shù)措施，但不限于此。

1）控制操作應(yīng)首先調(diào)用有關(guān)畫面進(jìn)行對象選擇，被選中的控制對象應(yīng)突出顯示，經(jīng)運(yùn)行人員確認(rèn)后方可執(zhí)行有關(guān)控制操作；

2）被控對象的選擇和控制操作只能在同一操作計(jì)算機(jī)上進(jìn)行；

3）控制操作的人機(jī)接口應(yīng)充分利用具有被控對象的顯示畫面、操作按鍵及操作對話區(qū)三者相結(jié)合的方式，操作過程中應(yīng)有必要的可靠性校核及閉鎖功能；

4）控制操作的執(zhí)行過程應(yīng)能清晰、直觀及動態(tài)的反應(yīng)在相關(guān)畫面上；

5）監(jiān)控系統(tǒng)可提供對高壓系統(tǒng)開關(guān)、低壓系統(tǒng)開關(guān)等設(shè)備的直接控制操作界面，供系統(tǒng)調(diào)試或者緊急情況下使用，但能使用這個操作界面的操作員必須擁有最高級別的操作權(quán)限。

（5）各種參數(shù)的設(shè)置或修改

（6）報(bào)警處理

1）監(jiān)控對象達(dá)到事故或故障狀態(tài)時，應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警音響和信息。報(bào)警音響應(yīng)將事故和故障區(qū)別開來，聲音應(yīng)能手動或自動解除。

2）顯示信息應(yīng)在當(dāng)前畫面上顯示報(bào)警語句，報(bào)警語句應(yīng)說明報(bào)警對象、報(bào)警性質(zhì)和報(bào)警時間，其顯示顏色應(yīng)隨報(bào)警信息類別而改變。若當(dāng)前畫面具有該報(bào)警對象，則該對象標(biāo)志（或參數(shù)）閃光及其顏色變化。閃光信號應(yīng)在運(yùn)行人員確認(rèn)后方可解除。

3）確認(rèn)的誤報(bào)警，運(yùn)行人員可退出該報(bào)警點(diǎn)。

（7）命令無效和刪除

1）任何人機(jī)聯(lián)系請求無效時應(yīng)顯示出錯信息。

2）任何操作命令在執(zhí)行到某一步時，如不進(jìn)行下一步操作（在執(zhí)行之前）則應(yīng)能自動刪除或人工刪除。

（8）制表打印與記錄

主要包含各類操作記錄、各類事故及故障記錄、各類運(yùn)行報(bào)表打印、各類曲線打印、各類趨勢曲線記錄、事故追憶及相關(guān)量記錄、各種典型操作票、畫面拷貝等。這些報(bào)表和記錄應(yīng)能自動（定時、隨機(jī)）或由運(yùn)行人員在上位機(jī)上選擇和控制打印機(jī)打印。

（9）現(xiàn)地LCU基本功能要求

現(xiàn)地LCU基本功能要求如下，但不限于此。

運(yùn)行人員應(yīng)能在現(xiàn)地LCU上的功能按鈕或觸摸屏選擇測量或控制。

現(xiàn)地LCU上應(yīng)具有中控室控制和現(xiàn)地控制兩者的切換功能，在處于現(xiàn)地控制方式時，中控室控制方式應(yīng)不起作用，但不應(yīng)影響數(shù)據(jù)采集和傳送到中控室上位機(jī)。

應(yīng)能在現(xiàn)地LCU上通過觸摸屏對有關(guān)參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置和修改。

功能按鈕或觸摸屏的操作應(yīng)做到安全、可靠和簡便。

8數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信分為三類：

站內(nèi)設(shè)備通信：本系統(tǒng)與其它智能測控設(shè)備之間的通信；

本系統(tǒng)與站內(nèi)其它系統(tǒng)的通信：包括與機(jī)組在線監(jiān)測裝置的通信、與視頻監(jiān)控系；統(tǒng)通信、與信息管理系統(tǒng)的通信等；

本系統(tǒng)與上級調(diào)度系統(tǒng)之間的通信：與上級調(diào)度系統(tǒng)通信。

9時鐘同步

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)通過配置的時鐘同步設(shè)備，實(shí)現(xiàn)站控級計(jì)算機(jī)設(shè)備、現(xiàn)地控制單元、微機(jī)保護(hù)設(shè)備的時鐘同步。其中：

站控級計(jì)算機(jī)設(shè)備采用與時鐘同步設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信（串行口或網(wǎng)絡(luò)接口）的方式獲取秒級精度的時鐘信號；

現(xiàn)地控制單元采用與站控級監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信（網(wǎng)絡(luò)接口）的方式獲取秒級精度的時鐘信號，并通過時鐘同步設(shè)備輸出的硬對時或編碼對時信號獲取毫秒級精度的時鐘信號；

微機(jī)保護(hù)設(shè)備采用與現(xiàn)地控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方式獲取秒級精度的時鐘信號，并通過時鐘同步設(shè)備輸出的硬對時或編碼對時信號獲取毫秒級精度的時鐘信號。

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