第二部分應(yīng)用技術(shù)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)是一門應(yīng)用型科學(xué)，它在應(yīng)用中發(fā)展，在發(fā)展中應(yīng)用。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在水電站的應(yīng)用中形成了多種結(jié)構(gòu)類型和多個(gè)結(jié)構(gòu)層次的監(jiān)控系統(tǒng)。在后面的介紹中，首先介紹監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，然后在此基礎(chǔ)上，逐步對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)縱向?qū)哟芜M(jìn)行剖析，包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，最后介紹幾個(gè)具有橫向特性的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，如水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、水電站微機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)等。第4章水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總述水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第3章已經(jīng)介紹了水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)水電站的不同情況對(duì)各種基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和擴(kuò)充，形成符合水電站自身要求的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。4.1.1總體結(jié)構(gòu)概述現(xiàn)有的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有兩種：集中式監(jiān)控系統(tǒng)和分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。集中式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，它由一臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)人機(jī)接口和遠(yuǎn)動(dòng)功能。分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，它由上往下可分為電站主控層、通信網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)地控制單元層（LCU）三個(gè)層次，電站主控層由工作站、操作臺(tái)和GPS同步時(shí)鐘等設(shè)備組成；通信網(wǎng)絡(luò)層由各種通信設(shè)備和通信接口組成；現(xiàn)地控制單元層由PLC、現(xiàn)地工業(yè)控制微機(jī)（簡(jiǎn)稱現(xiàn)地工控機(jī)）以及現(xiàn)地智能化設(shè)備等組成。電站主控層和現(xiàn)地控制單元層由通信網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行聯(lián)接而構(gòu)成完整的水電站計(jì)算機(jī)分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。本章將在后面詳細(xì)介紹電站主控層和現(xiàn)地控制單元層的結(jié)構(gòu)與工作原理，對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)層詳見第7章。集中式監(jiān)控系統(tǒng)一般在總裝機(jī)容量小于2000ｋＷ的小型水電站中應(yīng)用較多，如某電站有兩臺(tái)機(jī)組，采用集中式監(jiān)控系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示。該系統(tǒng)采用一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電站的測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)動(dòng)等功能，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)的投入，造價(jià)便宜，但一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)電站的運(yùn)行受到重大影響，甚至影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全。隨著計(jì)算機(jī)和PLC的性能和可靠性的不斷提高，價(jià)格的不斷下降，而電網(wǎng)和電站對(duì)安全性要求的提高，集中式監(jiān)控系統(tǒng)有不斷被分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)所替代的趨勢(shì)。圖4-1集中式監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖目前，總裝機(jī)容量為2000kW及以上的水電站多采用分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)，如某電站有兩臺(tái)機(jī)組，采用分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)，則其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-2所示。該系統(tǒng)的電站主控層由2臺(tái)計(jì)算機(jī)作操作員工作站，并實(shí)施打印與報(bào)警等功能，保存歷史數(shù)據(jù)；由1臺(tái)計(jì)算機(jī)作為通訊工作站，完成與遠(yuǎn)程調(diào)度中心的通信；并設(shè)1臺(tái)計(jì)算機(jī)作為培訓(xùn)工作站，完成員工技能和操作的培訓(xùn)。隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展，電站主控層主要采用功能集中式的結(jié)構(gòu)形式，即電廠控制的功能集中于2臺(tái)操作員工作站，而與遠(yuǎn)程調(diào)度中心的通信集中于1臺(tái)通訊工作站?，F(xiàn)地控制單元(LCU)層主要包括機(jī)組LCU、公用設(shè)備LCU和升壓站LCU?，F(xiàn)地控制單元的結(jié)構(gòu)普遍采用現(xiàn)地工控機(jī)(IPC)＋可編程控制器(PLC)＋自動(dòng)化裝置的形式?，F(xiàn)地工控機(jī)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)處理、控制操作、歷史事件記錄、報(bào)警、人機(jī)聯(lián)系、與電站主控層計(jì)算機(jī)通信以及與自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)系的功能。PLC主要承擔(dān)機(jī)組順序操作和數(shù)據(jù)采集等功能。自動(dòng)化裝置包括：微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)同期裝置、智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x、溫度巡檢裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置與微機(jī)測(cè)速裝置以及微機(jī)保護(hù)裝置等。這些自動(dòng)化裝置可以獨(dú)立運(yùn)行，也可與機(jī)組現(xiàn)地控制單元層的工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、接收指令和反饋信息。 總之，水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用何種結(jié)構(gòu)，由水電站的可靠性要求、安全性要求、造價(jià)要求以及功能要求等諸多因素綜合考慮所決定。圖4-2分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.1.2電站主控層結(jié)構(gòu) 由于集中式監(jiān)控系統(tǒng)沒有電站主控層和現(xiàn)地控制單元層之分，所以這里介紹電站主控層結(jié)構(gòu)是針對(duì)分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)而言的。電站主控層一般由多個(gè)工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、語(yǔ)音報(bào)警設(shè)備、模擬返回屏、衛(wèi)星同步時(shí)鐘（GPS）以及防雷保護(hù)設(shè)備等組成，它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳圖如圖4-3所示。電站主控層的工作站按其功能和作用不同，可分為操作工作站、通訊工作站和培訓(xùn)工作站等。操作工作站對(duì)整個(gè)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、在線及離線計(jì)算、各圖表及曲線生成、事故故障信號(hào)分析處理等，同時(shí)供運(yùn)行值班人員使用，它具有圖像顯示、全廠運(yùn)行監(jiān)視和控制、發(fā)布操作控制命令、定值修改、設(shè)定與變更工作方式等功能。全站所有的操作控制都可以通過鼠標(biāo)器及鍵盤實(shí)現(xiàn)，通過顯示器可以對(duì)全站的生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行作實(shí)時(shí)監(jiān)視，并取得所需的各種信息。通訊工作站設(shè)在中控室，遠(yuǎn)動(dòng)所需的各種信息量可以直接由通訊工作站經(jīng)調(diào)制解調(diào)器上光纜發(fā)送，同時(shí)通訊工作站可預(yù)留將來(lái)與其他系統(tǒng)（如水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)）交流信息的通道。培訓(xùn)工作站上一般安裝有多個(gè)培訓(xùn)軟件，如學(xué)習(xí)軟件、正常操作軟件、事故處理軟件、監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)訓(xùn)練軟件、順控流程的離線調(diào)試軟件和學(xué)員成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)軟件等。這些培訓(xùn)軟件可使電站運(yùn)行和維護(hù)人員通過交互式培訓(xùn)、學(xué)習(xí)并掌握對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的操作和對(duì)電站運(yùn)行以及事故處理等方面的知識(shí)。電站主控層工作站一般由工控機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和打印機(jī)等設(shè)備組成。顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)以及其他等設(shè)備一般放在一個(gè)操作臺(tái)上，我們稱之為控制臺(tái)。控制臺(tái)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由工作站中的人機(jī)接口等設(shè)備組成的操作和控制平臺(tái)。圖4-3電站主控層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳圖4.1.3現(xiàn)地控制單元層結(jié)構(gòu)現(xiàn)地控制單元層也是針對(duì)分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)而言，它一般由現(xiàn)地工控機(jī)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線、微機(jī)調(diào)速器、溫度巡檢、微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)同期裝置、智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x以及其他智能設(shè)備組成?，F(xiàn)地控制單元的PLC和工控機(jī)完成機(jī)組的順序控制、監(jiān)視和調(diào)節(jié)功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理。PLC與電站主控層的工控機(jī)脫離聯(lián)系時(shí)，能通過一體化工控機(jī)的人機(jī)接口或操作開關(guān)而獨(dú)立工作。升壓站及公用設(shè)備控制單元的PLC和現(xiàn)地工控機(jī)主要負(fù)責(zé)主變、線路和廠內(nèi)公用設(shè)備（如高/低壓氣機(jī)、球閥油泵、集水井排水泵、廠用電系統(tǒng)）等設(shè)備的控制和監(jiān)視，并完成數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理功能。圖4-4即為某水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳圖。圖4-4現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)詳圖由于現(xiàn)地控制單元的自動(dòng)化裝置種類繁多，在工程上一般把這些裝置集中放置在柜子中，稱為L(zhǎng)CU屏，如圖4-5即為某電站分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)詳圖。從圖中可以看出，該電站有兩臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組有兩個(gè)LCU屏（A柜和B柜），外加公用設(shè)備有兩個(gè)LCU屏（A柜和B柜），共六個(gè)LCU屏。在機(jī)組LCU屏（A柜）中放置了微機(jī)同期裝置和智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x；在機(jī)組LCU屏（B柜）中放置了剪斷銷信號(hào)器、溫度巡檢裝置、手動(dòng)同期裝置、變送器和雙供電源等設(shè)備；有些不能放置在柜子中的裝置如微機(jī)調(diào)速器、勵(lì)磁裝置、微機(jī)測(cè)速裝置以及微機(jī)保護(hù)裝置等，其數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)地工控機(jī)進(jìn)行連接，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。公用LCU（A柜）放置了微機(jī)同期裝置和智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x等；公用LCU（B柜）放置了手動(dòng)同期裝置、變送器和雙供電源等；有些不能放置在柜子中的公用智能化設(shè)備如變壓器保護(hù)裝置和線路保護(hù)裝置等，其數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)地工控機(jī)進(jìn)行連接，并與上位機(jī)進(jìn)行通信。圖4-5分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)詳圖4.2水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理本節(jié)主要介紹水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的電站主控層和現(xiàn)地控制單元層的工作原理。4.2.1電站主控層的工作原理在水電站主控層安裝有水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)、上位機(jī)（工作站中的工控機(jī)）軟件系統(tǒng)和人機(jī)接口界面等?，F(xiàn)地控制單元層的數(shù)據(jù)首先采集進(jìn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，一方面，上位機(jī)軟件根據(jù)設(shè)定的時(shí)間，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)定時(shí)訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，并定時(shí)刷新人機(jī)接口界面（如每5s刷新一次），這樣便于操作運(yùn)行人員了解整個(gè)電站的運(yùn)行情況；另一方面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可以由歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)進(jìn)行管理，操作運(yùn)行人員可以依次通過人機(jī)接口界面、上位機(jī)軟件和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、修改和查詢等操作。此外，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)可以通過上位機(jī)中的遠(yuǎn)程通訊軟件與電網(wǎng)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。電站主控層的工作原理簡(jiǎn)圖參見圖4-6。圖4-6電站主控層的工作原理簡(jiǎn)圖4.2.2現(xiàn)地控制單元層的工作原理水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元主要包括機(jī)組現(xiàn)地控制單元和升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元。機(jī)組現(xiàn)地控制單元主要完成對(duì)水電站水輪發(fā)電機(jī)組的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，而升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元主要完成對(duì)升壓站以及公用設(shè)備的計(jì)算機(jī)監(jiān)控。目前在水電站中廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元是以可編程序控制器（PLC）和工控機(jī)為控制核心的。PLC的輸入輸出原理如圖4-7所示。從圖可知，PLC一般由CPU、開關(guān)量輸入單元（DI）、模擬量輸入單元（AD）、開關(guān)量輸出單元（DO）、模擬量輸出單元（DA）、脈沖量輸入單元、脈沖量輸出單元、電源單元以及通訊接口單元等組成。開關(guān)量輸入單元（DI）采集機(jī)組各種開關(guān)（ON/OFF）信號(hào)，如事故信號(hào)、斷路器分合信號(hào)以及重要繼電保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)等；模擬量輸入單元（AD）采集電站的電壓、電流、水壓、油壓、水位等模擬信號(hào)，如機(jī)組勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、調(diào)速器油壓、蝸殼水壓等；開關(guān)量輸出單元（DO）用來(lái)執(zhí)行各類操作控制指令，如機(jī)組的自動(dòng)開停機(jī)控制、事故緊急停機(jī)控制等；模擬量輸出圖4-7PLC的輸入輸出原理簡(jiǎn)圖圖4-8機(jī)組現(xiàn)地控制單元的工作原理簡(jiǎn)圖單元（DA）用來(lái)執(zhí)行各類調(diào)節(jié)指令，如機(jī)組有功和無(wú)功的調(diào)節(jié)、發(fā)電機(jī)出口電壓的調(diào)整、系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)等。由于PLC通訊單元的RS-485或RS-232通訊接口只能與上位機(jī)進(jìn)行串行通訊，而不能通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，所以PLC對(duì)各種采集的信號(hào)通過程序進(jìn)行分析和處理后，需要經(jīng)現(xiàn)地工控機(jī)上網(wǎng)，最終把數(shù)據(jù)傳送到電站主控層的上位機(jī)。由于PLC的模擬量輸入單元價(jià)格比較貴，因此可以采用PLC的模擬量輸入單元和現(xiàn)地工控機(jī)的微機(jī)裝置共同采集模擬量信號(hào)，以減少PLC的模擬量輸入單元的投資?，F(xiàn)地工控機(jī)一般接顯示器或觸摸屏作為現(xiàn)地控制的人機(jī)接口。圖4-8即為某水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元工作原理簡(jiǎn)圖。圖4-8機(jī)組現(xiàn)地控制單元的工作原理簡(jiǎn)圖4.2.2.1機(jī)組現(xiàn)地控制單元機(jī)組現(xiàn)地控制單元主要由現(xiàn)地工控機(jī)、可編程序控制器（PLC）、微機(jī)調(diào)速器、智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x、溫度巡檢儀、微機(jī)同期裝置、微機(jī)保護(hù)裝置等組成。這些設(shè)備完成了水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)量、控制與調(diào)節(jié)及保護(hù)等功能。（1）水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)量水輪發(fā)電機(jī)組的測(cè)量包括電量參數(shù)的測(cè)量和非電量參數(shù)的測(cè)量，電量參數(shù)的測(cè)量又包括交流電參數(shù)的測(cè)量和直流電參數(shù)的測(cè)量。1）電量參數(shù)的測(cè)量早期電參數(shù)的測(cè)量由各種電量變送器，經(jīng)過遠(yuǎn)程終端采集單元（RTU）的A/D采集板采集和預(yù)處理后傳給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由于電量變送器存在溫漂和零漂，需要定期校驗(yàn)，并且具有監(jiān)測(cè)精度不高、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜和運(yùn)行維護(hù)困難等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和智能儀表技術(shù)的快速發(fā)展，智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x廣泛應(yīng)用于電站、機(jī)械和化工等領(lǐng)域。在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x逐步代替了電量變送器的使用。早期的智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x主要用來(lái)測(cè)量發(fā)電機(jī)組的交流電參數(shù)，包括輸出電壓、輸出電流有效值、有功功率有效值、無(wú)功功率有效值、有功電度、無(wú)功電度頻率以及其他交流電參數(shù)。隨著微電子技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展，智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x除了能測(cè)量發(fā)電機(jī)組的交流電參數(shù)以外，還可以測(cè)量發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等直流電參數(shù)。電站中的直流電參數(shù)也可以通過變送器，經(jīng)機(jī)組現(xiàn)地控制單元中的可編程序控制器（PLC）進(jìn)行采集和預(yù)處理；也可以直接通過微機(jī)勵(lì)磁裝置的通訊接口進(jìn)行讀取。對(duì)于大中型水電站，大多采用智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x進(jìn)行采集和預(yù)處理；而對(duì)于小型水電站由于其直流電參數(shù)較少，以上三種方式各電站均有采用，具體采用何種方式進(jìn)行采集和預(yù)處理，要視水電站對(duì)數(shù)據(jù)的精度要求、布線要求以及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮決定。2）非電量參數(shù)的測(cè)量水電站中的非電量參數(shù)包括油壓、油位、氣壓、水壓、水位以及溫度等。油壓、油位、氣壓、水壓、水位等非電量參數(shù)一般通過變送器，經(jīng)機(jī)組現(xiàn)地控制單元中的可編程序控制器（PLC）的A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采集和預(yù)處理，而溫度參數(shù)如軸瓦溫度、定子鐵芯溫度、風(fēng)冷溫度等一般由溫度巡檢儀進(jìn)行測(cè)量。溫度巡檢儀除了可以測(cè)量溫度參數(shù)外，有些溫度巡檢儀還具有越限報(bào)警、重要瓦溫的變化率趨勢(shì)報(bào)警以及實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前最高瓦溫和溫度的平均值，并通過RS-232C通訊接口或RS-485C通訊接口與機(jī)組現(xiàn)地控制單元交換信息。（2）水輪發(fā)電機(jī)組的控制與調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的控制與調(diào)節(jié)對(duì)象包括水電站各機(jī)組及其輔助設(shè)備等。如水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器以及勵(lì)磁系統(tǒng)等。控制與調(diào)節(jié)方式包括遠(yuǎn)程控制方式和現(xiàn)地控制方式兩種。遠(yuǎn)程控制方式能完成自動(dòng)開停機(jī)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)、增減負(fù)荷、調(diào)節(jié)頻率和電壓、給定負(fù)荷或負(fù)荷曲線、給定發(fā)電機(jī)出口電壓、給定系統(tǒng)頻率等。現(xiàn)地控制方式完成自動(dòng)開停機(jī)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)、機(jī)組工況轉(zhuǎn)換、機(jī)組負(fù)荷調(diào)整等。（3）水輪發(fā)電機(jī)組的保護(hù)為了保證水電站安全可靠地連續(xù)運(yùn)行，水電站要求設(shè)立各種保護(hù)裝置等。第3章已經(jīng)提到，水輪發(fā)電機(jī)組的保護(hù)分為電氣保護(hù)和機(jī)械保護(hù)兩種。但無(wú)論是電氣保護(hù)裝置還是機(jī)械保護(hù)裝置都是為了系統(tǒng)不正常運(yùn)行和事故等情況的緊急處理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以微處理器為核心的微機(jī)型保護(hù)裝置在水電站中廣泛使用。它的結(jié)構(gòu)根據(jù)保護(hù)功能的不同有很大的差別，這里不作累述。微機(jī)保護(hù)裝置的配置要考慮的基本性能有絕緣性能、機(jī)械性能、抗電氣干擾性能以及抗電源影響性能等。微機(jī)保護(hù)裝置按功能可以分為水輪發(fā)電機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置、主變壓器微機(jī)保護(hù)裝置和線路微機(jī)保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)裝置所具備的一些基本功能舉例如下：1）裝置具有獨(dú)立性、完整性和成套性；2）裝置的保護(hù)模塊配置合理。當(dāng)裝置出現(xiàn)單個(gè)硬件故障退出運(yùn)行時(shí)，被保護(hù)設(shè)備能允許繼續(xù)運(yùn)行；3）非電氣量保護(hù)可經(jīng)裝置觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換出口或經(jīng)裝置延時(shí)后出口反映其信號(hào)；4）裝置中不同種類保護(hù)具有方便的投退功能；5）裝置具有必要的參數(shù)顯示功能；6）裝置具有必要的自動(dòng)檢測(cè)功能。當(dāng)裝置自檢出元器件損壞時(shí)，能發(fā)出裝置異常信號(hào)，而裝置不會(huì)誤動(dòng)；7）裝置具有自復(fù)位功能。當(dāng)軟件工作不正常時(shí)能通過自復(fù)位電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作；8）裝置的各保護(hù)軟件在任何情況下都不會(huì)相互影響；9）裝置可記錄必要的信息，并通過接口送出；信息可重復(fù)輸出，而不會(huì)丟失；信息的內(nèi)容及輸出的方式由企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；10）裝置具有獨(dú)立的內(nèi)部時(shí)鐘，其誤差每24h不應(yīng)超過±5s，并能夠提供外部時(shí)鐘同步接口。除了以上一些基本功能之外，對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置、主變壓器微機(jī)保護(hù)裝置和線路微機(jī)保護(hù)裝置還應(yīng)具有與保護(hù)對(duì)象相匹配的功能。例如水輪發(fā)電機(jī)組的微機(jī)保護(hù)裝置還應(yīng)配置以下一些功能：1）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：動(dòng)作于停機(jī)、解列；2）定子繞組過電壓保護(hù)：經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)、解列；3）復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)：經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)、解列；4）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)：經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)、解列；5）定子繞組一點(diǎn)接地保護(hù)：動(dòng)作于信號(hào)；6）定子繞組過負(fù)荷保護(hù)：動(dòng)作于信號(hào)；7）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)：動(dòng)作于信號(hào)。4.2.2.2升壓站及公用設(shè)備控制單元升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元主要由工控機(jī)、可編程序控制器（PLC）、智能電參數(shù)測(cè)量?jī)x、微機(jī)同期裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、穩(wěn)壓電源、后備設(shè)備、測(cè)量表計(jì)和機(jī)柜等組成。這些設(shè)備完成了主變、廠變以及線路的斷路器控制、升壓站設(shè)備的監(jiān)控、公用輔助設(shè)備的監(jiān)控以及電站事故和安全報(bào)警等功能。（1）數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理升壓站的數(shù)據(jù)采集與處理主要有升壓站電氣量的采集與預(yù)處理和升壓站中斷量的采集與預(yù)處理。升壓站電氣量一般由PLC或微機(jī)電量測(cè)量裝置采集和預(yù)處理，經(jīng)RS-232或RS-485串行通訊口輸入到現(xiàn)地工控機(jī)（IPC）。微機(jī)電量測(cè)量裝置可測(cè)得的電量包括：線路電壓/電流、有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電度和頻率等。升壓站中斷量采用高速中斷輸入模塊，事件順序記錄(SequenceOfEven，簡(jiǎn)稱SOE)點(diǎn)分辨率需要達(dá)到的實(shí)時(shí)性要求，并與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。廠用變壓器電氣量也由PLC或微機(jī)電量測(cè)量裝置進(jìn)行采集和預(yù)處理，并經(jīng)過串行口輸入到現(xiàn)地工控機(jī)（IPC）?？蓽y(cè)量的量包括：廠用變壓器電壓/電流、有功功率/無(wú)功功率、有功電度/無(wú)功電度和頻率等。（2）控制與調(diào)節(jié)升壓站現(xiàn)地控制主要包括線路斷路器控制、主變壓器斷路器控制、隔離開關(guān)控制、微機(jī)自動(dòng)同期等部分。公用設(shè)備現(xiàn)地控制主要包括廠用電系統(tǒng)、廠內(nèi)檢修排水系統(tǒng)、滲漏排水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)等的自動(dòng)控制與單步操作、廠用電備用電源自動(dòng)切換以及安全故障報(bào)警等。升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元的控制和調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容舉例如下：1）接受來(lái)自電站主控層或現(xiàn)地控制層的控制調(diào)節(jié)命令。一般升壓站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元設(shè)有控制權(quán)切換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)置于“遠(yuǎn)程”時(shí)，升壓站及公用設(shè)備受控于主控制層；置于“現(xiàn)地”時(shí)，由運(yùn)行人員通過人機(jī)接口或控制開關(guān)等部件對(duì)升壓站及公用設(shè)備進(jìn)行控制，各操作功能完成后，現(xiàn)地控制單元將返回信息。2）對(duì)線路斷路器、主變壓器斷路器和隔離開關(guān)的分合閘操作。為了保證控制的安全可靠，對(duì)斷路器和隔離開關(guān)