一、概述
為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率，在老式水電站中以常規(guī)控制、人工操作為主的控制模式已被計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合自動化模式所替代，在新建水電站中綜合自動化要求得到充分體現(xiàn)，使水電站逐步實(shí)現(xiàn)少人值班或無人值班的控制模式。
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和可編程控制器(PLC)及現(xiàn)場總線技術(shù)（Fieldbus）的迅猛發(fā)展和日益成熟，性能先進(jìn)、運(yùn)行可靠穩(wěn)定的水電站綜合自動化系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，逐步替代了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)與自動化設(shè)備，通過對主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參量的實(shí)時(shí)、快速數(shù)字處理，完成故障診斷、保護(hù)動作，確保復(fù)雜的機(jī)組啟停控制、變壓器保護(hù)等系統(tǒng)得以可靠的實(shí)現(xiàn)。
要真正提高水電站自動化水平和質(zhì)量，除了硬件還必須有與之相配套的高效、可靠、易用、功能強(qiáng)大的自動化軟件。而工業(yè)控制組態(tài)軟件就是可以從可編程控制器、各種數(shù)據(jù)采集卡的現(xiàn)場設(shè)備中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的一種軟件包。他能充分利用Windows強(qiáng)大的圖形編輯功能，以動畫的方式顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實(shí)現(xiàn)控制功能，并可以生成報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)等，為開發(fā)者提供了便利的開發(fā)平臺。
監(jiān)控系統(tǒng)軟件是電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)全廠協(xié)調(diào)和管理自動化設(shè)備、歷史數(shù)據(jù)處理及全廠的人機(jī)對話。其中歷史數(shù)據(jù)包括各種運(yùn)行報(bào)表、重要設(shè)備的運(yùn)行檔案、各種運(yùn)行參數(shù)特征值等；人機(jī)對話包括全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、事故和故障報(bào)警、對運(yùn)行設(shè)備的人工干預(yù)及監(jiān)控系統(tǒng)各種參數(shù)的修改和設(shè)置等。系統(tǒng)可與上級調(diào)度及其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行通信，遠(yuǎn)動信息的采集和傳送均由站內(nèi)計(jì)算機(jī)監(jiān)控完成，并通過載波、擴(kuò)頻等方式送至上級調(diào)度，支持通行通訊規(guī)約。
二、電站控制級簡介
水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、饋電線路、廠用變、開關(guān)柜、公用設(shè)備等。
整個(gè)現(xiàn)地控制級完成全站設(shè)備的繼電保護(hù)和水機(jī)保護(hù)，電氣量（模擬量、開關(guān)量、脈沖量等）及非電氣量（水位、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等）的采集處理，斷路器及部份隔離開關(guān)的分合閘控制，水輪發(fā)電機(jī)組自動程序控制，全站公用設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視、控制等功能。
三、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
紫金橋軟件可以用多種通信方式與西門子S7系列PLC連接，如MPI、工業(yè)以太網(wǎng)、TCP/IP等，根據(jù)需要進(jìn)行選擇合適的通訊方法，紫金橋軟件提供各種PLC的驅(qū)動軟件。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示
圖 1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖
圖 2 主監(jiān)控畫面
四、系統(tǒng)功能
此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖能實(shí)現(xiàn)以下方面的功能：
1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 完成模擬量（電氣量、非電氣量）、開關(guān)量（狀態(tài)量周期性采集和報(bào)警量中斷性采集）、 脈沖量等數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)。
2 安全運(yùn)行監(jiān)視 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視電站主要機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，包括：
① 運(yùn)行狀態(tài)、越限監(jiān)視：監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行工況、位置和參量；
② 過程監(jiān)視（人機(jī)對話）：對主要設(shè)備的跳、合閘操作，各電壓等級設(shè)備運(yùn)行方式的倒閘操作等過程所經(jīng)歷的主要?jiǎng)幼鞑襟E進(jìn)行監(jiān)視，在顯示器上顯示并記錄；
③ 監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)給出提示、報(bào)警信息。
3 通信功能 中控室主機(jī)對本站監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)通信進(jìn)行管理和控制，滿足監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。包括：
① 系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制：通過GPS裝置和通信模塊，實(shí)現(xiàn)中控室與單元控制層實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。全系統(tǒng)的時(shí)鐘精度滿足系統(tǒng)內(nèi)最高事件分辨率的要求；
② 保護(hù)信息接收處理：監(jiān)控系統(tǒng)以通訊方式（RS232/RS422/RS485）接收并處理由保護(hù)屏傳送過來的信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警記錄；
③ 遠(yuǎn)方調(diào)度端口：監(jiān)控系統(tǒng)包含RTU功能，軟件轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，并以通訊方式由主機(jī)上送，支持部頒CDT等規(guī)約，并可根據(jù)需要為用戶定制。
4 系統(tǒng)診斷和編輯
① 系統(tǒng)設(shè)備硬件、軟件故障診斷：對主用單元、外圍設(shè)備、通信接口、等設(shè)備和系統(tǒng)軟件的運(yùn)行情況進(jìn)行在線或離線診斷。當(dāng)診斷出主單元故障時(shí)，能自動發(fā)出信號并切換到備用單元。當(dāng)診斷出外圍設(shè)備故障時(shí)能自動切除此設(shè)備并發(fā)報(bào)警信號及顯示。
② 編輯：軟件編輯人員（需擁有超級口令）可以通過主機(jī)設(shè)備在線或離線方便地進(jìn)行應(yīng)用軟件、顯示畫面和數(shù)據(jù)的編輯、調(diào)試、裝入、修改和卸除，在線進(jìn)行上述工作時(shí)能保證正常的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，功能不受影響。
五、結(jié)束語
紫金橋軟件以其強(qiáng)大的組態(tài)功能、友好的人機(jī)界面及系統(tǒng)功能的全面開放，使其廣泛地應(yīng)用于各種自動化環(huán)境。 基于紫金橋軟件的水電站監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對電站的實(shí)時(shí)控制與調(diào)整、安全運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集處理及查詢數(shù)據(jù)通訊、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理等多項(xiàng)功能，提高了生產(chǎn)效率，減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)具有故障響應(yīng)及時(shí)，操作簡單方便，控制過程的模擬逼真，組態(tài)畫面豐富等特點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
