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1.系统概况
UTECH水电厂综合自动化系统解决方案是联宇工程技术（武汉）有限公司结合国内外成熟计算机硬件技术、软件技术、电子技术、网络技术为水电厂监控保护开发的一种实用、经济、可靠的自动化系统。适合于新建中小型水电厂的自动化控制和已建老厂的技术改造。
2.系统产品构成
UTECH水电厂综合自动化系统解决方案包括如下子系统（装置）：
▲ 监控主站：工作站、报警音响、打印机、时钟系统、网络设备等
▲ 机组现地控制单元LCU
▲ 开关站及公用现地控制单元LCU
▲ 水电厂辅机控制系统
▲ 水电厂闸门控制系统
▲ 水轮机微机调速器
▲ 微机励磁调节装置
▲ 微机保护测控装置
▲ 直流电源系统
3.系统特点
UTECH水电厂综合自动化系统解决方案兼具实用性、可靠性和经济性等特点：
● 实用性：充分考虑了水电厂自动控制的实际需求和操作规程，采用模块化的设计思路，通过多种功能模块的合理组合，完成监控系统的各项功能。模块化的设计思路将复杂的监控过程固化到模块内部，简化了用户操作，用户可以方便的掌握监控系统的运行和维护。
● 可靠性：主要设备由国内外成熟的硬件设备和自主研发设备（如保护、励磁、测控装置等）构成，自主研发设备均通过国家权威检测机构的检测认证；并严格遵照国家最新相关标准。
系统支持冗余配置，可以冗余配置上位机、通信网络、现场总线、现场控制器、I/O模块、电源等，系统中的局部问题不会导致其他设备的运行故障。
● 经济性：采用自主研发的组态软件和硬件设备（励磁保护装置、测控装置等）成本低廉，性价比高；
系统可根据电厂实际情况和用户需求灵活配置，优化系统结构，简化中间环节，提高系统运行效率，降低系统成本。
4.系统功能
⑴ 机组的自动控制
⑵ 自动发电控制及经济运行
⑶ 自动电压控制
⑷ 自动发电转调相、调相转发电
⑸ 机组保护
⑹ 电站公用设备的自动控制
⑺ 打印各种报表
⑻ 单以太网、双以太网等多种网络结构
⑼ 多机系统自检与无扰动切换
⑽ 电量与非电量的数据采集与处理
⑾ 数据统计及计算
⑿ 电站运行安全监视
⒀ 数据库管理
⒁ GPS对时与系统时钟同步管理
⒂ 系统授权管理
⒃ 培训仿真
⒄ 操作票功能
⒅ 网络远程维护
⒆ WEB浏览
5.系统组网方案
根据水电厂不同规模及技术要求，可采用灵活的配置方案组成系统。UTECH水电厂计算机监控由上位机层、现地控制单元层、功能控制层组成。推荐使用图2-1、图2-2两种网络结构。
5.1基于以太网的组网方式
基于以太网联接的实时通讯网络结构如图2-1所示，在一体化工作站上采用以太网方式，为全开放、分层、分布式结构，PLC、保护、励磁、调速、辅机、闸门控制等设备通过一体化工作站与电站层监控系统通信。根据用户实际需求，保护可以集中组屏，也可分散于开关柜。
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此方案的优势在于，系统功能丰富、人机界面友好、可靠性高、性价比高；集中组屏，优化系统结构，节省设备占用空间，降低能耗，节约方案成本。将各种智能设备包括PLC接入工控机通讯接口板，工控机通过以太网与上位机系统连接。这种设计在上位机系统出故障时，所有现地控制单元均可以各自独立运行。
也可设计成双以太网，用于50MW以上机组。详细如下：
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图2-2 冗余组网方式
此方案的主要优势是配置冗余、系统安全。
5.2现场总线网组网方式
图2-3 现场总线网组网方式
本方案采用现场总线网，是基于485/Modbus等现场总线联接的实时通讯网络结构。所有监控功能在一台主机上运行，简单、可靠、造价低、投资少，适用于对监控系统要求不高的小型水电站综合自动化系统。
当然，水电厂综合自动化系统组网方式很多，各组网方案均具有优缺点。具体方案会根据客户需求，经现场考察后进行针对性设计。
6 .系统组屏方案
6.1上位机层配置
此方案是基于完整以太网的典型配置，对于其他组网方式可在此基础上进行调整。
上位机层的配置按物理层划分为计算机设备（各种工作站）、通信网络设备、打印设备、不间断电源设备、卫星同步对时设备、电话语音报警设备、操作控制台等。
各工作站作用不同，分别实现水电站内的实时和历史数据管理、人-机界面交互、设备的控制操作、语音报警、通信管理等。通信网络结构采用以太网，可配置成双冗余结构方式，网络介质可为同轴电缆、双绞线、光纤等。根据各个工作站的不同功能配置相应的软件功能、应用软件的设计采用模块化，结构化的设计，各功能软件具有一定的完整性和独立性，软件设计成可以在“人-机界面”上进行维护，以满足不同水电站用户对显示画面、打印图表、历史数据等不同格式的要求。
一个典型的上位机层设备的配置大致如右图所示。（其中设备数量为推荐值，供参考） 典型配置
(部分设备在不同的配置方案中可选的)
（1）网络打印服务器兼数据库管理机
*工作站 2台
*22”液晶 2台
*激光打印机 2台
*监控软件 1套
（2）操作员工作站
*工作站 2台
*22”液晶 2台
（3）工程师工作站
同操作员站配置 1套
（4）培训、仿真工作站
同操作员站配置 1套
（5）多媒体语音报警工作站
*工控机 1台
*22”液晶 1台
*语音报警 1套
（6）通讯工作站
同操作员站配置 1套
（7）WEB服务工作站
同操作员站配置 1套
（8）GPS卫星同步对时设备 1套
（9）计算机操作台 1张
（10）常规操作台（可选） 1套
6.2现地单元层配置
现地单元配置可以根据水电站的情况设置多个现地单元（LCU）,按水电站的特点即控制对象是分散的，设置机组单元LCU、开关站（LCU）,公用设备控制单元（LCU）、闸门设备控制单元（LCU）等。各个LCU单元的设备仅仅是根据功能的要求做不同的组合。
一个典型的现地单元层设备的配置大致如右所示（其中设备数量为推荐值，供参考）
典型配置
（部分设备在不同配置方案中是可选的）
（1）、机组LCU
* 触摸屏 1个
* 电量、非电量装置、温度巡检仪、转速信号装置 1套
* 机组保护装置 1套
* 通讯管理装置 1套
* PLC可编程控制器 1套
* 微机同期装置 1台
* 应用软件 1套
* 屏体 1~2面
（2）、开关站及公用设备LCU
* 触摸屏 1个
* 变电所保护装置 1套
* PLC可编程控制器 1套
* 交流采样装置 1套
* 同期装置 1台
* 应用软件 1套
* 屏体 1~2面
（3）、闸门LCU
* 触摸屏 1个 * * PLC可编程控制器 1套
* 闸门开度仪 1套
* 屏体 1~2面
7.水电厂综合自动化系统选型参考
7.1网络配置：
水电厂综合自动化系统不同于一般的装置或产品，它是一套完整的系统，面向具体的工程，对于不同的水电站，它的解决方案不同，因此组网方案也不一样，根据现场经验，一般5000KW及以下的机组为了降低投资，可以配置现场总线集散式的网络方式。一般一台机组配置一套现地控制单元，上位机层可以只配置一台工作站来实现所有的监控和数据处理功能。对于5000KW以上的机组，水电站的规模相对较大，系统配置基于高速以太网连接的网络结构。这是一种全新的、全分布开放式总线型系统，具有良好的可靠性、可扩充性。这种系统一般一台机组配置一套现地控制单元。上位机层根据用户需求可以配置多操作站或服务器。
7.2现地控制单元配置
现地控制单元的配置依赖于水电站的规模大小，对于单机5000KW及以下的电站，这种小型水电站规模小，监测点不是很丰富，可以选用小型PLC来实现其控制功能，同时可以配置一台触摸屏来实现运行人员与系统之间的人机对话。对于2000KW以下的机组，可不配置触摸屏，取消当地的人机对话功能，用一些常规的指示灯或按钮来替代。
对于单机5000KW以上的水电站，一般监测点相对较多，需配置较大型的PLC来实现其控制功能，同时在每套现地控制单元上配置一台触摸式通讯管理机来实现单元管理及人机界面功能，触摸式通讯管理机负责与PLC、微机转速装置、微机温度巡检装置、微机发电机保护测控单元、微机励磁装置、微机调速装置等通过串行通信进行数据交换，然后将采集的数据上送上位机层。在触摸式通讯管理机的操作界面上可以完成机组的各种控制和调节，实现控制方式的当地功能。即使一体化工作站故障，也可以通过单元面板上的一些常规按钮给PLC发控制命令，实现机组的控制。
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