基于虚拟仪器的小型水电站监控系统然间功能设计.doc

摘 要 水电是我国重点发展的绿色能源，水电生产具有开停机方便、运行费用低， 对环境污染小等优点，合理充分地利用水电能源对我国的经济发展起着巨大的推 动作用，因此有效地对水力机组运行参数进行检测、分析、优化，对水轮机组高 效稳定运行将起到重要作用。 本文采用虚拟仪器技术，通过 LabVIEM的方法，开发了一套水力机组运行实时监测系统，该系统不仅实现了水轮机运行参数的实时检测、分析、计算以及水力机组能量特性模型的建立，而且为建立水力机组优化运行系统打下基础。 本文主体分为三部分，每部分内容如下： 第一部分：采用虚拟仪器的概念，构建了实时监测系统的硬件结构并详细介 绍了硬件的选型设计。该系统的硬件部分主要采用了美国 NI 公司的产品，包括信号调理设备以及数据采集卡，经过试验验证，该系统硬件结构不论采集精度、速度以及抗干扰能力都能够满足实时监测系统的要求。 第二部分：利用图形化编程语言 LabVIEM建立了数据采集系统，实现了水轮机的工作水头、流量、出力等参数的实时在线监测、显示、处理以及存储，同时可根据水力机组实时监测的数据计算水轮机的运行效率，并实时显示，使工作人员随时了解水轮机的运行状况。 第三部分：在水力机组运行参数数据采集系统的基础上，利用 LabVIEM，构建了水轮机能量特性模型，开发了水力机组运行工况实时监测系统，该系统可以实现在水轮机的三维能量特性曲面图上实时显示水轮机的运行工况点的功能，以便运行人员直观地了解水轮机的运行状况，从而对整个机组进行合理调节，使机组运行于高效区。 本系统的开发对于充分利用水资源，提高水电站的经济效益，实现水力机组 的高效稳定运行及优化运行均具有一定的实际指导意义。 关键词：水力机组；优化运行；数据采集；虚拟仪器；监测系统 目 录 摘 要 ABstract 第1章 绪 论 1 1.1 水电站系统的发展概论 1 1.2 国内外发展现状 2 1.3 水电站控制方式的演变 3 1.4 小型水电站计算机监控现状 5 第2章 中小型水电站监控系统设计 7 2.1 中小型水电站运行的特点 7 2.2 水电站监控系统上的设计要求 8 2.3 监控系统的主要设计任务 10 2.3.1 监控系统的系统结构设计 10 2.3.2 水电厂的电厂分层控制 12 第3章 上机位软件的设计 14 3.1 虚拟仪器及LabVIEM概述 14 3.1.1 虚拟仪器技术 14 3.1.1.1 虚拟仪器与传统仪器的对比 14 3.1.1.2 虚拟仪器的构成 15 3.1.1.3 虚拟仪器的特点 17 3.1.2 LabVIEM 18 3.2 LabVIEM的各种通信方式与介绍 20 3.3 系统通信方式的数据传递 21 3.4 上、下位机见的数据传递 22 3.5 数据采集 22 3.6 系统程序前面板 22 3.7 系统程序框图 24 3.8 水利机组运行实时监测系统采集的实现 25 第4章 基于虚拟仪器的水利机组运行参数数据采集系统 27 4.1 数据库的访问技术 27 4.1.1 系统数据库平台 27 4.1.2 LabVIEW的数据库访问方式 27 4.1.3 LabSQL工具包简介 28 4.1.4 LabSQL的安装及配置 30 4.1.5 LabVIEW访问数据库的流程 32 4.2 数据库表单设计 33 4.3 数据库采集系统的软件结构 37 4.4 数据采集系统的功能 38 第5章 结论与展望 39 5.1 结论 39 5.2 展望 39 致 谢 40 参考文献 40  第一章 绪论 1.1水电站控制系统的发展概况 水电站最根本的任务是实现安全经济运行随着国民经济的持续发展,电力需求迅猛增长,兴建的水电站越来越多,其容量也越来越大,如正在建设的三峡水电站,总装机容量高达18200MW。为了实现安全发供电,需要经常监测的量成千上万,需要实现的控制功能也越来越复杂。特别是抽水蓄能电厂的出现,机组的工况不仅有发电、调相、而且还有抽水、各种工况之间的相互转换,使控制功能进一步复杂。为了实现水电站的优化运行以期达到整个系统的经济运行,需要进行的计算更为复杂。以上这些复杂的工作使原来在水电站上广泛使用的布线逻辑型自动装置越来越难以胜任,因此采用更为先进的技术成了迫不及待的任务。 与此同时,计算机科学发展异常迅猛,技术日新月异,其性能日趋完善,而价格日益下降,这为计算机监控取代常规的布线逻辑型自动装置提供了良好的物质基础。 早在20世纪70年代,计算机