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1、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LabVIEW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。本文主体分为两部分，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N
2、I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LabVIEW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。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11.1水电站系
3、统的发展概论11.1.1国内外发展状况21.1.2水电站控制方式的演变31.1.3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72.1中小型水电站运行的特点72.2水电站监控系统的设计要求82.3监控系统的主要设计任务102.3.1监控系统的系统结构设计102.3.2水电站的电厂分层设计12第3章上位机的软件设计143.1虚拟仪器及LabVIEW概述143.1.1虚拟仪器技术153.1.1.1虚拟仪器与传统仪器的对比153.1.1.2虚拟仪器的构成153.1.1.3虚拟仪器的特点173.1.2LabVIEW183.2LabVIEW各种通信方式介绍与实现203.3系统通信方式的比较
4、与原则213.4上下机间的数据传递223.5数据采集223.6系统程序前面板223.7系统程序框图243.8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274.1数据库的访问技术274.1.1系统数据库平台274.1.2LabVIEW的数据库访问方式274.1.3LabSQL工具包简介284.1.4LabSQL的安装及配置304.1.5LabVIEW访问数据库的流程314.2数据库表单设计324.3数据库采集系统的软件结构364.4数据采集系统的功能37第5章展望与总结385.1展望385.2总结38致谢40参考文献41第1章绪论1.1水电站控制系统
5、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
6、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,计算机已开始应用于水电站,起先用于各项离线计算和工况的监测,后来,逐渐进入到控制领域。它经历了一段从低级到高级,从顺序控制到闭环调节控制,从局部控制到全厂控制,从电能生产领域扩展到水情测报、水工建筑物的监控。航运管理控制等各个方面,从监控到实现经济运行,从个别电厂监控到整个梯级和流域监控的发展过程。出现了一批用微机构成的调速器、励磁调节器、同期装置和继电保护装置等。多媒体技术应用使电厂中控室的设计发生了巨大的变化。巨大的模拟显示屏正在逐渐被计算机显示器所
7、代替;常规操作盘基本上已被计算机监控系统的值班员控制台所取代。运行人员的操作已从过去的扭把手、按开关转为计算机键盘和鼠标操作。运行人员的工作性质也发生了质的变化,从过去的日常监控和频繁操作转变为巡视,经常的监测和控制调节工作都由计算机系统去完成。运行人员的劳动强度大大减轻,人数也大大减少,甚至出现了“无人值班”的水电站。采用计算机监控已成了水电站主流。411.1.1国内外发展现状从20世纪70年代起,计算机监
