水电厂现地控制单元(一)PPT课件.ppt

水电厂现地控制单元 一 2004年7月15日 1 概述 水电厂计算机监控系统通常分成两大部分 一是用于全厂范围设备的部分 称为厂级监控系统 另一部分是水轮发电机层的控制部分 称为现地控制系统 前者常常称上位机系统 后者常称为下位机控制系统 下位机控制系统的主要组成部分就是现地控制单元LCU LocalControlUnit 在以前曾采用过与电网调度远程终端RTU RemoteTerminalUnit 相同的称呼 考虑到LCU的含义更为确切 因此自1991年在武汉召开的 现地控制单元学术会议 之后 现地控制单元的名称基本上统一称之为LCU 2 现地控制单元的应用领域 水电站 蓄能电站的机组 公用设备 开关站设备的监控泵站 翻水站的机组 公用设备的监控电站内的辅助设备的监控电站水库的闸门监控其它所有可以监控的设备 3 一 LCU的发展轨迹 七 八十年代初由单板机构成的简单自动控制装置 常规控制为主 自动控制为辅 八十年代中后期由进口PLC或自行开发的控制器构成的现地控制单元 自动控制为主 常规控制为辅 4 九十年代初期由进口PLC或自行开发的控制器构成的现地控制单元 现地控制单元 小型PLC顺控装置的控制冗余型 九十年代中以后由进口PLC或自行开发的控制器构成的现地控制单元 完全取消常规 成为水电厂安全运行的必须设备 5 二 我厂LCU的几种分类 一 单板机 总线型结构LCU 采用单板 总线型结构的LCU在国内较为普遍 是九十年代初期的主力 南瑞自控公司的SJ 400就是此种结构的典型 二江电厂现在的五号机 六号机和七号机 公用设备和开关站都是使用此种型号的LCU 6 特点 是由引进或国产的芯片设计成各种功能的单板 并配以控制面板 输入输出匹配电路 电源等 构成现地监控装置 采用这种结构可以设计功能性能都很理想的LCU 已在不少水电厂成功地投入使用 但由于当时我国制造水平的限制 这种LCU的工艺水平不高 接插和焊点容易出现问题 给调试和维护带来困难 7 二 以可编程控制器 PLC 为基础的LCU 可编程控制器一般均按工业使用标准设计 为系统集成商省去了机械设计 加工 装配 焊接等技术和工艺要求等工作 而且接插性能好 整机可靠性高 目前用于配置LCU的可编程控制器的种类有 美国GE公司的90系列 日本KOYO公司的SU 5 SU 6 SG 8系列 美国AB公司的PLC 5 PLC 2和SLC系列 日本OMRON公司的C200 C500 C2000系列 美国Modicon公司的Quantum系列 德国Siemens公司的S7系列 日本MITSUBISHI公司的FX2 A系列 可编程控制器为基础的LCU在我厂也有运用 二江电厂的二号机组就是采用Siemens公司的S7系列PLC 8 特点 作为主体的PLC可靠性高 配置灵活 使用方便 易于掌握 通过选择不同型号的PLC 可方便构置成高 中 低不同容量的现地控制单元 采用独特的交 直流电源双重供电技术可完全替代UPS 确保LCU可靠运行 通过自行研发的SJ 30型通讯管理器内的8个串行通讯接口 满足和适应日益增多的周边智能设备的接入 彻底解决受PLC通讯模件通讯接口数量及特殊规约的限制 9 三 智能I O模件配工业实时网的LCU 这类LCU的代表产品是ABBMODCELL智能数据处理模件及国电自动化研究院的SJ 600 其中大江电厂的全部LCU和二江电厂的1号机 3号机和4号机的LCU就是采用此种LCU 是我厂的主力LCU 因此后面我们主要介绍这种LCU SJ 600是以MB80模件为基础的新一代智能分布式现地控制装置 能直接上监控系统主干网 支持遵循IEC 1131 3国际标准的可视化顺控流程图 此外采用防止模件误插的编码式插槽 SMT表面贴片工艺和I O信号一次性电缆连接等高可靠性设计 10 特点 专为水电厂计算机监控系统而开发的控制器 能完全满足和适应水电厂计算机监控系统的特殊要求 所有模件采用低功耗嵌入式32位CPU 实时多任务操作系统 功能强大 采用国际标准CAN BUS现场总线 模件采用全封闭注铝外壳 抗震防灰 屏蔽性能好 所有模件均可带电插拔 维护简单方便 11 强大的SOE输入能力 分辨率达到1ms 多至8个可编程的串行通讯接口 充分满足各种智能设备的接入 方便的组态软件 人性化的界面让所有工作轻松搞定 12 三 SJ 600的主要功能及应用 一 数据采集与处理 LCU通过此功能对电厂的主辅设备的运行状态 运行参数及测量值进行实时采集 工程量化 存入实时数据库 作为系统实时监视 告警 控制 制表 计算和处理的依据 数据采集的对象分为模拟量 开关量 脉冲量 数码量等 13 二 控制与调节 LCU应能接受当地或上位机的命令实现对全厂发电设备的自动控制操作与调节 其包括机组开停机操作 断路器合 分操作 隔离刀闸的合 分操作 有功 无功调节 LCU在收到控制命令后 首先对其进行合法性校验和相关闭锁条件进行检查 只有在符合要求时才允许操作 当LCU在线自诊断到有关模件故障时 将自动禁止相应的控制操作 控制受阻时 将给出受阻原因 14 三 事故停机处理 由LCU的智能I O模件直接对采集到的事故信息进行响应和处理 执行相应的事故停机流程 15 四 数据通信 作为监控系统光纤以太网的节点与电厂级进行通信 向上位机发送数据和事件信息 并接受其下行的控制命令 作为现地控制单元和微机励磁 调速 保护 智能采集等设备的通信 16 五 在线自诊断 LCU能够在线进行硬件和软件的诊断 硬件诊断到板级 在诊断到故障后将报警 并自动进行冗余切换 闭锁相关控制等一系列处理 LCU具有掉电自恢复功能 17 四 SJ 600总体结构与原理 SJ 600主要由三部分 主控模件 智能I O模件以及连接各模件及主控模件的I O现场总线网络 18 主控模件是现地控制也即LCU的核心部分 又名CCU 中央控制单元 它完成当地控制与调节 信息处理 通讯转发 外部设备通讯等功能 主控模件有两种配置 单主控模件和双主控模件方式 我厂采用的是双主控模件 在此配置下组成热备用冗余方式 自动完成硬软件主 从切换 一 主控模件 19 20 二 32位智能I O模件 智能I O模件在物理布置上分为当地I O单元及远程I O单元两种 这些单元都是由32位嵌入式微处理器386EXCPU管理的智能I O模件构成 增强了I O模件的数据处理能力并且模件带有自诊断功能 在工作时 模件CPU不断地对模件主要部件进行检测 一旦发现不正常 一方面向主控模件报警 另一方面做出保护 防止引起误动 21 三 现场总线网络 SJ 600现地控制装置采用的为现场总线网络 由SJ 600组成的计算机监控系统的现地控制单元LCU内采用了目前国际工业控制领域最先进的结构体系 即各智能I O模件和主控模件之间的数据联接是通过串行总线CAN网络完成通讯 而取消了传统的并行总线 22 四 显示单元 显示单元一般选用DIGITAL公司生产的GP377S智能型彩色液晶显示触摸屏 它通过串口直接与SJ 600型现地控制装置主控模件 CCU 进行通讯 完成当地数据显示和操作等功能 触摸屏由多幅画面组成 它是现地控制装置进行人机接口的重要工具 23 五 SJ 600的辅助设备 双独立的微机系统 采用现代控制理论 每个装置可支持16个同期对象 支持对同期开关两侧的电压进行相角补偿和电压补偿 所有参数采用数字式整定 自动校正零点和线性 真正免维护 一 SJ 12C型微机自动准同期装置 24 现地控制单元 自动准同期装置和手动准同期装置三者之间的关系 自动准同期装置作为单功能装置是现地控制单元中的一个重要组成部分 手动准同期装置是作为自动准同期装置的冗余设备 自动准同期装置是由控制单元按控制流程自动启动的 手动准同期装置是根据控制过程的需要 由运行人员手动操作的 25 二 SJ 22C型微机转速测控装置 同时采用机械 电气两种测速原理 即可有机结合 又可单独使用 独特的电气及机械转速传感器 可检测机组蠕动 判断旋转方向 可提供8个转速整定