CAN總線及其在水電站自動化的應用

　　4.1.1全站監(jiān)控層構(gòu)成

　　全站監(jiān)控層為電站實時監(jiān)控中心。其負責整個電站的集中監(jiān)控功能，具有實時及歷史數(shù)據(jù)處理功能，并預留與地調(diào)或梯調(diào)進行通信等功能。

　　監(jiān)控層由一臺前臺調(diào)度機，一臺數(shù)據(jù)處理機，調(diào)度機和數(shù)據(jù)處理機選用臺灣研華公司的原裝工控機，兩臺飛利蒲21‘‘彩顯，兩臺實達24針中英文寬行打印機構(gòu)成。前臺調(diào)度機與數(shù)據(jù)處理機之間通過以太網(wǎng)相連進行通信。數(shù)據(jù)處理機預留接口與地調(diào)或梯調(diào)進行通信。前臺調(diào)度機與現(xiàn)地單元（LCU）之間通過現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。

　　4.1.2 現(xiàn)地控制單元（LCU）

　　現(xiàn)地控制單元本次設計按一般情況包括三套機組LCU和一套公用LCU。因系統(tǒng)的設計是開放式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際情況增刪設備。機組LCU、公用LCU與上位監(jiān)控層通過CAN總線相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)。

　　考慮到LCU的基本構(gòu)成是相似的，我們以一套為例來對其構(gòu)成進行說明。LCU由一套可編程計算機控制器PCC、一臺溫度巡檢裝置、一臺綜合電量檢測裝置及轉(zhuǎn)速測量裝置和各種保護裝置構(gòu)成。其中，PCC一方面通過I/O 模塊測取模擬量、開關(guān)量、脈沖量等信號，另一方面利用其Frame driver 功能，通過RS485總線獲取溫度巡檢裝置、綜合電量檢測裝置及轉(zhuǎn)速測量裝置和各種保護裝置的測 量信號。并把它們通過CAN總線上傳給上位管理機。

　　可編程計算機控制器PCC是選用貝加萊的PCC2005系列。PCC為項目開發(fā)者的控制應用程序（APM）提供了兆字節(jié)級的存儲容量。如此大的存儲容量，對于我們存放通過RS485總線獲取的大量的溫度巡檢裝置、綜合電量檢測裝置及轉(zhuǎn)速測量裝置和各種保護裝置的測量信號提供了可能。同時，其實時多任務系統(tǒng)和多種編程風格同時混用的特性，為我們的程序開發(fā)提供了便利。

　　4.2系統(tǒng)功能

　　4.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)上位軟件實現(xiàn)功能：

　　·數(shù)據(jù)采集：接收LCU定時采集及預處理過的信號，包括開關(guān)量，模擬量， 脈沖量，溫度量及其它非電量等。

　　·數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)計算，越限報警，變位報警，電度累計，功率累計，電壓合格率等。

　　·報表生成與打?。喊ㄊ鹿施p故障一覽表，狀態(tài)變位統(tǒng)計一覽表，操作一覽表，模擬量越限一覽表，自診斷一覽表，設備運行工況表，電能報表等。

　　·機組順序控制：實現(xiàn)機組順序起，停控制。斷路器，隔離開關(guān)的合閘/分閘等操作。

　　·機組有功功率，無功功率調(diào)節(jié)：現(xiàn)地單元可根據(jù)顯示操作面板的有功，無功給定值或上位機下達的有功，無功給定值，按相應調(diào)節(jié)規(guī)律（如PID）進行有功、無功的閉環(huán)控制。另外可根據(jù)用戶要求進行成組調(diào)節(jié)。

　　·可與上級調(diào)度部門通信，實現(xiàn)遙測與遙信等功能。

　　·時鐘同步：現(xiàn)地控制單元、自動化裝置、上位機采用統(tǒng)一的時鐘，保證時間同步性。

　　4.2.2現(xiàn)地控制單元LCU的功能

　　·數(shù)據(jù)采集和處理

　　通過LCU上的開入模塊、模入模件、綜合電量裝置、溫度巡檢裝置和保護裝置分別采集狀態(tài)量（DI）、中斷量（SOE）、脈沖量、電度量、交流量、模擬量和溫度量，并進行數(shù)據(jù)的多重濾波、合法性檢查、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、運算和上交操作。

　　·控制與操作

　　LCU 根據(jù)所采入的信息或上位機下達的命令，進行數(shù)據(jù)處理、啟動流程，并下發(fā)控制、操作命令，所有的控制、操作命令通過PCC的開出模件驅(qū)動開出繼電器來執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動控制發(fā)電機的啟停、并列解列、輔設啟停和開關(guān)操作。其中機組的緊急停機、事故停機流程則直接置于PCC系統(tǒng)上，以此提高系統(tǒng)響應的快速性和準確性。

5. 結(jié)束語

　　隨著能源的匱乏煤和石油日益減少及人們環(huán)保意識的加強，水利發(fā)電因其電能低成本，沒有污染、運行方式靈活，可以發(fā)電、防洪、灌溉、綜合利用水利資源等優(yōu)勢，得到越來越多的應用。水電站自動化的水平?jīng)Q定了其安全可靠性及低成本的運行。本文以中小型水電站為參考點，改過去一個現(xiàn)地單元配一套監(jiān)控站為以現(xiàn)地單元PCC為順控、數(shù)采的核心，并兼任將數(shù)據(jù)上傳上位監(jiān)控站，三套現(xiàn)地單元和一套公用單元通過CAN總線由上位監(jiān)控站統(tǒng)一監(jiān)控管理。這種結(jié)構(gòu)模式不但可以降低投資成本，而且因其層次清晰，模塊化配置減少了系統(tǒng)故障的發(fā)生。對于在目前我國地方投資不足的情況下加快中小型水電站的建設步伐是很有促進作用的。

參考文獻

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