CAN總線及其在水電站自動(dòng)化的應(yīng)用

　　4.1.1全站監(jiān)控層構(gòu)成

　　全站監(jiān)控層為電站實(shí)時(shí)監(jiān)控中心。其負(fù)責(zé)整個(gè)電站的集中監(jiān)控功能，具有實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)處理功能，并預(yù)留與地調(diào)或梯調(diào)進(jìn)行通信等功能。

　　監(jiān)控層由一臺(tái)前臺(tái)調(diào)度機(jī)，一臺(tái)數(shù)據(jù)處理機(jī)，調(diào)度機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)選用臺(tái)灣研華公司的原裝工控機(jī)，兩臺(tái)飛利蒲21‘‘彩顯，兩臺(tái)實(shí)達(dá)24針中英文寬行打印機(jī)構(gòu)成。前臺(tái)調(diào)度機(jī)與數(shù)據(jù)處理機(jī)之間通過以太網(wǎng)相連進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)處理機(jī)預(yù)留接口與地調(diào)或梯調(diào)進(jìn)行通信。前臺(tái)調(diào)度機(jī)與現(xiàn)地單元（LCU）之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線CAN網(wǎng)進(jìn)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(shè)計(jì)按一般情況包括三套機(jī)組LCU和一套公用LCU。因系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是開放式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況增刪設(shè)備。機(jī)組LCU、公用LCU與上位監(jiān)控層通過CAN總線相連，實(shí)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(duì)其構(gòu)成進(jìn)行說明。LCU由一套可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC、一臺(tái)溫度巡檢裝置、一臺(tái)綜合電量檢測(cè)裝置及轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置和各種保護(hù)裝置構(gòu)成。其中，PCC一方面通過I/O 模塊測(cè)取模擬量、開關(guān)量、脈沖量等信號(hào)，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(cè)裝置及轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置和各種保護(hù)裝置的測(cè) 量信號(hào)。并把它們通過CAN總線上傳給上位管理機(jī)。

　　可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC是選用貝加萊的PCC2005系列。PCC為項(xiàng)目開發(fā)者的控制應(yīng)用程序（APM）提供了兆字節(jié)級(jí)的存儲(chǔ)容量。如此大的存儲(chǔ)容量，對(duì)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(cè)裝置及轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置和各種保護(hù)裝置的測(cè)量信號(hào)提供了可能。同時(shí)，其實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)和多種編程風(fēng)格同時(shí)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(shí)現(xiàn)功能：

　　·數(shù)據(jù)采集：接收LCU定時(shí)采集及預(yù)處理過的信號(hào)，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(jì)算，越限報(bào)警，變位報(bào)警，電度累計(jì)，功率累計(jì)，電壓合格率等。

　　·報(bào)表生成與打?。喊ㄊ鹿施p故障一覽表，狀態(tài)變位統(tǒng)計(jì)一覽表，操作一覽表，模擬量越限一覽表，自診斷一覽表，設(shè)備運(yùn)行工況表，電能報(bào)表等。

　　·機(jī)組順序控制：實(shí)現(xiàn)機(jī)組順序起，?？刂?。斷路器，隔離開關(guān)的合閘/分閘等操作。

　　·機(jī)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(jī)下達(dá)的有功，無功給定值，按相應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律（如PID）進(jìn)行有功、無功的閉環(huán)控制。另外可根據(jù)用戶要求進(jìn)行成組調(diào)節(jié)。

　　·可與上級(jí)調(diào)度部門通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)與遙信等功能。

　　·時(shí)鐘同步：現(xiàn)地控制單元、自動(dòng)化裝置、上位機(jī)采用統(tǒng)一的時(shí)鐘，保證時(shí)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(hù)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(jìn)行數(shù)據(jù)的多重濾波、合法性檢查、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、運(yùn)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(jī)下達(dá)的命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、啟動(dòng)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(dòng)開出繼電器來執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)的啟停、并列解列、輔設(shè)啟停和開關(guān)操作。其中機(jī)組的緊急停機(jī)、事故停機(jī)流程則直接置于PCC系統(tǒng)上，以此提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和準(zhǔn)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(shí)的加強(qiáng)，水利發(fā)電因其電能低成本，沒有污染、運(yùn)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(shì)，得到越來越多的應(yīng)用。水電站自動(dòng)化的水平?jīng)Q定了其安全可靠性及低成本的運(yùn)行。本文以中小型水電站為參考點(diǎn)，改過去一個(gè)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(duì)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(shè)步伐是很有促進(jìn)作用的。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 趙敏華.張文東.劉文江 基于CAN總線的塑窗焊接清理生產(chǎn)線控制系統(tǒng). 化工自動(dòng)化及儀表[J] 2001, 28 （ 2 ）

　　[2] 陽憲惠 主編， 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]，清華大學(xué)出版社， 1999

　　[3] 陳志業(yè) 主編，電力工程[M]， 中國電力出版社 1997

　　[4] Networking Principles With BR， BR， 1999