CAN總線(xiàn)及其在水電站自動(dòng)化的應用

　　4.1.1全站監控層構成

　　全站監控層為電站實(shí)時(shí)監控中心。其負責整個(gè)電站的集中監控功能，具有實(shí)時(shí)及歷史數據處理功能，并預留與地調或梯調進(jìn)行通信等功能。

　　監控層由一臺前臺調度機，一臺數據處理機，調度機和數據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(shí)達24針中英文寬行打印機構成。前臺調度機與數據處理機之間通過(guò)以太網(wǎng)相連進(jìn)行通信。數據處理機預留接口與地調或梯調進(jìn)行通信。前臺調度機與現地單元（LCU）之間通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)CAN網(wǎng)進(jìn)行數據交換。

　　4.1.2 現地控制單元（LCU）

　　現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。因系統的設計是開(kāi)放式結構，可以根據系統的實(shí)際情況增刪設備。機組LCU、公用LCU與上位監控層通過(guò)CAN總線(xiàn)相連，實(shí)現數據的上傳和下發(fā)。

　　考慮到LCU的基本構成是相似的，我們以一套為例來(lái)對其構成進(jìn)行說(shuō)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速測量裝置和各種保護裝置構成。其中，PCC一方面通過(guò)I/O 模塊測取模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量等信號，另一方面利用其Frame driver 功能，通過(guò)RS485總線(xiàn)獲取溫度巡檢裝置、綜合電量檢測裝置及轉速測量裝置和各種保護裝置的測 量信號。并把它們通過(guò)CAN總線(xiàn)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(kāi)發(fā)者的控制應用程序（APM）提供了兆字節級的存儲容量。如此大的存儲容量，對于我們存放通過(guò)RS485總線(xiàn)獲取的大量的溫度巡檢裝置、綜合電量檢測裝置及轉速測量裝置和各種保護裝置的測量信號提供了可能。同時(shí)，其實(shí)時(shí)多任務(wù)系統和多種編程風(fēng)格同時(shí)混用的特性，為我們的程序開(kāi)發(fā)提供了便利。

　　4.2系統功能

　　4.2.1 監控系統上位軟件實(shí)現功能：

　　·數據采集：接收LCU定時(shí)采集及預處理過(guò)的信號，包括開(kāi)關(guān)量，模擬量， 脈沖量，溫度量及其它非電量等。

　　·數據處理：數據計算，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(shí)現機組順序起，?？刂?。斷路器，隔離開(kāi)關(guān)的合閘/分閘等操作。

　　·機組有功功率，無(wú)功功率調節：現地單元可根據顯示操作面板的有功，無(wú)功給定值或上位機下達的有功，無(wú)功給定值，按相應調節規律（如PID）進(jìn)行有功、無(wú)功的閉環(huán)控制。另外可根據用戶(hù)要求進(jìn)行成組調節。

　　·可與上級調度部門(mén)通信，實(shí)現遙測與遙信等功能。

　　·時(shí)鐘同步：現地控制單元、自動(dòng)化裝置、上位機采用統一的時(shí)鐘，保證時(shí)間同步性。

　　4.2.2現地控制單元LCU的功能

　　·數據采集和處理

　　通過(guò)LCU上的開(kāi)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(jìn)行數據的多重濾波、合法性檢查、數據的轉換、運算和上交操作。

　　·控制與操作

　　LCU 根據所采入的信息或上位機下達的命令，進(jìn)行數據處理、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(guò)PCC的開(kāi)出模件驅動(dòng)開(kāi)出繼電器來(lái)執行，從而實(shí)現自動(dòng)控制發(fā)電機的啟停、并列解列、輔設啟停和開(kāi)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系統上，以此提高系統響應的快速性和準確性。

5. 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)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(méi)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(lái)越多的應用。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行。本文以中小型水電站為參考點(diǎn)，改過(guò)去一個(gè)現地單元配一套監控站為以現地單元PCC為順控、數采的核心，并兼任將數據上傳上位監控站，三套現地單元和一套公用單元通過(guò)CAN總線(xiàn)由上位監控站統一監控管理。這種結構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(jìn)作用的。

參考文獻

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