水电站综合自动化系统(现地控制单元)

施耐德公司Premium
GE公司90-30系列
西门子S7系列
c、大型PLC 一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC
的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联 网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯 网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三 CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。常见的PLC 系列有：施耐德公司QUANTUM系列、GE公司PAC系列。适 用于50MW以上的大型机组。
⑦数据通信
a．完成与电站控制级的数据交换，实时上送电站控制 级所需的过程信息，接收电站控制级的控制和调节命令。
b．接收电站的卫星同步时钟系统(GPS)的信息，以保 持与电站控制级同步。
c．与调速器、励磁系统、机组保护设备，及与微机温 度巡测装置、微机自动准同期装置之间留有串行通信接口。
⑧自诊断功能
MZ-10同期表
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
线路 无压指示
电源
重庆新世纪电气有限公司
非同期闭锁装置
⑤测量
对电站的电量、非电量等的信息均由现地控制单元采集， 由在现地控制单元液晶触摸屏和操作员工作站显示。另外， 为便于运行人员监视，可在机组LCU屏设有简化的模拟仪表， 包括有功功率表、无功功率表、电压、频率、电流表等
施耐德公司QUANTUM系列
GE公司PAC系列
③人机界面
●有电阻式、电容式、红外线式、表 面声波式； ●是一种只能运行程序，不能编辑程 序的计算机； ●显示尺寸有7”10”12”； ●单色和彩色； ●采用触摸方式输入信息，并显示图 像和文字； ●显示机组电量与非电量参数； ●进行各类工作参数的设置； ●可以离开上位机独立工作； ●有在线指导功能
④交流采样装置
EDCS-81A0
三相电压 三相电流 有功功率 无功功率 功率因数 支持模拟量输出（可选） 标准RS485通讯端口 支持MODBUS通讯协议
⑤同期装置
EDCS-81D0
自适应差频、同频同期 自适应系统接线形式 模糊调频调压方式 纯硬件闭锁
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
④机组同期
机组同期设自动准同期和手动准同期两种。自动准同期作 为机组发电正常同期并列之用，由自动准同期装置实现。自动 准同期装置安装在机旁控制屏上，机旁控制屏上还设置手动准 同期装置及相应表计，包括双电压、双频率指示仪表、同期指 示仪表、同期方式选择开关、电压、频率调整开关。在远方和 现地均可实现自动准同期合闸。为防止机组非同期并网，设有 非同期闭锁装置，当相角差过大时闭锁合闸回路。
与时俱进：系统配置和选型应符合计算机快速发展 的特点，软件、硬件应模块化和结构化设计，以便 系统规模的扩展和升级 ； 易维护：系统具备防误操作功能和完备的自诊断、 自恢复功能 ，要求较小的MTTR（平均维修时间）；
无人值班 少人值守
二、机组LCU功能及配置
1、机组LCU功能 2、机组LCU构成及组屏方式 3、机组LCU主要设备
⑥辅机控制
a、对调速器油压、球阀油压进行检测，自动控制补气装 置开启、关闭，维持油压装置内正常油气比例。
b、对高低压空压机进行实时检测空压机及控制系统的各 环节运行工况，故障自动处理并报警。
计算机监控部件和模件，所有I／O模板都是智能模板， 板上带有处理器，做到了智能分散，功能分散，危险分散的 计算机监控系统，单一处理器失效只能导致单一功能失效， 不会影响系统其他功能，从而提升整体系统可靠性与可用性 的目的。大大提高了系统的可靠性，可用性，缩短了平均检 修时间。
2、机组LCU构成及组屏方式
型号
2260*800*600 Premium MT8000 EDCS-7960 EDCS-DPS EDCS-81D0 EDCS-81A0 赫斯曼
数 量
备注
2
1 扩展模式
1
1
2
1
1
1
配置说明： ①屏体尺寸可选2260(高)*800(宽)*600(深)mm或者
2260*800*800mm，根据用户预留屏体安装位置而定； ②屏体数量根据机组大小和配置可安装于一面屏内，上
水电站自动化系统
——现地控制单元
2011年3月16 日
主要内容
11 2 3 4
设计原则 机组LCU功能及配置 开关站及公用LCU功能及配置 闸门LCU功能及配置
一、设计原则
技术最新：采用最新的计算机硬件、软件及网络技 术，全站按全计算机监控进行总体设计和系统配置；
高度可靠：各项指标须达到部颁相关标准，选择较 高的MTBF（平均故障间隔），兼顾经济性和实用性；
面方案为一机两屏模式，适合于中型机组； ③根据用户投资情况，部分设备也可能安装于机组LCU
屏内，如：发电机保护装置、温度巡检仪、转速测控仪、剪 断销信号装置、发电机计量装置，下图为我公司针对小型水 电站较为典型的机组LCU屏组屏模式
机组LCU屏
温度仪 同期表
转速仪
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
②安全监视
与电站控制层监视对象的继电保护和自动装置配合，完 成设备状态监视、越限检查、过程监视和现地控制单元异常 监视。在脱离电站控制层的情况下，仍能监视设备的运行， 并能与机组LCU协调工作。
③操作
对开关站断路器及隔离开关的分合闸操作，接受电站 控制层控制命令，断路器以及隔离开关完成有关顺序操作， 控制器对这些操作要有严格闭锁。
③机组控制与调节
机组LCU在没有电站控制级命令或脱离电站控制级的情况， 能独立完成对所控设备的闭环控制，保证机组安全运行。 a．机组LCU能与励磁系统、调速系统协调配合，可以自动或以 分步操作方式完成机组的工况变换，并完成有功、无功功率的 调整任务。 b．机组LCU包括对机组控制范围内的断路器和各种隔离开关(不 包括检修接地隔离开关)的分合控制。所有的开关控制都具有严 格的安全闭锁逻辑。 c．机旁设有控制权切换开关，为“远方一现地”。当开关置于 “远方”时，机组受控于电站控制级；置于“现地”时，由运 行人员通过机组LCU对机组进行控制，机组以“自动”或“分步” 方式进行，各操作完成后，现地控制单元均有返回信息。
线路 无压指示
电源
重庆新世纪电气有限公司
EDCS-FTQBS
解决手动同期模式 差频 同频 无压 （常规同期检测继电器 无法实现同频和无压模式)
⑥通信管理机
EDCS-7960
支持101、102、103、104规约， DNP3.0、 CDT、MODBUS、 SPABUS 、SC1801 、COURIER、 DL645及国内外各主要电力厂家 各设备通讯规约
①双供电装置EDCS-DPS
作用： a、PLC提供工作电源 b、自动化元件提供工作电源 c、PLC控制电源
特点： a、采用台湾明伟开关电源 b、交直流双路冗余输入 c、模块掉电告警 d、2U_19标准机箱 e、宽限输入、隔离输出
原理图
②可编程逻辑控制器(PLC)
PLC有大、中、小型之分，其定义如下：
双100M以太网接口 双CAN总线 8个复用型串口 2KV通道隔离、浪涌保护 支持双机冗余 双以太网等网络通信工作方式 交直流供电模式 掉电报警功能 无扇散热 1U_19”标准机箱
三、开关站及公用LCU功能及配置
1、开关站及公用LCU功能 2、开关站公用LCU构成及组屏方式 3、开关站公用LCU主要设备
机组的顺序控制 数据采集 事件顺序记录（SOE） 输出控制功能 水机保护功能
PLC
触摸屏
交流数据采集 为机组出力提供 可靠数据
交流 采样
机组 LCU
通讯 管理机
同期 单元
双供电 装置
就地显示 控制操作
为PLC、自动化元件 提供可靠工作电源、 冗余配置，宽限输入， 隔离输出
智能设备的通信处 理如： 励磁系统、调速器 系统、温度采集、 转速测控、保护装 置、交流采样、同 期装置
日本三菱F系列
日本欧姆龙CP系列
b、中型PLC 中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256~1024
点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理 方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过 程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模 块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大， 扫描速度更快。常见的PLC系列有：西门子公司S7系列、 施耐德公司Premium系列、日本欧姆龙公司CQ系列、GE公 司90-30系列。适用于5~50MW的中型机组。
④同期
开关站同期设多点自动准同期一套。多点自动准同期装置 具备相线电压自动识别、相位补偿、断线告警等功能。在远方 和现地均可实现自动准同期合闸。为防止非同期并网，设有非 同期闭锁装置，当相角差过大时闭锁合闸回路。
⑤测量
对开关站电量、非电量等的信息均由现地控制单元采集， 由在现地控制单元液晶触摸屏和操作员工作站显示。
1、开关站及公用LCU功能
①数据采集和处理
采集开关站各电气量和全站公用的油、气、水辅助系统 工作状态及保护动作信号；采集厂用变压器断路器及隔离开 关状态和继电保护、自动装置动作信息。采集0.4kV厂用电 进线开关状态、备用电源自动投入装置动作和220V直流系统 工作信息；采集配电装置各电气量、非电气量、下游水位， 做工程值变换和预处理，并根据要求上送电站控制层。电量 模拟量采用交流采样，非电量模拟量采作直流采样
⑥机组控制单元顺序控制
机组运行工况有发电、调相和停机三种，工况转换方式有 发电转调相、发电转停机、停机转发电、停机转调相、调相转 发电机和调相转停机。
正常停机时，采用电气制动和机械制动混合制动方式，机
组电气事故停机时则将电气制动闭锁，只采用机械制动。
机组紧急停机控制命令与事故停机命令具有最高的优先权。 机组紧急停机顺序操作由安全装置自动启动或机组LCU屏上的 机组紧急停机按钮控制，作用于机组直接与系统解列并停机等 操作。机组电气保护作用于机组事故停机，与系统解列并停机。 机组机械保护作用于机组停机，应先减负荷至空载，然后与系 统分列。反映主设备事故的继电保护动作信号，除作用于事故 停机外，还应不经LCU直接作用于断路器和灭磁开关的跳闸回 路；机组辅助设备起动／停止控制；
完成机组同期并网功 能，具备快速调节、 快速并网、硬件闭锁。 包含手、自动同期功 能
机组LCU 1屏
双供电装置 通信管理机 人机界面 PLC主机架
交换机
机组LCU 2屏
机组LCU屏组屏模式
双供电装置 同期装置 交流采样装置
PLC扩展机架
主设备配置表
序号 名称
1 屏体 2 PLC 3 人机界面 4 通信管理机 5 双供电装置 6 同期装置 7 交流采样装置 8 交换机
线路 无压指示
电源
重庆新世纪电气有限公司
非同期闭锁
人机界面 PLC
电度表 发电机保护装置单独组屏模式
机组LCU屏
温度仪 同期表
转速仪
非同期闭锁装置
母线 无压指示
综合压差 满足要求
线路 无压指示
电源
重庆Βιβλιοθήκη Baidu世纪电气有限公司
非同期闭锁
主保护 后备保护 PLC
电度表 包含发电机保护装置组屏模式
3、机组LCU主要设备
a、小型PLC 小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、
结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可 以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包 括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通 讯联网以及各种应用指令。常见的PLC系列有：日本三菱公 司F系列、日本欧姆龙公司CP系列。适用于5MW以下的小型机 组。
1、机组LCU功能
①数据采集和处理
采集机组、机组进／出水阀和尾水进出水口闸门的各模拟 量、开关量、机组温度量、机组振动、摆度、气隙、蠕动、流 量及压力的数据采集，对这些数据进行越限检查，并将越限情 况与数据送往电站控制级，同时在机组LCU上也有报警显示和音 响。
②安全监视
监视面板可显示机组、电气度量和温度量以及有关辅助 设备的状态或参数及主要操作画面；在机组LCU上还可观察全 厂的其它设备运行情况。机组起动前的起动条件监视：在机 组处于停机备用状态时，检查其是否具备发电起动的条件， 如油压、气压、主辅设备状态和有无故障等。如有异常情况， 除在现地指示外，还应上送电站控制级显示与打印。工况转 换过程的顺序监视：连续监视机组各种工况转换过程的操作 顺序步的运行，并将主要顺序步上送电站控制级。遇到顺序 阻滞故障，则将机组转到安全工况。在值守人员确定原因并 消除这种阻滞时，应允许由人工干预回到初始状态；机组LCU 异常监视。