[发明专利]一种水电机组一体化控制装置

说明书

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，具体地涉及一种水电厂机组一体化控制装置的实现方案。

背景技术

我国水力资源丰富，水电作为清洁能源得到了国家的大力支持，目前全国大约有5万座左右的水电站在运行。其中1995年以前建成的水电站，容量较小，受到当时的自动化技术的限制，自动化水平普遍比较落后，发电机保护、水电机组控制器普遍采用继电器的方式实现，远远落后于目前的水电计算机监控系统的技术发展现状。

同时，小型的水电站在保证技术性能的前提下，对系统的性价比具有较高要求，所以大中型水电监控系统的技术方案用于小型水电站是行不通的。

国内研究机构及厂家针对小型水电站也提出了一些解决方案。

市场现有的水电一体化控制器硬件平台不统一、通信接口不统一、信号不同功能单元重复采集，与保护、控制、励磁、调速等各个功能单元不同厂家制造、并设计相互独立所置，而本产品设计时各功能单元采用统一硬件平台、对资源进行了统一管理。

市场现有的水电一体化控制器在追求经济性的同时，会牺牲调节性能和可靠性，而本装置调节性能满足水电机组控制的行业标准；

市场现有的水电一体化控制器，没有考虑远程调试、远程维护的功能，难以提高远方技术支持手段；

市场现有的水电一体化控制器没有考虑AGC、AVC的接口，随着机网协调的不断普及，这种需求越来越迫切；

市场现有的水电一体化控制器缺乏很好的仿真调试手段，存在着无法进行一体化装置离线闭环测试的问题；

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种水电机组一体化控制装置的实现方法。

本发明具体采用以下技术方案：

一种水电机组一体化控制装置，包括机组主体控制单元、机组励磁控制单元、机组保护控制单元、机组GPS对时单元、机组远动通讯控制单元、机组现地控制单元模块、机组仿真闭环测试单元、机组分析单元等结构构成。其中机组主体控制单元处于本装置的核心地位，与励磁控制单元，保护控制单元，GPS对时单元，远动通讯控制单元，现地控制单元等模块的进行数据交互和指令传输。仿真闭环测试单元，机组分析单元模块通过采集机组主体控制单元的数据信息，实现各自的测试分析功能。

本发明还进一步包括以下优选技术方案：

所述机组主体控制单元包括通过通用IO功能模块与机组主体控制单元的控制器相连的交流采样模块、残压测速模块、温度巡检模块、同期模块、无线通讯等专用功能模块相连，各模块通过导轨安装固定在一体化控制装置内部，并在机组主体控制单元内部统一通信接口。

所述励磁控制单元与机组主体控制单元相连，采用分块设计，将励磁控制屏、晶闸管整流屏、灭磁开关等硬件模块布置在一体化控制装置的前端，支持采用无刷励磁控制方式完成对机组的起励、调节、灭磁控制功能。

所述机组保护控制单元与机组主体控制单元相连，采用分块设计，由发电机控制模块、断路器操作模块、操作显示器、装置CT四部分组成；其中装置CT、发电机控制模块、断路器操作模块采用导轨安装方式固定在一体化控制装置内部，操作显示器用卡扣在屏柜前端上卡紧，用装置附带的电缆连接操作显示器与发电机控制模块连接。

所述GPS对时单元可接受GPS信号，同时跟踪多颗卫星，获取标准时间，并可把标准时间信息传送到机组主体控制单元模块的控制器，同步一体化控制装置的系统时间；GPS对时单元还提供了秒脉冲、RS232与RS485等3种与机组主体控制单元模块的控制器和机组分析单元通讯的方式秒脉冲的功能为每整秒开始时，提供一个长度为200ms的高电平脉冲；RS232与RS485的功能为每整秒发送一串54字节的对时报文，内含时分秒等信息。

所述远动通讯控制单元实现了远动与通信管理机的一体化，一方面通过各种通讯规约接入水电机组一体化控制装置所集成的机组主体控制单元、保护功能单元、励磁控制单元；另一方面还可以通过IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT等多种远动通讯规约转出与调度端进行数据通讯。水电机组一体化控制装置还预留了AGC和AVC功能的接口，满足用户的特殊需求；通信方式上针对农村水电的特点支持专用数据网及远程无线通信，提供了信息远程无线传送控制接口。

所述现地控制单元采用了手动控制按钮和触摸屏终端两种方式来实现与机组主体控制单元间的通讯，该现地控制单元均布局在所述一体化控制装置的前屏，触摸屏终端与机组主体控制单元通过MODBUSTCP通讯规约进行数据交换，实现对机组的现地控制。