[发明专利]一种水电机组LCU控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涉及水轮发电机组LCU监控系统领域，具体是一种水电机组LCU控制系统及控制方法。

背景技术

对于目前大多水电站而言，水电机组监控LCU与现地水轮机调速系统、发电机励磁系统、发变组继电保护系统、水轮机调速器液压系统、圆筒阀同步电气控制系统、圆筒阀液压控制系统、发电机组辅助设备控制系统、水轮机辅助设备控制系统、在线监测系统、机组自用电系统等子系统依然普遍采用硬接线回路实现下发控制信号和上送设备状态监视信号，各子系统虽然采用PLC和触摸屏来实现自动化，通过通讯方式上送部分数据至机组LCU，但这种方式存在如下缺点：

1：机组LCU现地盘柜众多，使用大量开入模块、开出模块、模入模块、模出模块、中断量模块来采集各子系统相关信号等，投资成本巨大；

2：各个子系统之间界限不明确，容易窜电，导致损坏设备；

3：机组LCU与各子系统电缆敷设量大，任务繁重，造价高；

4：盘柜内接线复杂，设备的故障点多，维护工作量大，不利于设备可靠性提高；

5：设备投产后如需改造增加信号需要改动的工作量大；

6：不利于智能水电站建设，难以满足“无人值班，少人值守”的原则和需求。

传统的控制方式如上诸多缺点，一方面对水电机组自身安全稳定可靠运行带来较大隐患，同时对电网稳定运行和电能质量的不利影响较为巨大；另一方面不利于水电站自身经济性和可靠性，影响水电机组的效率与效益。

发明内容

为了克服现有水电机组LCU对各子系统控制大多采用硬接线方式的不足，提升设备的可靠性和稳定性，提升自动化水平及准确性。本发明提供一种水电机组LCU控制系统及控制方法，本发明控制方法以太网双网交叉冗余设计，取代传统的硬接线回路的连接，具有经济可靠，技术先进，故障点少，接线简单等优点。本发明避免了继电器、端子排等硬件触点接触不牢靠的缺点，具有较高的通用性和灵活性，有效提高了水电站综合自动化运行的可靠性和水平能力。

本发明采取的技术方案为：

一种水电机组LCU控制系统，包括水电机组LCU，所述水电机组LCU包括两套双机热备CPU模件：A套热备CPU模件、B套热备CPU模件。A套热备CPU模件包括第一电源单元、第一CPU单元、以太网模块A、以太网模块B； B套热备CPU模件包括第二电源单元、第二CPU单元、以太网模块A’、以太网模块B’。

所述以太网模块A、以太网模块A’分别与A套光交换机连接；所述A套光交换机分别与各子系统的光电转换器连接，各子系统的光电转换器与相对应子系统的A网通讯模块进行连接。所述以太网模块B、以太网模块B’分别与B套光交换机连接；所述B套光交换机分别与各子系统的光电转换器连接，各子系统的光电转换器与相对应子系统的B网通讯模块进行连接；

所述子系统包括：水轮机调速系统、发电机励磁系统、发变组继电保护系统、水轮机调速器液压系统、圆筒阀同步电气控制系统、圆筒阀液压控制系统、发电机组辅助设备控制系统、水轮机辅助设备控制系统、在线监测系统、机组自用电系统、兼容设备。

所述A套光交换机与光电转换器连接，光电转换器与A套网桥连接，A套网桥与兼容设备A网通讯模块连接。B套光交换机与光电转换器连接，光电转换器与B套网桥连接，B套网桥与兼容设备B网通讯模块连接。

所述A套热备CPU模件中第一CPU单元与B套热备CPU模件中第二CPU单元通过光纤连接，用于实现双机热备冗余的通讯模式要求；A套热备CPU模件与B套热备CPU模件分别交叉接入计算机上位机，用于实现双冗余控制网的要求。

一种水电机组LCU控制方法，水电机组LCU通过以太网通讯方式下发指令对各子系统进行控制操作，并通过以太网通讯方式传送信号对各子系统进行运行状态监视，实现对各子系统远程监视以及控制。

一种水电机组LCU控制方法，水电机组LCU通过A套热备CPU模件、B套热备CPU模件实现双机热备冗余，A套热备CPU模件、B套热备CPU模件分别以光纤介质连接A套光交换机、B套光交换机，将控制信号、监视运行状态信号以通讯方式进行数据传输，A套光交换机、B套光交换机分别通过光缆连接至相应子系统或兼容设备的光电转换器，光电转换器通过网线与相应系统的A网通讯模块、B网通讯模块连接，其中兼容设备通过网桥桥接后采用Modbus RTU、Profibus等协议进行通信实现数据传输，所述数据传输包括各种开关量和模拟量信号。