小型水轮发电机组通用型现地控制单元的制作方法
【专利摘要】小型水轮发电机组通用型现地控制单元，包括柜体，以及安装在柜体内的交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、触摸屏、蓄电池、蓄电池充电装置、PLC；所述PLC包括通信模块、温度采集模块、可编程AI接口、可编程IO接口；所述交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、触摸屏、蓄电池、蓄电池充电装置均连接到PLC。本实用新型使用PLC作为核心控制部件，并通过映射表及接口程序与外部实际接线沟通取得数据。LCU在现场调试时，一般无需自动化编程人员进行PLC流程修改，而是由一般工程技术人员在人机界面上进行设置即可。
【专利说明】小型水轮发电机组通用型现地控制单元 【【技术领域】】
[0001] 本实用新型涉及一种水轮发电机组的现地控制单元（以下简称IXU)，特别涉及一 种应用于小型水轮发电机组的高度集成化的通用型LCU。 【【背景技术】】
[0002] 在水电站的综合自动化系统中，LCU是对水轮发电机组及其辅助设备进行监测、控 制、数据通信的核心部件。按现在主流设计思路的LCU，需要工程技术人员根据各个电站具 体情况的不同，进行开入、开出、模入、交流量、温度量采集的设计，再根据这些外部变量的 不同，进行盘柜的定制设计，出图，盘柜安装，然后再由具备相当技术水平的编程人员进行 PLC(可编程逻辑控制器）程序的定制编写和现场调试。在后续的运行中，若开入开出模块 的某一个测点出现故障，一般采用更换整个模块的方式进行故障处理。
[0003] 现有的电站综合自动化设计中，一般采用一个特定的功能组一个屏柜的方式，如： 微机励磁柜、微机调速器柜、测温制动屏、自动化现地控制柜、同期屏等等。这些装置各施其 责，各自采集自己所需要的信号，控制自己负责的设备。在大中型水电站中，由于人员技术 水平较高，现场安装位也较宽裕，以上的结构并无显著的问题。但在小型水电站，现场技术 人员的技术水平相应有限，安装场地狭小，这就需要有一种高度集成化、通用化的新型现地 控制单元来实现现场发电机组的监控。
[0004] 现有的LCU设计，由于每个电站的设备情况均不同，必须进行定制设计，从设计、 出图到盘柜安装一直到现场施工程序调试，都需要相当的专业水平较高的技术人员参与。 开发周期长，工程效率较低，对于人员的技术水平要求较高。 【
【发明内容】
】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高度集成化的小型水轮发电机组 通用型IXU。
[0006] 本实用新型是这样实现的：
[0007] 小型水轮发电机组通用型现地控制单元，包括柜体，以及安装在柜体内的交流电 量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、触摸屏、蓄电池、 蓄电池充电装置、PLC ;
[0008] 所述PLC包括通信模块、温度采集模块、可编程AI接口、可编程IO接口；
[0009] 所述交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模 块、触摸屏、蓄电池、蓄电池充电装置均连接到PLC。
[0010] 进一步地，所述柜体内还安装有直流电机调速器控制模块，该直流电机调速器控 制模块连接到所述PLC。
[0011] 本实用新型的优点在于：本实用新型在使用PLC作为核心控制部件的基础上，力口 入了"映射"的概念，对内（PLC内部）穷举了小水电站中可能存在的所有需要纳入自动控 制的设备，并通过映射表及接口程序与外部实际接线沟通取得数据。以此概念为主题设计 思想，制作出通用型LCU。LCU在现场调试时，一般无需自动化编程人员进行PLC流程修改， 而是由一般工程技术人员在人机界面上进行设置即可。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0012] 下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0013] 图1是本实用新型结构框图。
[0014] 图2是本实用新型中可编程IO(AI)接口示意图。 【【具体实施方式】】
[0015] 如图1所示，小型水轮发电机组通用型现地控制单元，包括柜体，以及安装在柜体 内的交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、触摸 屏、蓄电池、蓄电池充电装置、PLC ;
[0016] 所述PLC包括通信模块、温度采集模块、可编程AI接口、可编程IO接口；
[0017] 所述交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模 块、触摸屏、蓄电池、蓄电池充电装置均连接到PLC。
[0018] 所述柜体内还安装有直流电机调速器控制模块，该直流电机调速器控制模块连接 到所述PLC。
[0019] 交流电量智能采集设备采集发电机交流量，如：电压、电流、功率等数据，通过 RS485 串 口送给 PLC。
[0020] 微机励磁转速测控装置对励磁系统进行控制，兼顾机组转速的测量，通过485串 口送给PLC。并通过IO总线，实现起励、灭磁、过速控制等信号交互。
[0021] 同期保护装置实现机组的并网以及过流、过压等小型水轮发电机组所需要的保护 功能。
[0022] 直流电机调速器控制模块（选配）：对于未配置传统油压驱动型调速器的机组，还 可以为其配置直流电机调速器控制模块，故LCU中集成直流电机控制模块。
[0023] 蓄电池采用24V电压等级，当外部供电故障时，由蓄电池对整个IXU柜体供电。
[0024] 蓄电池充电装置，其输入为厂用电220V交流，输出为24V直流。正常时可为蓄电 池提供充电电源，及对整个LCU柜供电。
[0025] 电池监测模块,检测蓄电池电压,并通过485串口送给PLC。
[0026] 可编程控制器（PLC):为LCU柜的控制核心，其内部预置了发电机开停机等各类流 程，再通过与外部智能设备及各10、AI实现对发电机的监控。同时，它还提供数据给触摸 屏，实现人机界面；提供一个以太网接口，以实现上位机监控或远方监控。其还内置一个可 编程IO接口，实现外部接线和内部虚拟IO测点的映射，从而实现通用化。
[0027] 以上以485总线为通信介质的智能设备，全部采用标准ModBus规约。
[0028] PLC通信模块采用一路以太网模块，一路GPRS (CDM)模块。正常通信，可采用光纤 以太网，而GPRS(CDM)模块则用于备用通道。构成了一种高度可靠的对外数据通道。
[0029] 本实用新型在使用PLC作为核心控制部件的基础上，加入了"映射"的概念，对内 (PLC内部）穷举了小水电站中可能存在的所有需要纳入自动控制的设备，并通过映射表及 接口程序与外部实际接线沟通取得数据。如图2所示。
[0030] 表 I :
[0031]
【权利要求】
1. 小型水轮发电机组通用型现地控制单元，其特征在于：包括柜体，以及安装在柜体 内的交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、触摸 屏、蓄电池、蓄电池充电装置、PLC ; 所述PLC包括通信模块、温度采集模块、可编程AI接口、可编程10接口； 所述交流电量智能采集设备、微机励磁转速测控装置、同期保护装置、电池监测模块、 触摸屏、蓄电池、蓄电池充电装置均连接到PLC。
2. 如权利要求1所述的小型水轮发电机组通用型现地控制单元，其特征在于：所述柜 体内还安装有直流电机调速器控制模块，该直流电机调速器控制模块连接到所述PLC。
【文档编号】H02P9/14GK204168194SQ201420528892
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】蒋文, 阮文华, 陈宁欣 申请人:福建亿华源能源管理有限公司