CAN总线及其在水电站自动化的应用

　　4.1.1全站监控层构成

　　全站监控层为电站实时监控中心。其负责整个电站的集中监控功能，具有实时及历史数据处理功能，并预留与地调或梯调进行通信等功能。

　　监控层由一台前台调度机，一台数据处理机，调度机和数据处理机选用台湾研华公司的原装工控机，两台飞利蒲21‘‘彩显，两台实达24针中英文宽行打印机构成。前台调度机与数据处理机之间通过以太网相连进行通信。数据处理机预留接口与地调或梯调进行通信。前台调度机与现地单元（LCU）之间通过现场总线CAN网进行数据交换。

　　4.1.2 现地控制单元（LCU）

　　现地控制单元本次设计按一般情况包括三套机组LCU和一套公用LCU。因系统的设计是开放式结构，可以根据系统的实际情况增删设备。机组LCU、公用LCU与上位监控层通过CAN总线相连，实现数据的上传和下发。

　　考虑到LCU的基本构成是相似的，我们以一套为例来对其构成进行说明。LCU由一套可编程计算机控制器PCC、一台温度巡检装置、一台综合电量检测装置及转速测量装置和各种保护装置构成。其中，PCC一方面通过I/O 模块测取模拟量、开关量、脉冲量等信号，另一方面利用其Frame driver 功能，通过RS485总线获取温度巡检装置、综合电量检测装置及转速测量装置和各种保护装置的测 量信号。并把它们通过CAN总线上传给上位管理机。

　　可编程计算机控制器PCC是选用贝加莱的PCC2005系列。PCC为项目开发者的控制应用程序（APM）提供了兆字节级的存储容量。如此大的存储容量，对于我们存放通过RS485总线获取的大量的温度巡检装置、综合电量检测装置及转速测量装置和各种保护装置的测量信号提供了可能。同时，其实时多任务系统和多种编程风格同时混用的特性，为我们的程序开发提供了便利。

　　4.2系统功能

　　4.2.1 监控系统上位软件实现功能：

　　·数据采集：接收LCU定时采集及预处理过的信号，包括开关量，模拟量， 脉冲量，温度量及其它非电量等。

　　·数据处理：数据计算，越限报警，变位报警，电度累计，功率累计，电压合格率等。

　　·报表生成与打印：包括事故﹑故障一览表，状态变位统计一览表，操作一览表，模拟量越限一览表，自诊断一览表，设备运行工况表，电能报表等。

　　·机组顺序控制：实现机组顺序起，停控制。断路器，隔离开关的合闸/分闸等操作。

　　·机组有功功率，无功功率调节：现地单元可根据显示操作面板的有功，无功给定值或上位机下达的有功，无功给定值，按相应调节规律（如PID）进行有功、无功的闭环控制。另外可根据用户要求进行成组调节。

　　·可与上级调度部门通信，实现遥测与遥信等功能。

　　·时钟同步：现地控制单元、自动化装置、上位机采用统一的时钟，保证时间同步性。

　　4.2.2现地控制单元LCU的功能

　　·数据采集和处理

　　通过LCU上的开入模块、模入模件、综合电量装置、温度巡检装置和保护装置分别采集状态量（DI）、中断量（SOE）、脉冲量、电度量、交流量、模拟量和温度量，并进行数据的多重滤波、合法性检查、数据的转换、运算和上交操作。

　　·控制与操作

　　LCU 根据所采入的信息或上位机下达的命令，进行数据处理、启动流程，并下发控制、操作命令，所有的控制、操作命令通过PCC的开出模件驱动开出继电器来执行，从而实现自动控制发电机的启停、并列解列、辅设启停和开关操作。其中机组的紧急停机、事故停机流程则直接置于PCC系统上，以此提高系统响应的快速性和准确性。

5. 结束语

　　随着能源的匮乏煤和石油日益减少及人们环保意识的加强，水利发电因其电能低成本，没有污染、运行方式灵活，可以发电、防洪、灌溉、综合利用水利资源等优势，得到越来越多的应用。水电站自动化的水平决定了其安全可靠性及低成本的运行。本文以中小型水电站为参考点，改过去一个现地单元配一套监控站为以现地单元PCC为顺控、数采的核心，并兼任将数据上传上位监控站，三套现地单元和一套公用单元通过CAN总线由上位监控站统一监控管理。这种结构模式不但可以降低投资成本，而且因其层次清晰，模块化配置减少了系统故障的发生。对于在目前我国地方投资不足的情况下加快中小型水电站的建设步伐是很有促进作用的。

参考文献

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　　[2] 阳宪惠 主编， 现场总线技术及其应用[M]，清华大学出版社， 1999

　　[3] 陈志业 主编，电力工程[M]， 中国电力出版社 1997

　　[4] Networking Principles With BR， BR， 1999