中小型水輪發(fā)電機(jī)組dspic綜合控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器,所述的DSPIC綜合控制器，包括水力測控、水輪機(jī)測控、發(fā)電機(jī)測控，所述的DSPIC綜合控制器的集勵(lì)磁控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元、同期控制單元、過程控制單元、水位測控單元、溫度巡檢單元、機(jī)組保護(hù)單元、通信單元于一體，采用DSPIC單片機(jī)為主控制機(jī),DSPIC單片機(jī)一端與采樣單元聯(lián)接，另一端與輸出系統(tǒng)聯(lián)接，還有一端通過通信口與觸摸屏聯(lián)接，一端與電源單元聯(lián)接，并可通過以太網(wǎng)與上位機(jī)系統(tǒng)聯(lián)接;所述的勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制、同期控制、過程控制、水位測控和機(jī)組保護(hù)分別與采樣單元聯(lián)接,共享采樣單元采集的數(shù)據(jù)信息。
【專利說明】
中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSP IC綜合控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器。【背景技術(shù)】
[0002]水輪發(fā)電機(jī)組由水力、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，是水電站與電力系統(tǒng)重要組成部分， 是一個(gè)多變量、時(shí)變、非線性系統(tǒng)，水輪發(fā)電機(jī)組控制聯(lián)接水力測控、水輪機(jī)測控、發(fā)電機(jī)測控，一般是通過調(diào)速器控制進(jìn)水量調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組的有功功率及頻率，通過勵(lì)磁控制器控制發(fā)電機(jī)端電壓與輸出的無功功率，根據(jù)水位測控對水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)電與負(fù)荷控制，在正常運(yùn)行狀態(tài)下保證負(fù)荷的要求、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)電與靜態(tài)穩(wěn)定性，在事故狀態(tài)下提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、動態(tài)與暫態(tài)穩(wěn)定性。主要控制單元有:勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制、同期合閘控制、過程控制、水位測控、溫度巡檢、機(jī)組保護(hù)和通信，其中勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制和同期合閘控制是水電廠中最基本的控制，它對于保證水電站與電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行、電能質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。傳統(tǒng)的控制方式是:勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制、同期控制、過程控制、水位測控、溫度巡檢和機(jī)組保護(hù)都是從自身的目標(biāo)出發(fā)，各自構(gòu)成獨(dú)立的工作系統(tǒng)，分開設(shè)置控制器，對不同的目標(biāo)進(jìn)行控制，其體積龐大、設(shè)備分散、響應(yīng)速度慢、價(jià)格高、 安裝維修不便、不能進(jìn)行資源共享、不便進(jìn)行調(diào)速、勵(lì)磁、同期之間的協(xié)調(diào)控制及實(shí)現(xiàn)最佳控制。
[0003]鑒于水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制和同期控制是一個(gè)密切關(guān)聯(lián)的整體，其耦合性強(qiáng)，忽略或簡化它們之間互相影響與關(guān)聯(lián)，不但會影響其控制質(zhì)量，而且會影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，甚至?xí)绊戨娏ο到y(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性與供電質(zhì)量。為此，應(yīng)將水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、轉(zhuǎn)速、同期合閘作為個(gè)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)控制。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)永電站綜合自動化與無人值守，還必須將水輪發(fā)電機(jī)組的過程控制、水位測控、溫度巡檢和機(jī)組保護(hù)同時(shí)進(jìn)行自動控制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種基于DSPIC30F6014A單片機(jī)(簡稱為DSPIC單片機(jī)) 集水電站的水力、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和通信功能于一體的高度集成化、一體化、智能化的綜合控制器。本實(shí)用新型的任務(wù)是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:本實(shí)用新型的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，包括水力測控、水輪機(jī)測控、發(fā)電機(jī)測控，所述的 DSPIC綜合控制器的集勵(lì)磁控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元、同期控制單元、過程控制單元、水位測控單元、溫度巡檢單元、機(jī)組保護(hù)單元、通信單元于一體，采用DSPIC單片機(jī)為主控制機(jī)， DSPIC單片機(jī)一端與采樣單元聯(lián)接，另一端與輸出系統(tǒng)聯(lián)接，還有一端通過通信口與觸摸屏聯(lián)接，一端與電源單元聯(lián)接，并可通過以太網(wǎng)與上位機(jī)系統(tǒng)聯(lián)接;所述的勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制、同期控制、過程控制、水位測控和機(jī)組保護(hù)分別與采樣單元聯(lián)接，共享采樣單元采集的數(shù)據(jù)信息。
[0005]本實(shí)用新型的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，它是利用一臺DSPIC單片機(jī)對水輪發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁、轉(zhuǎn)速、同期、水位、溫度巡檢、生產(chǎn)過程及機(jī)組保護(hù)進(jìn)行綜合控制。本實(shí)用新型的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器綜合控制器可以實(shí)現(xiàn)中小型水輪發(fā)電機(jī)組二次設(shè)備高度集成化、一體化、模塊化、小型化、智能化，配上外圍設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)低壓發(fā)電機(jī)組1機(jī)1柜、一個(gè)指令開停機(jī)、故障診斷、自動停機(jī)、自動調(diào)頻調(diào)壓、自動調(diào)節(jié)有功無功、并根據(jù)水位變化自動調(diào)整負(fù)荷、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)無人值守，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及調(diào)節(jié)性能，同時(shí)簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、簡化接線、共享資源、減少重復(fù)設(shè)備、降低成本。綜合控制器用于小型水電站，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令開停機(jī)、故障診斷、自動停機(jī)、自動調(diào)頻調(diào)壓、自動調(diào)節(jié)有功無功功率、經(jīng)濟(jì)發(fā)電、實(shí)現(xiàn)無人值守，實(shí)現(xiàn)低壓發(fā)電機(jī)組一、二次設(shè)備1機(jī)1柜。本實(shí)用新型的DSPIC綜合控制器具有協(xié)調(diào)控制、跟蹤系統(tǒng)電壓、頻率功能，提高了調(diào)節(jié)性能及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，同時(shí)簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、簡化接線、共享資源、減少重復(fù)設(shè)備、縮小體積、降低成本，采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能可靈活擴(kuò)充?！靖綀D說明】
[0006]圖1是DSPIC綜合控制器原理結(jié)構(gòu)圖，[〇〇〇7]圖中:(A)為采樣單元，(B)為DSPIC單片機(jī)，(C)為輸出單元，(D)為電源單元；(E)為觸膜屏；[00〇8] (1)為勵(lì)磁控制單元；(2)為轉(zhuǎn)速控制單元；(3)為同期控制單元；(4)為過程控制單元；(5)為水位測控單元；(6)為溫度巡檢單元；(7)為機(jī)組保護(hù)單元；(8) 為通信單元；
[0009]AI為模擬量輸入，輸入模擬量有發(fā)電機(jī)相電流(]^、113、1(3)、發(fā)電機(jī)端線電壓 (1^13、1]1^)、系統(tǒng)電壓〇^)、系統(tǒng)頻率$1)、系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓的相位差(5)、機(jī)組的轉(zhuǎn)速(N)、勵(lì)磁電壓(UL)、勵(lì)磁電流(IL);
[0010]DI為開關(guān)量輸入，輸入開關(guān)量有導(dǎo)水葉開放度(Dw)、水位測量V、斷路器位置信號 DL、控制命令L和測速信號輸入到主控制系統(tǒng)一(A);
[0011]MI為數(shù)字量輸入，輸入數(shù)字量有轉(zhuǎn)速測量N、給定值⑶。[0〇12] A0為模擬量輸出，輸出模擬量有勵(lì)磁控制信號至勵(lì)磁功率單元、轉(zhuǎn)速控制信號至調(diào)速電動機(jī)或電液轉(zhuǎn)換器II;[0〇13] D0為開關(guān)量輸出，輸出的開關(guān)量有斷路器合閘信號HZ;導(dǎo)水葉開度(Dw);[〇〇14] M0為數(shù)字量輸出，輸出的數(shù)字量有故障報(bào)警信號輸出至報(bào)警器BZ。
[0015]圖2是DSPIC綜合控制器的外形結(jié)構(gòu)圖，
[0016]圖中:a為采樣模塊;-b為勵(lì)磁控制模塊;-c為轉(zhuǎn)速同期與過程控制模塊;d為輔助控制保護(hù)與通信模塊;e為輸出模塊;f為電源模塊；(E)為觸膜屏。[〇〇17]圖3為DSPIC綜合控制器與水電站監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)接圖，[〇〇18]圖中:(A)為采樣單元，(B)為DSPIC單片機(jī)，(C)為輸出單元，(D)為電源單元； (E)為觸膜屏；(G)為以太網(wǎng)，(H)為上位機(jī)系統(tǒng)；[0〇19] (1)為勵(lì)磁控制單元；(2)為轉(zhuǎn)速控制單元；(3)為同期控制單元；(4)為過程控制單元；(5)為水位測控單元；(6)為溫度巡檢單元；(7)為機(jī)組保護(hù)單元；(8)為通信單元?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖的具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。(但不是對本實(shí)用新型的限制)
[0021]本實(shí)用新型的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，包括水力測控、水輪機(jī)測控、發(fā)電機(jī)測控，其特征在于:所述的DSPIC綜合控制器的集勵(lì)磁控制單元(1 )、轉(zhuǎn)速控制單元(2)、同期控制單元(3)、過程控制單元(4)、水位測控單元(5)、溫度巡檢單元(6)、機(jī)組保護(hù)單元(7)、通信單元(8)于一體，采用DSPIC單片機(jī)(B)為主控制機(jī)，DSPIC單片機(jī)(B)—端與采樣單元(A)聯(lián)接，另一端與輸出系統(tǒng)(C)聯(lián)接，還有一端通過通信口與觸摸屏(E)聯(lián)接 (見圖1所示)，一端與電源單元(D)聯(lián)接，并可通過以太網(wǎng)(G)與上位機(jī)系統(tǒng)(H)聯(lián)接(見圖3 所示)；所述的勵(lì)磁控制一(1)、轉(zhuǎn)速控制一(2)、同期控制--(3)、過程控制一(4)、水位測控一(5)和機(jī)組保護(hù)一(6)分別與采樣單元一(A)聯(lián)接，共享采樣單元一(A)采集的數(shù)據(jù) fg息。[〇〇22]圖2是DSPIC綜合控制器的外形結(jié)構(gòu)圖，DSPIC綜合控制器各單元用插板式模塊結(jié)構(gòu)插入4U機(jī)箱內(nèi)，其中采樣模塊一a排列在勵(lì)磁控制模塊一b前、勵(lì)磁控制模塊一b排列在轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊--c前、轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊--c排列在輔助控制保護(hù)與通信模塊一d前、輔助控制保護(hù)與通信模塊一d排列在輸出模塊一e前、輸出模塊一e排列在電源模塊一f前，觸摸屏一(E)嵌入面板內(nèi)，(見圖2所示)。[〇〇23] DSPIC綜合控制器采樣單元一(A) —端接至AI—模擬量輸入，AI分別聯(lián)接發(fā)電機(jī)相電流(1&、113、1〇)、發(fā)電機(jī)端線電壓〇^13、1]1^)、系統(tǒng)電壓--〇^)、系統(tǒng)頻率一卬1)、系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓的相位差--(8)、機(jī)組的轉(zhuǎn)速--(N)、勵(lì)磁電壓--(UL)、勵(lì)磁電流--(IL)， 其采樣單元一(A)另一端接至D 1--開關(guān)量輸入，D I分別聯(lián)接到導(dǎo)水葉開放度-_-(Dw)、水位測量--V、斷路器位置信號--DL、控制命令--L，采樣單元一(A)還有一端接至MI數(shù)字量輸入，MI—端聯(lián)接轉(zhuǎn)速測量N、另一端聯(lián)接給定值⑶，采樣單元一(A)聯(lián)接到DSPIC單片機(jī)一 (B)(見圖1所示)ASPIC綜合控制器輸出單元——(C)一端接至A0—模擬量輸出，A0—端聯(lián)接勵(lì)磁控制信號、另一端聯(lián)接轉(zhuǎn)速控制信號，輸出單元一(C)另一端接至D 0開關(guān)量輸出， D0—端聯(lián)接斷路器合閘信號HZ，另一端聯(lián)接導(dǎo)水葉開度(Dw)，輸出單元一(C)還有一端接至M0數(shù)字量輸出，M0聯(lián)接故障報(bào)警信號BZ，輸出單元一(C)與DSPIC單片機(jī)一(B)聯(lián)接 (見圖1所示)。[〇〇24]圖3為DSPIC綜合控制器與水電站監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)接圖，DSPIC單片機(jī)(B)分別與采樣單元(A)、輸出單元(C)、電源單元(D)、觸膜屏(E)、以太網(wǎng)(G)聯(lián)接，上位機(jī)系統(tǒng)(H)接于以太網(wǎng)(G)，勵(lì)磁控制單元(1)、轉(zhuǎn)速控制單元(2)、同期控制單元(3)、過程控制單元(4)、水位測控單元(5)、溫度巡檢單元(6)、機(jī)組保護(hù)單元(7)、通信單元(8)分別與DSPIC單片機(jī) (B)聯(lián)接。[〇〇25]綜合控制器各單元采用插板式模塊結(jié)構(gòu)插入4U機(jī)箱內(nèi)。其目的旨在協(xié)調(diào)勵(lì)磁控制、轉(zhuǎn)速控制和同期合閘控制、跟蹤系統(tǒng)電壓頻率控制、共享資源、減少重復(fù)設(shè)備、簡化接線、簡化結(jié)構(gòu)、縮小體積、降低成本，在正常狀態(tài)下提高可靠性、調(diào)節(jié)精度、合理分配無功功率、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限，事故狀態(tài)下提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性，在事故后進(jìn)行恢復(fù)控制迅速恢復(fù)供電，提高機(jī)組自動化水平和全站的綜合自動化水平，提高電站運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行管理水平，實(shí)現(xiàn)中小型水電站機(jī)組一鍵開停機(jī)、故障診斷、自動停機(jī)，實(shí)現(xiàn)中小型水輪發(fā)電機(jī)組綜合自動化和無人值守，更好實(shí)現(xiàn)小型水輪發(fā)電機(jī)組一次二次設(shè)備1機(jī)1柜。DSPIC綜合控制器可工作在單機(jī)運(yùn)行、并大電網(wǎng)或并小電網(wǎng)下運(yùn)行，在正常狀態(tài)、事故狀態(tài)及事故后恢復(fù)狀態(tài)下能進(jìn)行協(xié)調(diào)控制:
[0026]對于孤立電站不帶負(fù)載，勵(lì)磁與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)分開獨(dú)立控制；當(dāng)發(fā)電機(jī)組單機(jī)帶負(fù)載時(shí)，綜合控制器不僅要調(diào)節(jié)勵(lì)磁電壓，而且要根據(jù)系統(tǒng)功率變化調(diào)節(jié)水門開度，維持頻率動態(tài)平衡；當(dāng)發(fā)電機(jī)組與大電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，在正常運(yùn)行時(shí)綜合控制器主要任務(wù)是合理分配并列運(yùn)行的機(jī)組間的無功功率、有功功率，維持發(fā)電機(jī)組頻率與電壓穩(wěn)定。在系統(tǒng)負(fù)荷擾動時(shí)， 一般中小型電站機(jī)組在大電網(wǎng)中不承擔(dān)主要調(diào)頻、調(diào)相任務(wù)，但有抑制、減弱系統(tǒng)的波動的作用，若近區(qū)負(fù)荷突變引起輸出力矩的擾動，當(dāng)擾動尚末沖擊到電網(wǎng)時(shí)，一般機(jī)端電壓、頻率會發(fā)生一定的擾動，但綜合控制器的作用可減小對大電網(wǎng)影響，在暫態(tài)過程終了時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率不變，勵(lì)磁控制穩(wěn)定電壓。
[0027]對發(fā)電機(jī)組并入地方小電網(wǎng)，小機(jī)組一般不能進(jìn)相運(yùn)行，也不承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，但當(dāng)負(fù)載化時(shí)，地方電網(wǎng)電壓較高時(shí)，若勵(lì)磁控制器工作于恒壓工作方式，可能吸取系統(tǒng)無功功率，進(jìn)相運(yùn)行，此時(shí)根據(jù)水位輸出功率。為此，中小型發(fā)電機(jī)組并入地方小電網(wǎng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)入恒功率因素工作方式，跟隨電網(wǎng)電壓、頻率的變化。為使電網(wǎng)功率平衡，應(yīng)停掉一些有蓄水能力的電站，最大限度地利用天然水利資源。
[0028]當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生了較大變化，因而系統(tǒng)的潮流及各發(fā)電機(jī)輸出的電功率也隨之發(fā)生突然變化。但是，由于水輪機(jī)和調(diào)速機(jī)構(gòu)有一定的慣性，需要經(jīng)過一定時(shí)間以后才能改變水輪機(jī)輸出的機(jī)械功率，這樣可能破壞了發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)間的功率平衡，在發(fā)電機(jī)組的軸上便出現(xiàn)了不平衡轉(zhuǎn)矩。一般遭受擾動時(shí)各發(fā)電機(jī)組功率平衡不同，機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量也不同，各機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的不同。因而各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間將產(chǎn)生相對運(yùn)動，即相關(guān)擺動，此時(shí)勵(lì)磁的微分調(diào)節(jié)過程會惡化轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)作用，綜合控制器自適用為PI調(diào)節(jié)方式，若與系統(tǒng)失步，即與電網(wǎng)解列。[〇〇29]當(dāng)水電機(jī)組并入大電網(wǎng)時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)頻率變化很小，負(fù)荷變化不大，機(jī)組出力接近給定值。但對機(jī)組與孤立小電網(wǎng)并列或單機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組出力隨負(fù)荷變化，當(dāng)負(fù)荷與給定功率偏差較大時(shí)，就會產(chǎn)生較大的頻率偏差，控制器根據(jù)頻率偏差和功率偏差的大小， 可以判斷水電機(jī)組是并大電網(wǎng)或并小電網(wǎng)。
[0030]當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低頻振蕩時(shí)，控制器的PSS附加控制信號，提供正阻尼，以補(bǔ)償系統(tǒng)負(fù)阻尼，抑制低頻振蕩。[〇〇31] 跟蹤控制是在機(jī)組起動、升壓后，自動跟蹤電網(wǎng)電壓與頻率，加快同期并列過程。[0〇32] 勵(lì)磁控制單元-(1)、轉(zhuǎn)速控制單元--(2)、同期控制單元--(3)、過程控制單元一(4)、水位測控單元一(5)、溫度巡檢單元-(6)、機(jī)組保護(hù)單元一(7)單元分別與采樣單元一(A)聯(lián)接，共享采樣單元一(A)采集的信息，這不僅可保證各單元采集的數(shù)據(jù)信息一致性，同時(shí)可保證有關(guān)單元協(xié)調(diào)控制正確性，這也是綜合控制器與分立裝置的重大區(qū)別。[〇〇33] DSPIC綜合控制器各單元用插板式模塊結(jié)構(gòu)插入4U機(jī)箱內(nèi)，其中采樣模塊一a排列在勵(lì)磁控制模塊一b前、勵(lì)磁控制模塊一b排列在轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊一C前、轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊一c排列在輔助控制保護(hù)與通信模塊一d前、輔助控制保護(hù)與通信模塊一d排列在輸出模塊一e前、輸出模塊一e排列在電源模塊一f前，觸摸屏一(E)嵌入面板內(nèi)， 其結(jié)構(gòu)緊湊、接線簡單、美觀大方、維修方便。[〇〇34] DSPIC綜合控制器輸出方式，按可控硅單元分為單相半控、單相全控、三相半控、三相全控，工作方式有恒電壓、恒勵(lì)磁電流、恒無功、恒功率因素、恒控制角，這可適用于不同機(jī)組及不同運(yùn)行方式的需要。[〇〇35] DSPIC綜合控制器有多種工作方式，可工作于單機(jī)模式，也可工作于雙機(jī)模式，當(dāng)單機(jī)時(shí)，則自動工作于所述的單機(jī)模式，當(dāng)兩臺機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，則工作于所述的雙機(jī)模式。 雙機(jī)模式兩機(jī)分為A機(jī)與B機(jī)，設(shè)定A機(jī)為主控機(jī)，B機(jī)作為熱備用機(jī)，兼對A機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)診斷到A機(jī)出故障，或用按鍵手動進(jìn)行雙機(jī)切換時(shí)，切換至B機(jī);雙機(jī)模式提高了運(yùn)行可靠牲。[〇〇36]綜合控制器采用DSPIC單片機(jī)作為硬件平臺，DSPIC是一種將單片機(jī)的特征同數(shù)字信號處理器(DSP)的能力結(jié)構(gòu)在一起的器件，它具有豐富的外圍部件，完整的DSP引擎， 改進(jìn)的中斷能力，DSPIC存儲器，靈活的重編程能力，強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境引腳數(shù)少，使用優(yōu)化的高級語言，方便PIC系列單片機(jī)用戶移植現(xiàn)有的代碼，因此選用DSPIC作為硬件平臺能滿足小型水輪發(fā)電機(jī)組監(jiān)控功能與性能要求，而且比較可靠與經(jīng)濟(jì)。采用模塊化結(jié)構(gòu)，獨(dú)立與分散相結(jié)合，系統(tǒng)功能可靈活擴(kuò)充。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，包括水力測控單元、水輪機(jī)測控單元、發(fā)電 機(jī)測控單元，其特征在于:所述的DSPIC綜合控制器集勵(lì)磁控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元、同期 控制單元、過程控制單元、水位測控單元、溫度巡檢單元、機(jī)組保護(hù)單元、通信單元于一體， 采用DSPIC單片機(jī)為主控制機(jī)，DSPIC單片機(jī)一端與采樣單元聯(lián)接，另一端與輸出系統(tǒng)聯(lián) 接，還有一端通過通信口與觸摸屏聯(lián)接，一端與電源單元聯(lián)接，并可通過以太網(wǎng)與上位機(jī)系 統(tǒng)聯(lián)接；勵(lì)磁控制單元、轉(zhuǎn)速控制單元、同期控制單元、過程控制單元、水位測控單元、機(jī)組 保護(hù)單元分別與采樣單元聯(lián)接，共享采樣單元采集的數(shù)據(jù)信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，其特征在于，所述的 DSPIC綜合控制器各單元用插板式模塊結(jié)構(gòu)插入4U機(jī)箱內(nèi)，其中采樣模塊排列在勵(lì)磁控制 模塊前、勵(lì)磁控制模塊排列在轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊前、轉(zhuǎn)速同期過程控制模塊排列在輔 助控制保護(hù)與通信模塊前、輔助控制保護(hù)與通信模塊排列在輸出模塊前、輸出模塊排列在 電源模塊前，觸摸屏嵌入面板內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，其特征在于，所述的 DSPIC綜合控制器采樣單元一端接至AI—模擬量輸入，AI分別聯(lián)接發(fā)電機(jī)相電流(Ia、Ib、 1〇)、發(fā)電機(jī)端線電壓(1^13、1]1^)、系統(tǒng)電壓(1^)、系統(tǒng)頻率$1)、系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓的 相位差(8)、機(jī)組的轉(zhuǎn)速(N)、勵(lì)磁電壓(UL)、勵(lì)磁電流(IL)，其采樣單元(A)另一端接至D 1--開關(guān)量輸入，DI分別聯(lián)接到導(dǎo)水葉開放度、水位測量、斷路器位置信號、控制命令，采樣 單元還有一端接至M1--數(shù)字量輸入，MI—端聯(lián)接轉(zhuǎn)速測量N、另一端聯(lián)接給定值⑶，采樣單 元聯(lián)接到DSPIC單片機(jī)；DSPIC綜合控制器輸出單元一端接至A0—模擬量輸出，A0—端聯(lián)接 勵(lì)磁控制信號、另一端聯(lián)接轉(zhuǎn)速控制信號，輸出單元另一端接至DO開關(guān)量輸出，DO—端聯(lián)接 斷路器合閘信號，另一端聯(lián)接導(dǎo)水葉開度，輸出單元還有一端接至M0-數(shù)字量輸出，M0聯(lián)接 故障報(bào)警信號，輸出單元與DSPIC單片機(jī)聯(lián)接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，其特征在于，所述的 DSPIC綜合控制器DSPIC單片機(jī)分別與采樣單元(A)、輸出單元(C)、電源單元(D)、觸膜屏 (E)、以太網(wǎng)(G)聯(lián)接，上位機(jī)系統(tǒng)(H)接于以太網(wǎng)(G)，勵(lì)磁控制單元(1)、轉(zhuǎn)速控制單元(2)、 同期控制單元(3)、過程控制單元(4)、水位測控單元(5)、溫度巡檢單元(6)、機(jī)組保護(hù)單元 (7)、通信單元(8)分別與DSPIC單片機(jī)(B)聯(lián)接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型水輪發(fā)電機(jī)組DSPIC綜合控制器，其特征在于，所述的 DSPIC綜合控制器，當(dāng)單機(jī)時(shí)，則自動工作于單機(jī)模式，當(dāng)兩臺機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，則工作于雙機(jī) 模式;雙機(jī)模式兩機(jī)分為A機(jī)與B機(jī)，設(shè)定A機(jī)為主控機(jī)，B機(jī)作為熱備用機(jī)，兼對A機(jī)進(jìn)行監(jiān) 控，當(dāng)診斷到A機(jī)出故障，或用按鍵手動進(jìn)行雙機(jī)切換時(shí)，切換至B機(jī)。
【文檔編號】F03B15/00GK205605355SQ201620147569
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】施隆照, 戴樹梅
【申請人】福建省智能科技有限公司