CN105763111A - 一种发电机组自动发电智能控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的智能控制器包括主CPU模件（1）、辅CPU模件（2）、人机交互模件（3）和综合模件（4），主CPU模件（1）和辅CPU模件（2）分别使用插拔式硬连接安装于综合模件（4）上，人机交互模件（3）通过可插拔式扁平电缆线与综合模件（4）软连接。本发明的智能控制器通过模块化设计且插拔式连接提高了产品的可靠性，该智能控制器实现了机组八大功能于一体，一台发电机组仅需配置一台控制器，就能实现机组的全自动运行，简化了接线，提高了运行可靠性；同时控制器提供RS485通信接口电路，实现网上数据共享，实现发电机组的远方监控及集中控制。

Description

一种发电机组自动发电智能控制器
技术领域
本发明涉及低压水电机组全自动发电技术领域，具体地说是根据电压等级为AC400V的水电机组的运行现状而研发的一种适合电压等级为AC400V的水电机组的自动发电的高度集成化的发电机组自动发电智能控制器。
背景技术
目前，国内大部分电压等级为AC400V的水电机组沿用上世纪80年代的技术方案，水轮机调速使用方向盘，由运行人员手动旋转方向盘控制导叶开度、从而控制水轮机的转速；励磁调节使用可调电阻控制触发角的方式实现；同期并网通过观察灯泡或电磁式机械同步表手动合闸实现。这种方式下，要求运行人员的注意力高度集中，且需要较高的经验水平；另外，此方案由于全部是运行人员手动操作，安全性不高，在并网时对机组的冲击可能较大。近年来，国内电压等级为AC400V的水电机组陆续进行技术改造，大部分采用高压机组的方案，此方案可以实现机组的自动化控制，但成本很高；部分采用励磁控制装置、微机保护装置、控制装置以及测温等设备组合为一体化屏实现机组的自动化控制，系统需要实现多设备的接口和通信，增加了系统的复杂程度，运行维护不便，且成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种模块化设计、能够实现低压水电机组运行所需的全部功能的发电机组自动发电智能控制器。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的智能控制器包括主CPU模件、辅CPU模件、人机交互模件和综合模件，主CPU模件和辅CPU模件分别使用插拔式硬连接安装于综合模件上，人机交互模件通过可插拔式扁平电缆线与综合模件软连接。
所述的主CPU模件包括分别与主MCU相连接的同期检查电路、模拟量采集电路、励磁调节控制电路、主I/O接口电路、串行通信接口电路和主SPI通信接口电路。
所述的辅CPU模件包括分别与辅MCU相连接的辅SPI通信接口电路、RS485通信接口电路、12路测温接口电路、数显表通信接口电路和辅I/O接口电路；其中辅SPI通信接口电路与主SPI通信接口电路相连接且RS485通信接口电路与串行通信接口电路相连接，辅I/O接口电路与人机交互模件相连接。
所述的人机交互模件包括按键、指示灯和液晶。
所述的综合模件包括互感器模拟量采集电路、脉冲变压器励磁控制电路、励磁电压励磁电流采集电路、水位采集、光电隔离数字量采集电路、光电隔离数字量继电器输出电路；其中互感器模拟量采集电路同时与主CPU模件中的同期检查电路和模拟量采集电路相连接，脉冲变压器励磁控制电路与主CPU模件中的励磁调节控制电路相连接，励磁电压励磁电流采集电路、光电隔离数字量采集电路、光电隔离数字量继电器输出电路同时与主CPU模件中的主I/O接口电路相连接。
所述的互感器模拟量采集电路用于采集机端三相电压和三相电路以及系统线电压。
所述的脉冲变压器励磁控制电路采用全波全控整流电路控制。
所述的水位采集为1路4～20mA水位采集。
所述的光电隔离数字量采集电路为18路开入量接入。
所述的光电隔离数字量继电器输出电路为14路继电器输出。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的智能控制器通过模块化设计，将主CPU模件和辅CPU模件使用插拔式硬连接安装于综合模件上，人机交互模件通过可插拔式扁平电缆线与综合模件软连接，提高了产品的可靠性；该智能控制器实现了机组的流程控制、发电机组开停机全自动控制、发电机励磁调节、水轮机调速控制（支持微机调速器和手电动操作器）、自动准同期合闸、发电机继电保护、数显仪表、自动经济发电、机组状态监视八大功能于一体，一台发电机组仅需配置一台控制器，就能实现机组的全自动运行，简化了接线，提高了运行可靠性；同时控制器提供RS485通信接口电路，实现网上数据共享，实现发电机组的远方监控及集中控制。
本发明的智能控制器实现了一键式开机、一键式停机、快速准同期自动并网、自动发电功能，另外还实现了按水位全自动开停机、按水位经济发电模式，高效和谐利用水资源，提高了发电机组的运行效率，实现了低压小水电站的无人值班（少人值守）运行模式，节约了人员成本、提高了经济效益，该智能控制器适用于电压等级为AC400V的水电机组全自动发电的智能控制。
附图说明
附图1为本发明的智能控制器硬件结构布局图；
附图2为本发明的智能控制器硬件电路结构图。
其中：1—主CPU模件；2—辅CPU模件；3—人机交互模件；4—综合模件。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示：一种发电机组自动发电智能控制器，该智能控制器包括主CPU模件1、辅CPU模件2、人机交互模件3和综合模件4，主CPU模件1和辅CPU模件2分别使用插拔式硬连接安装于综合模件4上，人机交互模件3通过可插拔式扁平电缆线与综合模件4软连接。具体来说，主CPU模件1包括分别与主MCU相连接的同期检查电路、模拟量采集电路、励磁调节控制电路、主I/O接口电路、串行通信接口电路和主SPI通信接口电路。辅CPU模件2包括分别与辅MCU相连接的辅SPI通信接口电路、RS485通信接口电路、12路测温接口电路、数显表通信接口电路和辅I/O接口电路；其中辅SPI通信接口电路与主SPI通信接口电路相连接且RS485通信接口电路与串行通信接口电路相连接，辅I/O接口电路与人机交互模件3相连接。人机交互模件3包括按键、指示灯和液晶。综合模件4包括用于采集机端三相电压和三相电路以及系统线电压的互感器模拟量采集电路、采用全波全控整流电路控制的脉冲变压器励磁控制电路、励磁电压励磁电流采集电路、1路4～20mA的水位采集、18路开入量接入的光电隔离数字量采集电路、14路继电器输出的光电隔离数字量继电器输出电路，互感器模拟量采集电路；其中互感器模拟量采集电路同时与主CPU模件1中的同期检查电路和模拟量采集电路相连接，脉冲变压器励磁控制电路与主CPU模件1中的励磁调节控制电路相连接，励磁电压励磁电流采集电路、光电隔离数字量采集电路、光电隔离数字量继电器输出电路同时与主CPU模件1中的主I/O接口电路相连接。
本发明的智能控制器在使用时，主CPU模件1和综合模件4使用两个双排间距为2.54的2*20的接插件进行连接；辅CPU模件2和综合模件4使用单个双排间距为2.54的2*16的接插件进行连接；人机交互模件3和综合模件4使用单个双排间距为2.54的2*17的接座、使用软扁平电缆线进行连接。在综合模件4中，12路测温接口电路、励磁电压励磁电流采集电路、水位采集全部使用DC/DC的隔离电路，提高各回路的抗干扰能力。水轮机调速控制，通过机端Uac残压测频电路测量发电机组转速，按照测量的转速，使用PID调节通过加速、减速两个继电器输出控制微机调速器的加速脉宽和减速脉宽，从而实现水轮机调速的PID闭环调节。通过测量机端三相电压、励磁电流、励磁电压，实现发电机组的励磁调节，包括励磁调节、强励功能、欠励限制等功能，通过6个触发脉冲控制全波全控的晶闸管实现。通过机端三相电压和系统线电压的测量、以及加速、减速出口，励磁控制功能，实现全自动准同期并网功能。通过机端三相电压、三相电流、励磁电压、励磁电流的采集实现过流保护、过压保护、逆功率保护、失磁保护、低频保护、高频保护、过速保护、过温跳闸保护、压力异常等故障保护功能，通过发电机出口断路器跳闸、微机调速器紧急停机、灭磁等继电器出口实现紧急停机。另外还实现过负荷告警、励磁过负荷告警、励磁故障告警、TV断线告警、剪断销剪断告警等告警功能。通过开闸阀、关闸阀、开调速器、关调速器、加速、减速、起励、合闸、跳闸、调速器紧急停机、制动等继电器出口，以及测频电路、励磁调节功能，实现机组的自动开机流程、自动停机流程以及紧急停机流程。
本发明的智能控制器通过模块化设计，将主CPU模件1和辅CPU模件2使用插拔式硬连接安装于综合模件4上，人机交互模件3通过可插拔式扁平电缆线与综合模件4软连接，提高了产品的可靠性；该智能控制器实现了机组的流程控制、发电机组开停机全自动控制、发电机励磁调节、水轮机调速控制（支持微机调速器和手电动操作器）、自动准同期合闸、发电机继电保护、数显仪表、自动经济发电、机组状态监视八大功能于一体，一台发电机组仅需配置一台控制器，就能实现机组的全自动运行，简化了接线，提高了运行可靠性；同时控制器提供RS485通信接口电路，实现网上数据共享，实现发电机组的远方监控及集中控制。本发明的智能控制器实现了一键式开机、一键式停机、快速准同期自动并网、自动发电功能，另外还实现了按水位全自动开停机、按水位经济发电模式，高效和谐利用水资源，提高了发电机组的运行效率，实现了低压小水电站的无人值班（少人值守）运行模式，节约了人员成本、提高了经济效益，该智能控制器适用于电压等级为AC400V的水电机组全自动发电的智能控制。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的智能控制器包括主CPU模件（1）、辅CPU模件（2）、人机交互模件（3）和综合模件（4），主CPU模件（1）和辅CPU模件（2）分别使用插拔式硬连接安装于综合模件（4）上，人机交互模件（3）通过可插拔式扁平电缆线与综合模件（4）软连接。
2.根据权利要求1所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的主CPU模件（1）包括分别与主MCU相连接的同期检查电路、模拟量采集电路、励磁调节控制电路、主I/O接口电路、串行通信接口电路和主SPI通信接口电路。
3.根据权利要求2所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的辅CPU模件（2）包括分别与辅MCU相连接的辅SPI通信接口电路、RS485通信接口电路、12路测温接口电路、数显表通信接口电路和辅I/O接口电路；其中辅SPI通信接口电路与主SPI通信接口电路相连接且RS485通信接口电路与串行通信接口电路相连接，辅I/O接口电路与人机交互模件（3）相连接。
4.根据权利要求1或3所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的人机交互模件（3）包括按键、指示灯和液晶。
5.根据权利要求2所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的综合模件（4）包括互感器模拟量采集电路、脉冲变压器励磁控制电路、励磁电压励磁电流采集电路、水位采集、光电隔离数字量采集电路、光电隔离数字量继电器输出电路；其中互感器模拟量采集电路同时与主CPU模件（1）中的同期检查电路和模拟量采集电路相连接，脉冲变压器励磁控制电路与主CPU模件（1）中的励磁调节控制电路相连接，励磁电压励磁电流采集电路、光电隔离数字量采集电路、光电隔离数字量继电器输出电路同时与主CPU模件（1）中的主I/O接口电路相连接。
6.根据权利要求5所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的互感器模拟量采集电路用于采集机端三相电压和三相电路以及系统线电压。
7.根据权利要求5所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的脉冲变压器励磁控制电路采用全波全控整流电路控制。
8.根据权利要求5所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的水位采集为1路4～20mA水位采集。
9.根据权利要求5所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的光电隔离数字量采集电路为18路开入量接入。
10.根据权利要求5所述的发电机组自动发电智能控制器，其特征在于：所述的光电隔离数字量继电器输出电路为14路继电器输出。
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