CN204905864U - 一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，它包括CPU模块，CPU模块通过总线与电源模块、开关量输入、直流模拟量输入、交流模拟量输入、开关量输出和HMI液晶显示屏连接；水电站测量单元与开关量输入、直流模拟量输入和交流模拟量输入导线连接；水电站控制单元与开关量输出、通信模块和CPU模块导线连接，通信模块与水电站运动及通信单元导线连接；在满足测量、控制、通信功能的基础上，解决了水电站由于水电自动化系统硬件平台不统一、通信接口不统一，导致水电站进行技术改造时面临较大的困难问题。通过装设水电站控制管理单元，能够使水电站具备参与区域配电网的协同控制的能力，满足主动配电网的技术要求。

Description

一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元

技术领域

本实用新型属于工业控制技术领域，尤其涉及一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元。

背景技术

近年来随着风电、光伏、充电桩、分布式微网等多种能源的快速发展，对于配电网供电的可靠性、运行的智能化要求也越来越高。但是区域内的水电站等多种能源在运行控制方面大多是孤立的，互相之间并没有协同运行，控制中心也无法获取水电站的数据，无法对水电站进行控制。而且水电站以孤网方式运行时，当外部电网负荷发生变化，为了稳定机组出力与电网负荷平衡，会导致调速器频繁动作，调速器工作油泵频繁启动，供油量不足容易引起调速器油罐油压低，造成事故紧急低油压低于整定值保护动作而跳机。在孤网运行时，一台机组事故跳机后，为了保持供电和负荷的平衡，会引起其它机组的过负荷而跳机，扩大事故范围。孤网运行情况下，外网负荷的变化是按回路进行的，带来的负荷变化是跃变、冲击式的，这也要求调速器具有较高的响应速度。为解决上述问题，需要对参与主动配电网控制的水电站进行技术改造，但是市场现有的水电自动化系统存在硬件平台不统一、通信接口不统一，保护、监控、励磁及调速等各个功能单元会由不同厂家制造的问题，导致对于不具备主动配电网技术要求的水电站进行技术改造时，会面临较大的困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，用来对水电站进行技术改造，满足主动配电网系统的数据采集、功能分析、远程控制等技术要求，以解决现有技术的水电站由于水电自动化系统硬件平台不统一、通信接口不统一，保护、监控、励磁及调速等各个功能单元不同厂家制造，导致对于不具备主动配电网技术要求的水电站进行技术改造，并且会面临较大的困难，不能很好解决现有水电站在孤网方式运行时存在的各种问题。

本实用新型技术方案：

一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，它包括CPU模块，CPU模块通过DP总线与电源模块、开关量输入模块、直流模拟量输入模块、交流模拟量输入模块、开关量输出模块和HMI液晶显示屏连接；水电站测量单元与开关量输入、直流模拟量输入和交流模拟量输入导线连接；水电站控制单元与开关量输出、通信模块和CPU模块导线连接，通信模块与水电站运动及通信单元导线连接。

所述CPU模块与水电站分析单元连接。

CPU模块通过总线与水电站对时单元连接。

所述CPU模块、电源模块、开关量输入模块、直流模拟量输入模块、交流模拟量输入模块和开关量输出模块为嵌入式安装，采用后拔插、前置HMI液晶显示屏的4U机箱。

水电站控制单元通过硬接线与调速器和励磁调节器连接。

水电站运动及通信单元通过以太网与上级协同交互控制器和水电自动化系统连接。

本实用新型有益效果：

通过本实用新型，可以实现水电站的技术改造，使其满足主动配电网系统的技术要求，将不同厂家的水电自动化系统硬件平台、通信接口，保护、监控、励磁及调速等各个功能单元数据在本实用新型内进行整合和统一，一方面与上级主动配电网的协同交互控制器配合，上送水电站本地参与主动配电网控制及运行所需的信息，同时接受协同交互控制器的控制指令，协调本地水电自动化系统完成控制目标的实现。另一方面与本地水电站自动化系统配合，负责本地运行数据的采集和处理，通过通信方式实现水电自动化系统数据的接入及目标控制，也支持通过直采直控方式实现水电站有功功率和无功功率的直接控制。

在水电站控制管理单元配备水电站分析单元情况下，除了完成数据采集及信息转发之外，还具有一定的分析和控制功能。在特定孤网运行工况下，完成系统运行状态的综合分析，实现孤网运行状态的快速稳定。同时通过水电站控制单元，直接与调速器和励磁控制器接口，实现水电机组有功功率和无功功率直控的功能。

本实用新型支持正常运行情况下主动配电网对水电站进行有功功率和无功功率的远方调节和控制功能，支持在事故情况下黑启动、计划性孤网运行和非计划孤网运行的响应功能。

进一步，本实用新型采用CPU模块与水电站对时单元连接，可以采用水电站对时单元实现本实用新型的GPS对时功能。

本实用新型水电站运动及通信单元采用远动与通信管理机的一体化，一方面支持通过Modbus等通讯规约接入水电站自动化系统的数据；另一方面还可以通过IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT等多种远动通讯规约转出与调度端进行数据通讯。

本实用新型解决了现有技术的水电站由于水电自动化系统硬件平台不统一、通信接口不统一，保护、监控、励磁及调速等各个功能单元不同厂家制造，导致对于不具备主动配电网技术要求的水电站进行技术改造，并且会面临较大的困难，不能很好解决现有水电站在孤网方式运行时存在的各种问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元（见图1），它包括CPU模块，CPU模块通过DP总线与电源模块、开关量输入、直流模拟量输入、交流模拟量输入、开关量输出和HMI液晶显示屏连接；水电站测量单元与开关量输入、直流模拟量输入和交流模拟量输入导线连接；水电站控制单元与开关量输出、通信模块和CPU模块导线连接，通信模块与水电站运动及通信单元导线连接。

所述CPU模块与水电站分析单元通过导线或通信电缆连接。

CPU模块通过总线与水电站对时单元通过总线或通信电缆连接。

所述CPU模块、电源模块、开关量输入、直流模拟量输入、交流模拟量输入和开关量输出为嵌入式安装，采用后拔插、前置HMI液晶显示屏的4U机箱。后插拔结构便于装置接线，前置HMI液晶显示屏便于运行人员装置调试及参数整定。

水电站控制单元与调速器和励磁调节器连接，实现水电机组有功功率、无功功率的直控功能。

水电站运动及通信单元与协同交互控制器和水电自动化系统连接，对上级主动配电网协同控制器实现远动通信，对本地水电自动化系统实现数据接入及通信。

本实用新型设置水电站运动及通信单元，是考虑到水电站控制管理单元在参与主动配电网系统控制中，需要与上级协同交互控制器、本地水电自动化系统等多个系统进行接口，设立通信单元，对上支持IEC60870-5-104等规约，对下支持Modbus等规约，使不同厂家的不同设备能够统一整合运行。

本实用新型设置水电站分析单元，收到上级主动配电网协同控制器的有功调整指令后，一方面通过有功目标值与有功实测值的偏差，生成与机组调速器的接口信号直接接口进行控制，同时通过通信单元转发给水电自动化系统。

本实用新型设置水电站分析单元，能在收到上级协同交互控制器的无功调整指令后，一方面通过无功目标值与无功实测值的偏差，生成与励磁调节器的接口信号直接接口进行控制，同时通过水电站运动及通信单元转发给水电自动化系统。

本实用新型设置水电站分析单元，能够与上级协同控制器配合，对孤网运行状态进行判断，并对水电站机组的目标出力进行修正，从而减小孤网运行状态过渡过程的波动。

在已经投运的水电自动化系统基础上，增加本实用新型，能够实现主动型配电网与水电站在孤网运行控制上的协同交互功能，有效解决现有技术总存在的问题，具有很强的实用性。

本实用新型可以采用UPS供电结构，能够在线实时接收上级协同交互控制器下发的黑启动指令，由水电站触发报警信号，由水电站自动化系统或人工方式紧急启动。

Claims (6)

1.一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，它包括CPU模块，其特征在于：CPU模块通过DP总线与电源模块、开关量输入模块、直流模拟量输入模块、交流模拟量输入模块、开关量输出模块和HMI液晶显示屏连接；水电站测量单元与开关量输入、直流模拟量输入和交流模拟量输入导线连接；水电站控制单元与开关量输出、通信模块和CPU模块导线连接，通信模块与水电站运动及通信单元导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，其特征在于：所述CPU模块与水电站分析单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，其特征在于：CPU模块通过总线与水电站对时单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，其特征在于：所述CPU模块、电源模块、开关量输入模块、直流模拟量输入模块、交流模拟量输入模块和开关量输出模块为嵌入式安装，采用后拔插、前置HMI液晶显示屏的4U机箱。

5.根据权利要求1所述的一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，其特征在于：水电站控制单元通过硬接线与调速器和励磁调节器连接。

6.根据权利要求1所述的一种应用于主动配电网系统的水电站控制管理单元，其特征在于：水电站运动及通信单元通过以太网与上级协同交互控制器和水电自动化系统连接。