南自现地控制单元技术说明

1 机组现地控制单元（LCU1~LCU2）功能

机组现地控制单元布置在发电机层，其监控对象为机组及其辅助设备。 现地控制单元能实现的主要功能如下，但不限于此： （1）数据采集和处理； （2）安全运行监视； （3）控制与调节； （4）数据通信； （5）系统诊断； （6）其它。 1.1数据采集和处理

（1）采集被控设备各模拟量、温度量、开关量并存入机组LCU数据库中，记录机组的启停次数和运行时间；

（2）经串口采集机组励磁装置、调速装置、辅机控制装置等数据，存入数据库。

（3）对采集来的数据进行分析、处理、计算，形成本单元及主站各种监控及管理功能所需的数据，根据需要上送厂级控制中心。

1.2安全运行监视

与厂级控制中心和监控对象的保护系统配合，完成设备安全运行监视任务。安全运行监视应包括本单元的运行实时监视及参数在线修改、状变监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视。

在没有控制中心命令或脱离厂级控制中心的情况下，现地控制单元应能独立完成对所控设备的闭环控制，并保证设备安全运行。

（1）运行实时监视及参数在线修改

实时监视机组的运行状态，并对在线修改的参数进行合理性判断。 （2）状变监视：

当各监视对象发生状变和继电保护装置动作时，其分项动作信号在现地控制单元上应有简明指示，并上送厂级控制中心；

（3）越复限检查：

对于采集到的电量和非电量，现地控制单元应做越复限检查。当其越复限时，除在现地指示报警外，还应送厂级控制中心。越复限检查内容包括：

发电机电压、电流、功率及频率；

发电机定子温度、机组发导、水导及推力轴承等处的温度； 油、气、水系统的压力和温度； d. 其它被监视的参数。 （4）过程监视：

监视机组开停机操作及其他辅助设备操作的过程，对不同运行状态下的操作给出操作指导。

（5）趋势分析：

对反应机组运行是否正常的重要数据进行分析，当某些数据的变化率过高或往异常方向变化且根据变化规律有可能接近或越过异常值时，给出相应的提示信息，提醒运行人员注意并作相应处理，避免事故发生。

（6）现地控制单元异常监视：

现地控制单元的硬件、软件故障时，除在现地报警指示外，还应上送厂级控制中心显示和打印。

1.3控制与调节

现地控制单元设置必要的现地监控设备完成现地监控功能，也能接收厂级控制中心的命令完成远方操作控制任务。

（1）机组开机顺序控制：包括单步开机至并网发电控制和一个命令连续开机至并网发电控制两种顺控方式；

（2）机组停机顺序控制：包括单步停机控制和一个命令连续停机控制两种顺控方式；

（3）机组现地控制单元上装设有实现机组LCU单步和连续开机/停机操作和监视的设备；

（4）机组现地控制单元应具有在开、停机过程中，中断顺控程序后能直接进行停机的功能；

（5）机组事故停机及紧急停机控制：机组LCU接到机组事故停机或紧急停机命令后，启动事故停机或紧急停机程序，进行事故停机或紧急停机控制；

（6）能按电力系统稳定装置的命令自动启动机组或切除机组负荷； （7）机组辅助设备的控制； （8）发电机断路器的分/合操作； （9）机组有功功率/转速调节； （10）机组无功功率/电压调节；

（11）各种整定值和限值的设定； （12）机组的自动准同期并网操作； 1.4数据通信

（1）现地控制单元与厂级控制中心的通信，将LCU采集到的数据及时准确地传送到厂级控制中心计算机中，同时接收厂级控制中心发来的控制和调节命令，并将执行结果回送厂级控制中心；

（2）现地控制单元通过现场总线与其他承包商提供的微机励磁调节器、微机调速器、辅机控制系统进行通信；

（3）现地控制单元设置与便携式工作站通信的接口，用于现地控制单元的调试。

1.5系统诊断

（1）现地控制单元至少应能在线和离线诊断下列硬件故障，并能定位到模块：

? CPU模块故障； ? 输入/输出模块故障； ? 接口模块故障； ? 通信控制模块故障； ? 存储器模块故障； ? 电源故障。

（2）现地控制单元的软件自诊断应能在线和离线诊断定位到软件功能模块并判明故障性质及部位；

（3）现地控制单元在线运行时，当诊断出故障时应能自动闭锁控制输出或切换到备用系统，并在现地控制单元上显示和报警，同时将故障信息及时准确地上送厂级控制中心；

（4）进行在线自诊断时不能影响现地控制单元的正常监控功能。 （5）当现地控制单元与厂级控制中心及其它承包商提供的智能装置等设备之间的通信发生故障时，应自动显示、打印故障通道的详细信息并同报警。对于冗余的通信系统，应自动切换到备用通道。 2 公用现地控制单元（LCU3）功能

公用现地控制单元布置在控制室内，其监控对象为：升压站的线路、断路器、隔离开关、母线电压互感器、主变压器、厂房渗漏排水系统、消防供水系统、空

气压缩系统、全厂通风空调设备、400V厂用配电装置等。

现地控制单元能实现的主要功能如下，但不限于此； （1）数据采集和处理； （2）安全运行监视； （3）控制；

（4）事件顺序检测和发送； （5）数据通信； （6）同步时钟校正； （7）系统诊断；

（8）根据买方的要求完成400V厂用电的备自投功能； （9）其它。 2.1数据采集和处理

（1）采集各被监控对象的各种模拟量、温度量、数字量（包括状态量、顺序事件数字量、报警数字量），存入数据库。

（2）经串口采集被监控对象的各种保护测控和自动装置的数据，存入数据库。

（3）对采集来的数据进行分析、处理、计算，形成本单元及主站各种监控及管理功能所需的数据，根据需要上送厂级控制中心。

（4）通过总线网络收集各公用设备现地PLC控制单元的有关信息。主要内容包括：各公用设备工作、停止或故障状态以及工作方式，各电磁阀运行状态和工作方式状态，各单元所有故障、报警信号等。

2.2安全运行监视

与厂级控制中心和监控对象的保护系统配合，完成设备安全运行监视任务，主要包括状变监视、越复限检查、过程监视和现地控制单元异常监视。

在没有控制中心命令或脱离厂级控制中心的情况下，现地控制单元应能独立完成对所控设备的监视与控制，并保证设备安全运行。

（1）状变监视：

当各监视对象发生状变和继电保护及自动装置动作时，其分项动作信号在现地控制单元上应有简明指示，并上送厂级控制中心；

（2）越复限检查：

对于采集到的电量和非电量，现地控制单元应做越复限检查。当其越复限时，

除在现地指示报警外，还应送厂级控制中心。越复限检查内容包括：

a．35kV线路电压、电流、功率及频率； b．35kV母线电压及频率； c．主变压器的电流、功率；

d．400V线路电压、电流、功率及频率； e．400V母线电压及频率； f．其它被监视的参数； （3）过程监视：

监视35kV断路器倒闸操作顺序的进行，对不同运行状态下的倒闸操作给出操作指导。

（4）现地控制单元异常监视：

现地控制单元的硬件、软件故障时，除在现地报警指示外，还应上送厂级控制中心显示和打印。

2.3控制

接收厂级控制中心的命令，对升压站的断路器进行控制；通过硬接点对厂用电系统重要的断路器进行控制（包括所有400V进线）。还能完成400V厂用电母线失压备用电源自动投入等功能。

接收厂级控制中心的同步并网命令，与本现地控制单元的微机型自动准同步装置配合，完成断路器的正常同步并网操作。35kV线路断路器作为同步并网点。可通过控制室主机兼操作员及通信工作站的人机界面选择同期点。

上述操作必要时也能通过本控制单元的人机接口进行。

通过以太网与厂级控制中心相连，将公用设备系统有关信息上送至电站计算机监控系统。

对全厂所有需控制的公用设备电机、电磁阀进行控制，通过触摸屏幕设定各单元设备启停动作值。

可转发计算机监控系统对公用设备的控制命令。 2.4事件检测和发送

自动检测本单元所属的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状变时，将事件的性质依次检测、归类存档，并上送厂级控制中心。

2.5数据通信

（1）完成与厂级控制中心的数据交换，实时上送厂级控制中心所需的过程

信息，接收厂级控制中心的控制命令。

（2）现地控制单元通过现场总线与其他承包商提供的厂用电保护测控一体化装置和自动装置进行通信，采集各厂用电设备的电流、功率等电气量。

（3）现地控制单元设置与便携式工作站通信的接口，用于现地控制单元的调试。

（4）公用设备运行数据的存储、汇总、打印和报警输出；有报警记录、时钟、报警继电器。

2.6同步时钟校正

通过接收GPS卫星时钟装置的同步脉冲信号，校正本单元的同步时钟精度，确保本单元数据采集的时间精度符合要求。

2.7系统诊断 见“1.6系统诊断”。 3 现地层设备配置

现地层采用现地控制单元与专用功能装置既相互配合，又相对独立的设计原则，以提高系统的可靠性和整体性。LCU主机与外部独立装置以通信方式进行数据交换。

共设有3套现地控制单元(LCU)，其中：2套机组LCU(LCU1-LCU2)、1套公用及升压站设备LCU（LCU3）。

LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有现地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有独立的监视和控制功能。

每台机组配置一套LCU，分别布置于发电机层机组的机旁；公用LCU布置于中控室。

LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有本地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。

考虑到系统的可靠性及技术的发展，本系统LCU采用经PLC直接上网(以太网)的方案，PLC以网络通信方式，经光纤连到网络交换机上。

为了方便操作，各LCU配置一台触摸屏。

模拟量（4~20mA）输入为接收变送器送至的信号，采用两线制，带有源线路，即模拟量（4~20mA）采集模块必须（按两线制）接收4~20mA信号，同时为变送器输出24V电源。

各LCU I/O配置如下：

序号 项目 机组LCU(LCU1~2) 96点 (其中SOE32点) 64点 16点 公用及开关站LCU3 128点 (其中SOE32点) 64点 16点 1 2 3 开关量输入 开关量输出 模拟量输入 (4~20mA) 每台LCU的可编程序控制器完成系统的数据采集及设备的调节与控制(包括顺控)，PLC直接连到网络上，网络速率不低于10MBps。

机组LCU、公用及开关站LCU的所有交流电气模拟量均通过智能交流采样装置实现，并需满足机组调节的需要。

机组PLC除完成机组的监控外，还必须完成与机组辅助设备的数字通信，采用光纤连接，LCU具有开停控制功能，开停控制采用硬接线方式监控，机组辅助设备的控制由LCU以无压空接点的形式送入就地PLC控制箱。 温度测量装置

采用SDZ801A温度巡检仪，以通信方式与监控系统进行数据交换。温度巡检装置测量点数为32点，测量电阻为PT100或CU50可选。

SDZ801A 系列温度巡检装置，作为嵌入式平台的产品衍生应用，为满足更为高端的应用而研发设计。能够提供更加快速、稳定、高精度的温度监测，适用于各种类型的水电站、火电厂，变电站也同样适用，可充分满足电厂、变电站实现自动化的要求，是与综合自动化

配套的理想产品。

SDZ801A 系列温度巡检装置具有最多96 路温度测量，可任意配置电阻类型为Pt100/Cu50/Cu53；双路恒流源激励，并采用三线制测量；1 个10/100Mbps 高速以太网口，支持标准的Modbus TCP Server/Client协议，基于http 协议Web 服务器提供在线操作以及装置配置管理；2 个RS485 串口，支持标准的Modbus RTUMaster/Slave 协议；低功耗液晶显示实时测量值和装置通讯参数；可选配GPS 对时功能。

同期装置

每套机组LCU配1台单对象自动准同期装置和手动准同期装置。 公用及开关站LCU配1台多对象自动准同期装置和一套同期切换装置。

SDQ801型微机自动准同期装置，以高性能单片机为核心，不断监测发电机和系统的电压、频率，并可根据频差、压差大小发出宽窄不同的调节脉冲，直到频差、压差满足要求。在压差、频差满足要求的情况下，不断监测发电机电压和系统电压的相位差，准确确定断路器合闸时刻，实现快速无冲击合闸。

装置配备了两路模拟信号源，其中一路模拟系统电压，不可调；另一路模拟发电机电压，可以人为地调节电压、频率。进行试验时，断开待并双方电压，试验信号由模拟信号源提供，这样可对装置本身逻辑进行检查，以保证装置的可靠性。

SDQ801型自动准同期装置适用于各种类型的水电站、火电厂，对于变电站同样适用，可充分满足电厂、变电站实现并网自动化的要求，是与综合自动化配套的理想产品。 型号 生产厂家 装置形式 自检能力 测量导前时间 导前时间调整范围 SDQ801 国电南自 微机式 强 能 1ms-2000ms 允许频差 允许压差 显示方式 最大同期点数 双通道技术 内置模拟信号源 调节方式 0.01Hz~1.0Hz，面板设定 ΔU≤±20%US LCD 12 有 有 变参数脉宽调节 残压、机械转速测控装置

每台机组LCU配置一台转速测控装置，输入PT信号0~100V 频率0~75HZ工作电源DC220V/AC220V，输出开关量接点6对，模拟量4~20mA。

配置机械测速的信号采集元件

SDS800 转速测控装置具有机端PT /永磁机/齿盘三类信号源四个通道输入；10 个开关量可逻辑整定输出；1 个10/100Mbps 高速以太网口，支持标准的Modbus TCP Server/Client 协议，基于http 协议Web 服务器提供在线操作以及装置配置管理；1 个RS485 串口，支持标准的Modbus RTU Master/Slave 协议；高亮大字符显示实时测量值和装置通讯参数；可选配GPS 对时功能。

交/直流双电源装置

每台LCU配置一台交/直流双电源装置。 其基本要求如下：

输入：厂用DC 220V及AC 220V； 输出：AC 220V ±3%； 盘柜、继电器及按钮开关、光字等

本系统机柜的尺寸为2260x800x600mm，防护等级不低于IP42。每台LCU的机柜配置情况如下：

每套机组LCU盘柜1面；

公用及开关站LCU盘柜1面。

每个盘柜上配有必需的端子、继电器、按钮开关、柜内照明等。所有产品应符合国家质量标准。 交流采样设备

机组1-2LCU的所有电气模拟量均通过交流采样装置采集，其结果直接通过串口传入监控系统。

主要技术指标如下： . 输入电压：100V . 输入电流：5A . 输入频率：50Hz . 接线：三相

. 测量值：电压、电流、功率、功率因数、频率等 . 精度：电压：0.5%；

电流：0.5%；

功率因数：0.4% 频率：0.05Hz

开关站及公用LCU的交流采样采用独立的交流采样装置实现。 现地触摸屏

每台LCU配置1台液晶触摸屏。屏幕尺寸为10.4”，并随机提供触摸屏配置及编程工具软件。 通讯管理机

SDX800通信服务器可用于水电站、泵站及其它工业自动化领域。主要用于完成现地控制设备（LCU）和多个现地智能子设备之间的数据通信功能，并能灵活用于计算机监控系统中的其他数据通信环节，实现RS422/RS485/RS232/Ethernet异网间通信连接。

性能特点

采用高性能32位双核处理器和嵌入式实时操作系统，具有强大的数据处理能力和通信

处理能力；

具有2个10/100Mbps以太网口（光电可选），6个RS485串口，2个RS232/RS422/485串口，支持多种联接方式，满足现场通信需求；

支持标准的Modbus RTU、Modbus TCP协议，并可对其进行协议开发； 提供全面的状态指示，方便用户了解系统及各个端口的工作状态；

采用“前面板显示，后面板连线”结构，符合电力行业二次设备组屏安装要求； 提供方便的组态调试软件，可进行端口设置、协议配置、在线下载和通信数据监视分析等。

处理能力；

具有2个10/100Mbps以太网口（光电可选），6个RS485串口，2个RS232/RS422/485串口，支持多种联接方式，满足现场通信需求；

支持标准的Modbus RTU、Modbus TCP协议，并可对其进行协议开发； 提供全面的状态指示，方便用户了解系统及各个端口的工作状态；

采用“前面板显示，后面板连线”结构，符合电力行业二次设备组屏安装要求； 提供方便的组态调试软件，可进行端口设置、协议配置、在线下载和通信数据监视分析等。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sn4g.html