中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器,所述的DSPIC综合控制器，包括水力测控、水轮机测控、发电机测控，所述的DSPIC综合控制器的集励磁控制单元、转速控制单元、同期控制单元、过程控制单元、水位测控单元、温度巡检单元、机组保护单元、通信单元于一体，采用DSPIC单片机为主控制机,DSPIC单片机一端与采样单元联接，另一端与输出系统联接，还有一端通过通信口与触摸屏联接，一端与电源单元联接，并可通过以太网与上位机系统联接;所述的励磁控制、转速控制、同期控制、过程控制、水位测控和机组保护分别与采样单元联接,共享采样单元采集的数据信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器。
技术介绍
水轮发电机组由水力、水轮机和发电机组成，是水电站与电力系统重要组成部分，是一个多变量、时变、非线性系统,水轮发电机组控制联接水力测控、水轮机测控、发电机测控，一般是通过调速器控制进水量调节水轮发电机组的有功功率及频率，通过励磁控制器控制发电机端电压与输出的无功功率，根据水位测控对水轮发电机组进行经济发电与负荷控制,在正常运行状态下保证负荷的要求、电能质量、经济发电与静态稳定性,在事故状态下提高电力系统运行的安全性、动态与暂态稳定性。主要控制单元有：励磁控制、转速控制、同期合闸控制、过程控制、水位测控、温度巡检、机组保护和通信，其中励磁控制、转速控制和同期合闸控制是水电厂中最基本的控制,它对于保证水电站与电力系统的安全、稳定运行、电能质量起着关键性作用。传统的控制方式是：励磁控制、转速控制、同期控制、过程控制、水位测控、温度巡检和机组保护都是从自身的目标出发,各自构成独立的工作系统，分开设置控制器，对不同的目标进行控制，其体积庞大、设备分散、响应速度慢、价格高、安装维修不便、不能进行资源共享、不便进行调速、励磁、同期之间的协调控制及实现最佳控制。鉴于水轮发电机组励磁控制、转速控制和同期控制是一个密切关联的整体，其耦合性强，忽略或简化它们之间互相影响与关联，不但会影响其控制质量，而且会影响发电机组运行的安全性、经济性，甚至会影响电力系统运行的安全性、稳定性与供电质量。为此,应将水轮机和发电机励磁、转速、同期合闸作为个整体进行综合协调控制。同时为了实现永电站综合自动化与无人值守,还必须将水轮发电机组的过程控制、水位测控、温度巡检和机组保护同时进行自动控制。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种基于DSPIC30F6014A单片机(简称为DSPIC单片机)集水电站的水力、水轮机、发电机的控制、调节、保护和通信功能于一体的高度集成化、一体化、智能化的综合控制器。本专利技术的任务是通过如下技术方案来实现的:本专利技术的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，包括水力测控、水轮机测控、发电机测控，所述的DSPIC综合控制器的集励磁控制单元、转速控制单元、同期控制单元、过程控制单元、水位测控单元、温度巡检单元、机组保护单元、通信单元于一体，采用DSPIC单片机为主控制机,DSPIC单片机一端与采样单元联接，另一端与输出系统联接，还有一端通过通信口与触摸屏联接，一端与电源单元联接，并可通过以太网与上位机系统联接;所述的励磁控制、转速控制、同期控制、过程控制、水位测控和机组保护分别与采样单元联接,共享采样单元采集的数据信息。本专利技术的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器,它是利用一台DSPIC单片机对水轮发电机组励磁、转速、同期、水位、温度巡检、生产过程及机组保护进行综合控制。本专利技术的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器综合控制器可以实现中小型水轮发电机组二次设备高度集成化、一体化、模块化、小型化、智能化,配上外围设备可以实现低压发电机组1机1柜、一个指令开停机、故障诊断、自动停机、自动调频调压、自动调节有功无功、并根据水位变化自动调整负荷、进行经济发电，实现无人值守,提高了系统的稳定性、可靠性及调节性能，同时简化系统的结构、简化接线、共享资源、减少重复设备、降低成本。综合控制器用于小型水电站,可以实现一个指令开停机、故障诊断、自动停机、自动调频调压、自动调节有功无功功率、经济发电、实现无人值守，实现低压发电机组一、二次设备1机1柜。DSPIC综合控制器具有协调控制、跟踪系统电压、频率功能,提高了调节性能及系统的稳定性、可靠性，同时简化系统的结构、简化接线、共享资源、减少重复设备、缩小体积、降低成本,采用模块化结构，系统功能可灵活扩充。附图说明图1是DSPIC综合控制器原理结构图，图中:(A)为采样单元，(B)为DSPIC单片机,(C)为输出单元,(D)为电源单元;(E)为触膜屏;(1)为励磁控制单元;(2)为转速控制单元;(3)为同期控制单元;(4)为过程控制单元;(5)为水位测控单元;(6)为温度巡检单元;(7)为机组保护单元;(8)为通信单元;AI为模拟量输入,输入模拟量有发电机相电流(Ia、Ib、Ic)、发电机端线电压(Uab、Ubc)、系统电压(Ux)、系统频率(Fx)、系统电压与发电机电压的相位差()、机组的转速(N)、励磁电压(UL)、励磁电流(IL);DI为开关量输入,输入开关量有导水叶开放度（DW）、水位测量V、断路器位置信号DL、控制命令L和测速信号输入到主控制系统--(A)；MI为数字量输入,输入数字量有转速测量N、给定值GD。AO为模拟量输出,输出模拟量有励磁控制信号至励磁功率单元、转速控制信号至调速电动机或电液转换器Il;DO为开关量输出,输出的开关量有断路器合闸信号HZ;导水叶开度（DW）；MO为数字量输出,输出的数字量有故障报警信号输出至报警器BZ。图2是DSPIC综合控制器的外形结构图，图中:a为采样模块;-b为励磁控制模块;-c为转速同期与过程控制模块;d为辅助控制保护与通信模块;e为输出模块;f为电源模块;(E)为触膜屏。图3为DSPIC综合控制器与水电站监控系统的联接图，图中:(A)为采样单元，(B)为DSPIC单片机,(C)为输出单元,(D)为电源单元;(E)为触膜屏;(G)为以太网,(H)为上位机系统;(1)为励磁控制单元;(2)为转速控制单元;(3)为同期控制单元;(4)为过程控制单元;(5)为水位测控单元;(6)为温度巡检单元;(7)为机组保护单元;(8)为通信单元。具体实施方式以下结合附图的具体实施例对本专利技术进一步说明。（但不是对本专利技术的限制）本专利技术的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，包括水力测控、水轮机测控、发电机测控，其特征在于:所述的DSPIC综合控制器的集励磁控制单元(1)、转速控制单元(2)、同期控制单元(3)、过程控制单元(4)、水位测控单元(5)、温度巡检单元(6)、机组保护单元(7)、通信单元(8)于一体，采用DSPIC单片机(B)为主控制机,DSPIC单片机(B)一端与采样单元(A)联接，另一端与输出系统(C)联接，还有一端通过通信口与触摸屏(E)联接（见图1所示），一端与电源单元(D)联接，并可通过以太网(G)与上位机系统(H)联接（见图3所示）;所述的励磁控制---(1)、转速控制--(2)、同期控制--(3)、过程控制--(4)、水位测控--(5)和机组保护--本文档来自技高网...

【技术保护点】
中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，包括水力测控、水轮机测控、发电机测控，其特征在于: 所述的DSPIC综合控制器的集励磁控制单元、转速控制单元、同期控制单元、过程控制单元、水位测控单元、温度巡检单元、机组保护单元、通信单元于一体，采用DSPIC单片机为主控制机, DSPIC单片机一端与采样单元联接，另一端与输出系统联接，还有一端通过通信口与触摸屏联接，一端与电源单元联接，并可通过以太网与上位机系统联接;所述的励磁控制、转速控制、同期控制、过程控制、水位测控和机组保护分别与采样单元联接,共享采样单元采集的数据信息 。

【技术特征摘要】
1.中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，包括水力测控、水轮机测控、发电机测控，其
特征在于:所述的DSPIC综合控制器的集励磁控制单元、转速控制单元、同期控制单元、过
程控制单元、水位测控单元、温度巡检单元、机组保护单元、通信单元于一体，采用DSPIC单
片机为主控制机,DSPIC单片机一端与采样单元联接，另一端与输出系统联接，还有一端通
过通信口与触摸屏联接，一端与电源单元联接，并可通过以太网与上位机系统联接;所述的
励磁控制、转速控制、同期控制、过程控制、水位测控和机组保护分别与采样单元联接,共享
采样单元采集的数据信息。
2.根据权利要求1所述的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，其特征在于，所述的
DSPIC综合控制器各单元用插板式模块结构插入4U机箱内,其中采样模块排列在励磁控制
模块前、励磁控制模块排列在转速同期过程控制模块前、转速同期过程控制模块排列在辅
助控制保护与通信模块前、辅助控制保护与通信模块排列在输出模块前、输出模块排列在
电源模块前,触摸屏嵌入面板内。
3.根据权利要求1所述的中小型水轮发电机组DSPIC综合控制器，其特征在于，所述的
DSPIC综合控制器采样单元一端接至AI--模拟量输入,AI分别联接发电机相电流(Ia、Ib、
Ic)、发电机端线电压(Uab、Ubc)、系统电压(Ux)、系统频率(Fx)、系统电压与发电机电压的
相位差(δ)、机组的转速(N)、励磁电压(UL)、励磁电流(IL),其采样单元(A)另一端接至D
I--开关量输入,DI分别联接到导水叶开放度、水位测量、断路器位置信号、控制命令,采
样单元还有一端接至MI--数字量输入,MI...

【专利技术属性】
技术研发人员：施隆照，戴树梅，
申请(专利权)人：福建省智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35