3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統(tǒng)整體解決方案
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- 發(fā)布時間：2014/5/27 14:41:15
- 作者：銀河電氣
此試驗臺為湖南銀河電氣有限公司承建的3.6MW雙饋電機試驗臺，其整個系統(tǒng)由空載試驗臺、型式試驗臺和出廠試驗臺三個相對獨立的測控子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)包含了對與本試驗臺線路相關(guān)的高低壓開關(guān)柜的控制和監(jiān)視、變頻器控制和監(jiān)視、電量測量系統(tǒng)、溫度及油水路測量監(jiān)視系統(tǒng)等部分。
設(shè)計一個綜合監(jiān)控臺，在綜合監(jiān)控臺中能夠?qū)ο到y(tǒng)線路、設(shè)備的狀態(tài)進行集中監(jiān)控，形成試驗站總體線路監(jiān)視控制功能；在綜合監(jiān)控臺中安裝數(shù)據(jù)服務(wù)器，為各子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)；在綜合監(jiān)控臺總安裝一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對各子系統(tǒng)設(shè)備區(qū)和被試設(shè)備區(qū)攝像頭進行綜合監(jiān)視；配置兩臺打印機，為各子系統(tǒng)提供打印服務(wù)。
本方案所采用的測控設(shè)備及工作站均通過現(xiàn)場千兆以太網(wǎng)互聯(lián)，各控制工作站和試驗工作站為對等結(jié)構(gòu)，功能區(qū)分僅僅在于運行的軟件不同。即通過運行不同的軟件，計算機可以作為控制站或者試驗計算機使用。
一、3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統(tǒng)
3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統(tǒng)拓撲圖
控制系統(tǒng)功能
1、監(jiān)控操作站可實時、直觀、清晰、動態(tài)地顯示現(xiàn)場設(shè)備的模擬圖；
2、系統(tǒng)能快捷靈活地選擇工況，根據(jù)被試對象對系統(tǒng)的要求組態(tài)試驗設(shè)備，一旦確認，系統(tǒng)自動巡檢與該工況相應(yīng)的設(shè)備；
3、實現(xiàn)對試驗系統(tǒng)各種參數(shù)的設(shè)置，包括內(nèi)部參數(shù)和各種給定值；
4、對試驗變頻器進行通訊控制和狀態(tài)、數(shù)據(jù)巡檢；
5、對高低壓交流電器的各電氣開關(guān)量,模擬量和各熱工量等進行數(shù)字監(jiān)視、連鎖和報警等。
6、系統(tǒng)提供多種故障處理方式和報警管理。能實時、準確、有效地完成對試驗站被控對象的運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)視, 并對設(shè)備故障進行報警保護。
控制系統(tǒng)設(shè)計
控制系統(tǒng)完成對高低壓開關(guān)柜的控制和狀態(tài)監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測（10kV電網(wǎng)、690V 50Hz電網(wǎng)、690V 60Hz）、變頻器的控制和狀態(tài)監(jiān)測、油水路系統(tǒng)的控制和狀態(tài)監(jiān)測。
采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PLC選用西門子公司S7-300系列，CPU選擇CPU315-2F/DP故障安全型產(chǎn)品，并擴展必要的輸入輸出模塊用于連接外部設(shè)備。
系統(tǒng)的控制和監(jiān)測分為高低壓控制柜區(qū)及熱工區(qū)，各區(qū)域設(shè)計選用ET200分布式I/0子站?，F(xiàn)場控制站的ET200M分布式I/O站通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與S7-300中央控制器進行實時通訊，它主要功能是：采集現(xiàn)場I/O信號(數(shù)字量和模擬量)，通過ET200M的I/O信號接口模塊將現(xiàn)場數(shù)字量或模擬量信號傳送到中央控制站，同時將中央控制器發(fā)送來的控制信號送至現(xiàn)場設(shè)備，完成設(shè)備控制。
系統(tǒng)中各試驗臺位的變頻器（拖動變頻器、轉(zhuǎn)子變頻器、試驗電源變頻器）通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與S7-300中央控制器進行實時通訊。
綜合繼保裝置通過ModBus總線與S7-300中央控制器進行實時通訊。
安裝在系統(tǒng)監(jiān)控臺的監(jiān)控主站與PLC間通過工業(yè)以太網(wǎng)通信；
各試驗臺監(jiān)控子站與監(jiān)控主站通過試驗系統(tǒng)以太網(wǎng)互聯(lián)，進行快速數(shù)據(jù)交換，各監(jiān)控子站獲得的電量測量和分布式測量數(shù)據(jù)（溫度、電量等）通過快速數(shù)據(jù)交換在監(jiān)控主站進行集中監(jiān)視和顯示。
二、3.6MW雙饋電機試驗臺系統(tǒng)監(jiān)控主臺和監(jiān)控子站
本系統(tǒng)設(shè)計一套系統(tǒng)監(jiān)控臺，監(jiān)控臺中安裝監(jiān)控主站，完成系統(tǒng)組態(tài)、監(jiān)控功能，監(jiān)控主站及各試驗臺的監(jiān)控子站與監(jiān)控主站站采用OPC通訊；
監(jiān)控主站實時、直觀、動態(tài)地顯示系統(tǒng)各現(xiàn)場設(shè)備的模擬圖，數(shù)字顯示各模擬量監(jiān)測值。
各試驗臺設(shè)計安裝一臺監(jiān)控子站（控制計算機），監(jiān)控子站顯示與該試驗臺及試驗項目相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備的動態(tài)模擬圖，數(shù)字顯示各模擬量監(jiān)測值。經(jīng)過授權(quán)，監(jiān)控子站能夠與主站有相同的權(quán)限，既監(jiān)控子站能夠執(zhí)行主站的所有功能，控制和監(jiān)視系統(tǒng)所有設(shè)備。
1、高低壓區(qū)分布式I/O
根據(jù)中央控制器發(fā)布的控制信號完成對高低壓開關(guān)柜的控制；
完成高低壓開關(guān)柜觸點信號監(jiān)測；
模擬量輸入模塊完成高低壓電網(wǎng)監(jiān)測（10kV電網(wǎng)、690V 50Hz電網(wǎng)、690V 60Hz）傳感器（變送器）信號的采集。
2、熱工區(qū)分布式I/O
完成對油水路壓力、流量的控制和數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)監(jiān)控主站完成對油水路的監(jiān)控功能，油水路數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)運行的必要條件在系統(tǒng)控制軟件中進行處理，通過門限值設(shè)置，產(chǎn)生告警、保護動作。油水路數(shù)據(jù)根據(jù)試驗根據(jù)要求記錄到數(shù)據(jù)庫。
三、3.6MW雙饋電機試驗臺監(jiān)控軟件安全性設(shè)計
監(jiān)控軟件設(shè)計為可以自動或手動組態(tài)系統(tǒng)，且手動優(yōu)先。
本系統(tǒng)除了對高低壓開關(guān)柜的開關(guān)狀態(tài)進行監(jiān)測外，監(jiān)控軟件同時進行10kV電網(wǎng)、690V電網(wǎng)(50Hz、60Hz)電源等模擬量監(jiān)控。軟件設(shè)計中通過開關(guān)量、模擬量監(jiān)測采用從10kV進線開關(guān)直到每個變頻器輸入開關(guān)分級聯(lián)鎖，即只有上一級輸出電壓符合設(shè)計要求才允許閉合下一級開關(guān)。
對需要油水路系統(tǒng)工作的被試電機和試驗項目，油水路系統(tǒng)正常運行（包括流量、壓力等符合被試產(chǎn)品和陪試設(shè)備要求）為其系統(tǒng)啟動的先決條件，在運行過程中發(fā)生超出其運行條件的狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置，進入告警及自動/手動停機程序。
各試驗臺中監(jiān)控子站一般只能對與該試驗臺試驗相關(guān)的設(shè)備進行操作，授權(quán)情況下監(jiān)控子站與主站有相同權(quán)限，能夠?qū)λ性O(shè)備進行操作。
四、3.6MW雙饋電機試驗臺保護和故障報警
1、自我監(jiān)控和診斷
監(jiān)控和測試軟件例程不斷地檢查系統(tǒng)的正常性。功能和板卡/模塊的故障通過文字輸出到監(jiān)控主站的屏幕上。同時生成故障警報的打印輸出。信息足夠全面以便工作人員明白對系統(tǒng)造成的影響，也便于維護人員快速實施故障分析及修復(fù)。
2、故障處理及保護停機
當(dāng)某設(shè)備發(fā)生故障，根據(jù)故障設(shè)備及故障類型和預(yù)設(shè)的故障處理程序，系統(tǒng)進入故障處理狀態(tài)，對直接影響系統(tǒng)安全的故障，系統(tǒng)自動進入緊急停機程序，自動完成系統(tǒng)緊急停機控制過程。
3、操作錯誤告警
當(dāng)操作人員進行人工操作時，違反了操作例程，監(jiān)控軟件通過文字在監(jiān)控主站或監(jiān)控子站發(fā)出警告，并提示錯誤的原因。
4、告警和故障記錄
記錄產(chǎn)生故障的設(shè)備、類型、時間等故障記錄，形成記錄文件。
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