3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統整體解決方案
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- 發布時間：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組成，每個子系統包含了對與本試驗臺線路相關的高低壓開關柜的控制和監視、變頻器控制和監視、電量測量系統、溫度及油水路測量監視系統等部分。
設計一個綜合監控臺，在綜合監控臺中能夠對系統線路、設備的狀態進行集中監控，形成試驗站總體線路監視控制功能；在綜合監控臺中安裝數據服務器，為各子系統提供數據庫服務；在綜合監控臺總安裝一套視頻監控系統，對各子系統設備區和被試設備區攝像頭進行綜合監視；配置兩臺打印機，為各子系統提供打印服務。
本方案所采用的測控設備及工作站均通過現場千兆以太網互聯，各控制工作站和試驗工作站為對等結構，功能區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
3.6MW雙饋電機試驗臺控制系統拓撲圖
控制系統功能
1、監控操作站可實時、直觀、清晰、動態地顯示現場設備的模擬圖；
2、系統能快捷靈活地選擇工況，根據被試對象對系統的要求組態試驗設備，一旦確認，系統自動巡檢與該工況相應的設備；
3、實現對試驗系統各種參數的設置，包括內部參數和各種給定值；
4、對試驗變頻器進行通訊控制和狀態、數據巡檢；
5、對高低壓交流電器的各電氣開關量,模擬量和各熱工量等進行數字監視、連鎖和報警等。
6、系統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的動態監視, 并對設備故障進行報警保護。
控制系統設計
控制系統完成對高低壓開關柜的控制和狀態監測、電網監測（10kV電網、690V 50Hz電網、690V 60Hz）、變頻器的控制和狀態監測、油水路系統的控制和狀態監測。
采用分布式系統結構，PLC選用西門子公司S7-300系列，CPU選擇CPU315-2F/DP故障安全型產品，并擴展必要的輸入輸出模塊用于連接外部設備。
系統的控制和監測分為高低壓控制柜區及熱工區，各區域設計選用ET200分布式I/0子站。現場控制站的ET200M分布式I/O站通過PROFIBUS-DP現場總線與S7-300中央控制器進行實時通訊，它主要功能是：采集現場I/O信號(數字量和模擬量)，通過ET200M的I/O信號接口模塊將現場數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送來的控制信號送至現場設備，完成設備控制。
系統中各試驗臺位的變頻器（拖動變頻器、轉子變頻器、試驗電源變頻器）通過PROFIBUS-DP現場總線與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。
安裝在系統監控臺的監控主站與PLC間通過工業以太網通信；
各試驗臺監控子站與監控主站通過試驗系統以太網互聯，進行快速數據交換，各監控子站獲得的電量測量和分布式測量數據（溫度、電量等）通過快速數據交換在監控主站進行集中監視和顯示。
二、3.6MW雙饋電機試驗臺系統監控主臺和監控子站
本系統設計一套系統監控臺，監控臺中安裝監控主站，完成系統組態、監控功能，監控主站及各試驗臺的監控子站與監控主站站采用OPC通訊；
監控主站實時、直觀、動態地顯示系統各現場設備的模擬圖，數字顯示各模擬量監測值。
各試驗臺設計安裝一臺監控子站（控制計算機），監控子站顯示與該試驗臺及試驗項目相關的現場設備的動態模擬圖，數字顯示各模擬量監測值。經過授權，監控子站能夠與主站有相同的權限，既監控子站能夠執行主站的所有功能，控制和監視系統所有設備。
1、高低壓區分布式I/O
根據中央控制器發布的控制信號完成對高低壓開關柜的控制；
完成高低壓開關柜觸點信號監測；
模擬量輸入模塊完成高低壓電網監測（10kV電網、690V 50Hz電網、690V 60Hz）傳感器（變送器）信號的采集。
2、熱工區分布式I/O
完成對油水路壓力、流量的控制和數據采集。系統監控主站完成對油水路的監控功能，油水路數據作為系統運行的必要條件在系統控制軟件中進行處理，通過門限值設置，產生告警、保護動作。油水路數據根據試驗根據要求記錄到數據庫。
三、3.6MW雙饋電機試驗臺監控軟件安全性設計
監控軟件設計為可以自動或手動組態系統，且手動優先。
本系統除了對高低壓開關柜的開關狀態進行監測外，監控軟件同時進行10kV電網、690V電網(50Hz、60Hz)電源等模擬量監控。軟件設計中通過開關量、模擬量監測采用從10kV進線開關直到每個變頻器輸入開關分級聯鎖，即只有上一級輸出電壓符合設計要求才允許閉合下一級開關。
對需要油水路系統工作的被試電機和試驗項目，油水路系統正常運行（包括流量、壓力等符合被試產品和陪試設備要求）為其系統啟動的先決條件，在運行過程中發生超出其運行條件的狀態，根據預先設置，進入告警及自動/手動停機程序。
各試驗臺中監控子站一般只能對與該試驗臺試驗相關的設備進行操作，授權情況下監控子站與主站有相同權限，能夠對所有設備進行操作。
四、3.6MW雙饋電機試驗臺保護和故障報警
1、自我監控和診斷
監控和測試軟件例程不斷地檢查系統的正常性。功能和板卡/模塊的故障通過文字輸出到監控主站的屏幕上。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造成的影響，也便于維護人員快速實施故障分析及修復。
2、故障處理及保護停機
當某設備發生故障，根據故障設備及故障類型和預設的故障處理程序，系統進入故障處理狀態，對直接影響系統安全的故障，系統自動進入緊急停機程序，自動完成系統緊急停機控制過程。
3、操作錯誤告警
當操作人員進行人工操作時，違反了操作例程，監控軟件通過文字在監控主站或監控子站發出警告，并提示錯誤的原因。
4、告警和故障記錄
記錄產生故障的設備、類型、時間等故障記錄，形成記錄文件。
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