一種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于：所述的智能控制器包括主CPU模件（1）、輔CPU模件（2）、人機(jī)交互模件（3）和綜合模件（4），主CPU模件（1）和輔CPU模件（2）分別使用插拔式硬連接安裝于綜合模件（4）上，人機(jī)交互模件（3）通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件（4）軟連接。本實(shí)用新型的智能控制器通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)且插拔式連接提高了產(chǎn)品的可靠性，該智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)組八大功能于一體，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組僅需配置一臺(tái)控制器，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全自動(dòng)運(yùn)行，簡(jiǎn)化了接線，提高了運(yùn)行可靠性；同時(shí)控制器提供RS485通信接口電路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)方監(jiān)控及集中控制。
【專利說(shuō)明】
一種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及低壓水電機(jī)組全自動(dòng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是根據(jù)電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀而研發(fā)的一種適合電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電的高度集成化的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)大部分電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組沿用上世紀(jì)80年代的技術(shù)方案，水輪機(jī)調(diào)速使用方向盤，由運(yùn)行人員手動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向盤控制導(dǎo)葉開(kāi)度、從而控制水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速;勵(lì)磁調(diào)節(jié)使用可調(diào)電阻控制觸發(fā)角的方式實(shí)現(xiàn)；同期并網(wǎng)通過(guò)觀察燈泡或電磁式機(jī)械同步表手動(dòng)合閘實(shí)現(xiàn)。這種方式下，要求運(yùn)行人員的注意力高度集中，且需要較高的經(jīng)驗(yàn)水平；另外，此方案由于全部是運(yùn)行人員手動(dòng)操作，安全性不高，在并網(wǎng)時(shí)對(duì)機(jī)組的沖擊可能較大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組陸續(xù)進(jìn)行技術(shù)改造，大部分采用高壓機(jī)組的方案，此方案可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)化控制，但成本很高;部分采用勵(lì)磁控制裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、控制裝置以及測(cè)溫等設(shè)備組合為一體化屏實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)化控制，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的接口和通信，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，運(yùn)行維護(hù)不便，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種模塊化設(shè)計(jì)、能夠?qū)崿F(xiàn)低壓水電機(jī)組運(yùn)行所需的全部功能的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
[0005]—種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的智能控制器包括主CPU模件、輔CPU模件、人機(jī)交互模件和綜合模件，主CPU模件和輔CPU模件分別使用插拔式硬連接安裝于綜合模件上，人機(jī)交互模件通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件軟連接。
[0006]所述的主CPU模件包括分別與主MCU相連接的同期檢查電路、模擬量采集電路、勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路、主I/o接口電路、串行通信接口電路和主SPI通信接口電路。
[0007]所述的輔CPU模件包括分別與輔M⑶相連接的輔SPI通信接口電路、RS485通信接口電路、12路測(cè)溫接口電路、數(shù)顯表通信接口電路和輔I/O接口電路;其中輔SPI通信接口電路與主SPI通信接口電路相連接且RS485通信接口電路與串行通信接口電路相連接，輔I/O接口電路與人機(jī)交互模件相連接。
[0008]所述的人機(jī)交互模件包括按鍵、指示燈和液晶。
[0009]所述的綜合模件包括互感器模擬量采集電路、脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路、勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、水位采集、光電隔離數(shù)字量采集電路、光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路;其中互感器模擬量采集電路同時(shí)與主CPU模件中的同期檢查電路和模擬量采集電路相連接，脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路與主(PU模件中的勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路相連接，勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、光電隔離數(shù)字量采集電路、光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路同時(shí)與主CPU模件中的主I/o接口電路相連接。
[0010]所述的互感器模擬量采集電路用于采集機(jī)端三相電壓和三相電路以及系統(tǒng)線電壓。
[0011 ]所述的脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路采用全波全控整流電路控制。
[0012]所述的水位采集為I路4?20mA水位采集。
[0013]所述的光電隔離數(shù)字量采集電路為18路開(kāi)入量接入。
[0014]所述的光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路為14路繼電器輸出。
[0015]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本實(shí)用新型的智能控制器通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，將主CPU模件和輔CPU模件使用插拔式硬連接安裝于綜合模件上，人機(jī)交互模件通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件軟連接，提高了產(chǎn)品的可靠性;該智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的流程控制、發(fā)電機(jī)組開(kāi)停機(jī)全自動(dòng)控制、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)、水輪機(jī)調(diào)速控制(支持微機(jī)調(diào)速器和手電動(dòng)操作器)、自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)、數(shù)顯儀表、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)電、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視八大功能于一體，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組僅需配置一臺(tái)控制器，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全自動(dòng)運(yùn)行，簡(jiǎn)化了接線，提高了運(yùn)行可靠性；同時(shí)控制器提供RS485通信接口電路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)方監(jiān)控及集中控制。
[0017]本實(shí)用新型的智能控制器實(shí)現(xiàn)了一鍵式開(kāi)機(jī)、一鍵式停機(jī)、快速準(zhǔn)同期自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)發(fā)電功能，另外還實(shí)現(xiàn)了按水位全自動(dòng)開(kāi)停機(jī)、按水位經(jīng)濟(jì)發(fā)電模式，高效和諧利用水資源，提高了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了低壓小水電站的無(wú)人值班(少人值守)運(yùn)行模式，節(jié)約了人員成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益，該智能控制器適用于電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組全自動(dòng)發(fā)電的智能控制。
【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1為本實(shí)用新型的智能控制器硬件結(jié)構(gòu)布局圖；
[0019]附圖2為本實(shí)用新型的智能控制器硬件電路結(jié)構(gòu)圖。
[0020]其中:丨一主CPU模件;2一輔CPU模件;3一人機(jī)交互模件;4一綜合模件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1-2所示:一種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，該智能控制器包括主CPU模件1、輔CPU模件2、人機(jī)交互模件3和綜合模件4，主CPU模件I和輔CPU模件2分別使用插拔式硬連接安裝于綜合模件4上，人機(jī)交互模件3通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件4軟連接。具體來(lái)說(shuō)，主CPU模件I包括分別與主MCU相連接的同期檢查電路、模擬量采集電路、勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路、主I/O接口電路、串行通信接口電路和主SPI通信接口電路。輔CPU模件2包括分別與輔MCU相連接的輔SPI通信接口電路、RS485通信接口電路、12路測(cè)溫接口電路、數(shù)顯表通信接口電路和輔I/O接口電路；其中輔SPI通信接口電路與主SPI通信接口電路相連接且RS485通信接口電路與串行通信接口電路相連接，輔I/O接口電路與人機(jī)交互模件3相連接。人機(jī)交互模件3包括按鍵、指示燈和液晶。綜合模件4包括用于采集機(jī)端三相電壓和三相電路以及系統(tǒng)線電壓的互感器模擬量采集電路、采用全波全控整流電路控制的脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路、勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、I路4?20mA的水位采集、18路開(kāi)入量接入的光電隔離數(shù)字量采集電路、14路繼電器輸出的光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路，互感器模擬量采集電路;其中互感器模擬量采集電路同時(shí)與主CHJ模件I中的同期檢查電路和模擬量采集電路相連接，脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路與主CPU模件I中的勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路相連接，勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、光電隔離數(shù)字量采集電路、光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路同時(shí)與主CPU模件I中的主I/O接口電路相連接。
[0023]本實(shí)用新型的智能控制器在使用時(shí)，主CPU模件I和綜合模件4使用兩個(gè)雙排間距為2.54的2*20的接插件進(jìn)行連接;輔CPU模件2和綜合模件4使用單個(gè)雙排間距為2.54的2*16的接插件進(jìn)行連接;人機(jī)交互模件3和綜合模件4使用單個(gè)雙排間距為2.54的2*17的接座、使用軟扁平電纜線進(jìn)行連接。在綜合模件4中，12路測(cè)溫接口電路、勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、水位采集全部使用DC/DC的隔離電路，提高各回路的抗干擾能力。水輪機(jī)調(diào)速控制，通過(guò)機(jī)端Uac殘壓測(cè)頻電路測(cè)量發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速，按照測(cè)量的轉(zhuǎn)速，使用PID調(diào)節(jié)通過(guò)加速、減速兩個(gè)繼電器輸出控制微機(jī)調(diào)速器的加速脈寬和減速脈寬，從而實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)速的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過(guò)測(cè)量機(jī)端三相電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)，包括勵(lì)磁調(diào)節(jié)、強(qiáng)勵(lì)功能、欠勵(lì)限制等功能，通過(guò)6個(gè)觸發(fā)脈沖控制全波全控的晶閘管實(shí)現(xiàn)。通過(guò)機(jī)端三相電壓和系統(tǒng)線電壓的測(cè)量、以及加速、減速出口，勵(lì)磁控制功能，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)功能。通過(guò)機(jī)端三相電壓、三相電流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流的采集實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、失磁保護(hù)、低頻保護(hù)、高頻保護(hù)、過(guò)速保護(hù)、過(guò)溫跳閘保護(hù)、壓力異常等故障保護(hù)功能，通過(guò)發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘、微機(jī)調(diào)速器緊急停機(jī)、滅磁等繼電器出口實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。另外還實(shí)現(xiàn)過(guò)負(fù)荷告警、勵(lì)磁過(guò)負(fù)荷告警、勵(lì)磁故障告警、TV斷線告警、剪斷銷剪斷告警等告警功能。通過(guò)開(kāi)閘閥、關(guān)閘閥、開(kāi)調(diào)速器、關(guān)調(diào)速器、加速、減速、起勵(lì)、合閘、跳閘、調(diào)速器緊急停機(jī)、制動(dòng)等繼電器出口，以及測(cè)頻電路、勵(lì)磁調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)開(kāi)機(jī)流程、自動(dòng)停機(jī)流程以及緊急停機(jī)流程。
[0024]本實(shí)用新型的智能控制器通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，將主CPU模件I和輔CPU模件2使用插拔式硬連接安裝于綜合模件4上，人機(jī)交互模件3通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件4軟連接，提高了產(chǎn)品的可靠性;該智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的流程控制、發(fā)電機(jī)組開(kāi)停機(jī)全自動(dòng)控制、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)、水輪機(jī)調(diào)速控制(支持微機(jī)調(diào)速器和手電動(dòng)操作器)、自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)、數(shù)顯儀表、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)電、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視八大功能于一體，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組僅需配置一臺(tái)控制器，就能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全自動(dòng)運(yùn)行，簡(jiǎn)化了接線，提高了運(yùn)行可靠性；同時(shí)控制器提供RS485通信接口電路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)方監(jiān)控及集中控制。本實(shí)用新型的智能控制器實(shí)現(xiàn)了一鍵式開(kāi)機(jī)、一鍵式停機(jī)、快速準(zhǔn)同期自動(dòng)并網(wǎng)、自動(dòng)發(fā)電功能，另外還實(shí)現(xiàn)了按水位全自動(dòng)開(kāi)停機(jī)、按水位經(jīng)濟(jì)發(fā)電模式，高效和諧利用水資源，提高了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了低壓小水電站的無(wú)人值班(少人值守)運(yùn)行模式，節(jié)約了人員成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益，該智能控制器適用于電壓等級(jí)為AC400V的水電機(jī)組全自動(dòng)發(fā)電的智能控制。
[0025]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)；本實(shí)用新型未涉及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的智能控制器包括主CPU模件(I)、輔CPU模件(2 )、人機(jī)交互模件(3 )和綜合模件(4)，主CPU模件(I)和輔CPU模件(2 )分別使用插拔式硬連接安裝于綜合模件(4)上，人機(jī)交互模件(3)通過(guò)可插拔式扁平電纜線與綜合模件(4)軟連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的主CHJ模件(I)包括分別與主MCU相連接的同期檢查電路、模擬量采集電路、勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路、主I/O接口電路、串行通信接口電路和主SPI通信接口電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的輔CHJ模件(2)包括分別與輔M⑶相連接的輔SPI通信接口電路、RS485通信接口電路、12路測(cè)溫接口電路、數(shù)顯表通信接口電路和輔I/O接口電路;其中輔SPI通信接口電路與主SPI通信接口電路相連接且RS485通信接口電路與串行通信接口電路相連接，輔I/O接口電路與人機(jī)交互模件(3)相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的人機(jī)交互模件(3)包括按鍵、指示燈和液晶。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的綜合模件(4)包括互感器模擬量采集電路、脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路、勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、水位采集、光電隔離數(shù)字量采集電路、光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路;其中互感器模擬量采集電路同時(shí)與主CHJ模件(I)中的同期檢查電路和模擬量采集電路相連接，脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路與主CPU模件(I)中的勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制電路相連接，勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流采集電路、光電隔離數(shù)字量采集電路、光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路同時(shí)與主CPU模件(I)中的主I /O接口電路相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的互感器模擬量采集電路用于采集機(jī)端三相電壓和三相電路以及系統(tǒng)線電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的脈沖變壓器勵(lì)磁控制電路采用全波全控整流電路控制。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的水位采集為I路4?20mA水位采集。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的光電隔離數(shù)字量采集電路為18路開(kāi)入量接入。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)組自動(dòng)發(fā)電智能控制器，其特征在于:所述的光電隔離數(shù)字量繼電器輸出電路為14路繼電器輸出。
【文檔編號(hào)】H02H7/06GK205509909SQ201620264977
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】花思洋, 王海兵, 嚴(yán)茂強(qiáng), 金啟超, 谷曉南
【申請(qǐng)人】鈦能科技股份有限公司