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Beckhoff嵌入式控制器控制水力發電廠

未知 2019-10-14 15:13

  在全球可再生能源中,水力發電占據最大份額;特別是多山的國家如哥倫比亞,非常適合發展水力發電。建造在哥倫比亞卡爾達斯省境內的Lansula水力發電廠(由CentralHidroelctricadeCaldas經營)的有效輸出功率為33MW。水力發電廠的控制、防護和監測通過由嵌入式控制器、EtherCATI/O和TwinCAT自動化軟件構成的Beckhoff控制系統實現;該系統由阿根廷公司ICSAAutomation安裝。

  水輪機檢查。三個帶立軸的混流式水輪機組發的電總共可達33MW

  ICSAAutomation總部位于阿根廷門多薩省的LujandeCuyo,主要經營全球水力發電廠和風力發電場的自動化控制系統。該公司創建于1982年,已在24個國家完成400多個項目,因此,有著豐富的專業知識。ICSA對哥倫比亞的LaInsula水力發電廠進行了自動化改造CONTROLENGINEERINGChina版權所有,該發電廠所用的水主要來自Chinchina和Campoalegre河,有三個混流式機組。ICSA基于Beckhoff控制技術的集成式為發電廠開發了一套集成式控制、防護和測量系統。

  嵌入式控制器執行復雜的控制、防護和監測任務

  ICSA為水電站工程設計的控制系統包含了各種子系統,如發電機穩壓器、水輪機進水閥控制器、水輪機速度監測器、電力質量測量儀、制動控制器、冷卻系統、潤滑系統、電壓開關和同步設備。各種保護繼電器構成一個非常重要的子系統,并通過IEC60870-5-104協議與嵌入式控制器CX1020通訊。它們的主要任務是:自動啟動和停止程序、設備同步、有效功率和電壓的設定值調整、溫度監測、分辨率為1毫秒的事件監測、開關設備控制、電氣變量測量、輔助電氣和機械發電機系統監測、冷卻系統控制及發電廠污水系統監測期間多個發電機子系統的操作和協調。控制器通過以太網交換數據;在緊急情況下,硬接線可提供用作冗余傳輸介質。

  發電廠由本地操作站通過Scada軟件控制和監測。包括水輪機、發電機、開關設備、輔助系統等的圖形顯示。Scada軟件的其它任務有:報警處理、顯示事件順序、顯示圖形趨勢、生產報表、歷史數據存儲、設備操作員輔助,等等。

  共有4臺嵌入式控制器用于控制發電機,實現輔助功能

  各個子系統之間的通訊使用的是IEC60870-5-104遠程控制協議CONTROLENGINEERINGChina版權所有,它支持TwinCATPLC自動化軟件。Beckhoff控制結構能夠從兩個不同的控制中心遠程監測和控制,這兩個控制中心收集所有所需的數據(如報警、狀態數據、事件、測量等等),以確保發電廠正常運行。

  EL6688外部同步接口確保精確的時間同步

  水力發電廠中最重要的一項任務是記錄狀態改變和事件順序(SOE)。該功能讓數字量輸入能夠以1毫秒的分辨率為事件提供一個時間戳,以在本地對它們進行緩存CONTROLENGINEERINGChina版權所有,最后將它們毫無損失地輸送到上位監測系統中。這一重要任務由每臺Beckhoff控制器完成。時間同步使用IEEE1588精確時間協議完成。發電廠控制室內用作IEEE1588外部同步接口的EL6688EtherCAT端子模塊和一個主站GPS時鐘確保在本地網絡內實現精確的時間同步。

  使用TwinCATPLC實現通用控制編程

  Beckhoff嵌入式控制器安裝在不同的控制層。總共有4臺CX1020嵌入式控制器用于控制發電機和實現輔助功能,而冷卻系統、泵房和抽水泵分別由一臺CX9010控制。嵌入式控制器通過連接的數字量輸入和輸出端子模塊從現場收集信號。編程全部使用TwinCATPLC自動化軟件完成。TwinCATPLCModbusRTU軟件庫用于連接控制器、電力質量測量儀和操作界面。控制器與本地Scada系統和遠程監控中心之間的通訊通過集成在TwinCATPLC功能庫中的IEC60870-5-104遠程控制協議實現。

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