專利名稱：一種分層分布式結(jié)構(gòu)的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分層分布式結(jié)構(gòu)的靜止無功補(bǔ)償器(SVC)監(jiān)控平臺。
背景技術(shù)：
靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺是SVC控制系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)，是SVC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱，對SVC裝置的可靠運(yùn)行起到?jīng)Q定性作用。而其中所用的現(xiàn)場總線(Field Bus)是90年代興起的一種先進(jìn)的工業(yè)測控技術(shù)，是市場對現(xiàn)場儀表智能化及全數(shù)字化測控系統(tǒng)要求驅(qū)動的產(chǎn)物，它將通訊網(wǎng)絡(luò)與管理的概念帶入工業(yè)測控領(lǐng)域。從本質(zhì)上說，它是一種數(shù)字通訊協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、全分散、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)，是測控技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合，代表了今后工業(yè)測控結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向。目前應(yīng)用較普遍的現(xiàn)場總線有CAN、LONWORKS、FF、PROFIBUS、DUPLINE、HART等，CAN現(xiàn)場總線引入我國較早，以其系統(tǒng)構(gòu)成簡單可靠，應(yīng)用成熟而得到了廣泛的應(yīng)用。SVC監(jiān)控平臺過去往往采用單CPU模式對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，即監(jiān)控系統(tǒng)通過一高速CPU以循環(huán)查詢的方式對系統(tǒng)內(nèi)所有模擬信號、開關(guān)信號進(jìn)行計(jì)算、檢測和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)集中控制。單CPU監(jiān)控模式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行效率低、可靠性差、信息傳送少，人機(jī)界面不友好，而分層分布式SVC監(jiān)控平臺突破了這一監(jiān)控模式，在SVC監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線的方式將多CPU監(jiān)控子單元相互連接，實(shí)現(xiàn)多CPU監(jiān)控模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種分層分布式結(jié)構(gòu)SVC監(jiān)控平臺，包括上級自動化系統(tǒng)、通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)。其中，通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)處于監(jiān)控平臺的底層，分別對分布于不同地點(diǎn)的濾波器和TCR支路、水冷系統(tǒng)、晶閘管閥組進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，它們通過RS232、RS485串行接口與監(jiān)控平臺中層連接進(jìn)行通訊。監(jiān)控平臺中層包括就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元，它們通過串行通訊總線CAN相互連接，實(shí)現(xiàn)信息共享。監(jiān)控平臺的上層為上級自動化系統(tǒng)，它按照CDT通訊規(guī)約與監(jiān)控平臺的中層進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對SVC監(jiān)控系統(tǒng)的控制與檢測，并能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)方終端的操作和顯示。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有的有益效果是多CPU協(xié)調(diào)工作，大大提高運(yùn)行速度；通訊靈活、交互信息量大，控制點(diǎn)多；監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠，抗干擾能力強(qiáng)；平臺結(jié)構(gòu)開放、靈活，易于增減監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控量，也易于移植到非SVC的其它監(jiān)控系統(tǒng)上。


圖1是SVC監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖；圖2是SVC監(jiān)控系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖；圖3是SVC監(jiān)控系統(tǒng)的單元級聯(lián)接線圖；圖4是SVC監(jiān)控系統(tǒng)的電氣接線圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
參見圖1，SVC監(jiān)控系統(tǒng)采用了分層分布式結(jié)構(gòu)，包括上級自動化系統(tǒng)、通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)等。從層次上分，SVC監(jiān)控系統(tǒng)包括底層、中層和上層三個(gè)層次，如圖2。
監(jiān)控平臺的底層包括通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)，分別對分布于不同地點(diǎn)的濾波器和TCR支路、水冷系統(tǒng)、晶閘管閥組進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控。其中，閥基電子設(shè)備(VBE)通過RS485總線采用一主多從，主機(jī)查詢以及應(yīng)答的通訊方式。監(jiān)控單元采用主方式與六個(gè)閥檢測單元通訊。監(jiān)控單元循環(huán)查詢六個(gè)閥檢測單元的閥故障信號、BOD動作信號及PT斷線信號，并定時(shí)查詢閥的狀態(tài)信號。如閥檢測單元檢測到閥壞數(shù)大于設(shè)定值時(shí)通過IO口向監(jiān)控單元發(fā)送緊急故障信號到監(jiān)控單元。監(jiān)控單元收到此信號時(shí)把此單元通訊優(yōu)先級置高，向本單元查詢閥故障信號。通過循環(huán)查詢、狀態(tài)查詢、緊急查詢、及IO口相結(jié)合的處理方式，對閥單元的保護(hù)做到了及時(shí)、可靠。監(jiān)控單元通過開關(guān)量輸入隨時(shí)采集各開關(guān)量狀態(tài)，對SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控單元進(jìn)行監(jiān)控，通過CAN總線上報(bào)，并根據(jù)各自的保護(hù)級別作出相應(yīng)保護(hù)動作。CAN總線采用多主方式，總線上任一設(shè)備都可和總線上其它設(shè)備點(diǎn)對點(diǎn)或廣播通訊。監(jiān)控單元采用廣播方式通訊，隨時(shí)廣播發(fā)送監(jiān)控單元采集處理的故障數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及命令執(zhí)行結(jié)果并接收就地工作站及遠(yuǎn)方操作臺的控制命令及聯(lián)絡(luò)命令。監(jiān)控單元定時(shí)對總線上其它設(shè)備發(fā)送聯(lián)絡(luò)命令，如超時(shí)未聯(lián)絡(luò)到某一設(shè)備，則會做出相應(yīng)保護(hù)。
監(jiān)控平臺中層包括就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元，它們通過串行通訊總線CAN相互連接，實(shí)現(xiàn)信息共享。其中，調(diào)節(jié)運(yùn)算單元以TMS320C32DSP為CPU對靜止無功補(bǔ)償器觸發(fā)角進(jìn)行快速計(jì)算，并以6相電脈沖的形式發(fā)給光電觸發(fā)檢測單元(VBE)。主監(jiān)控單元、調(diào)節(jié)單元、就地控制工作站和站控操作臺則通過CAN現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場一級的高速數(shù)字通道。對上級自動化系統(tǒng)則通過通訊管理機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，通訊管理機(jī)擔(dān)當(dāng)了網(wǎng)橋和規(guī)約轉(zhuǎn)換的功能。
監(jiān)控平臺的上層為上級自動化系統(tǒng)，它按照CDT通訊規(guī)約與監(jiān)控平臺的中層進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對SVC監(jiān)控系統(tǒng)的控制與檢測，并能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)方終端的操作和顯示，將多個(gè)不同的子系統(tǒng)有機(jī)的聯(lián)結(jié)起來。
這種以CAN的點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)中層通訊，以RS232、RS485串行方式實(shí)現(xiàn)底層分布通訊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了SVC分層分布式監(jiān)控平臺，采用這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)架清晰，各層相互隔離，可大大簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性。就地控制工作站和站控操作臺提供友好的人機(jī)操作界面，通過圖形化界面向用戶提供最有效和直觀的信息。調(diào)節(jié)單元采用高速DSP為處理核心，輔以高速數(shù)據(jù)采集通道，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的控制量計(jì)算，到達(dá)最優(yōu)控制效果。系統(tǒng)閥基電子部分(VBE)實(shí)現(xiàn)對TCR閥的觸發(fā)邏輯變換和監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)光電觸發(fā)、電磁觸發(fā)等多種觸發(fā)方式。
SVC監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)處理單元組成，通過分層式的結(jié)構(gòu)組成方式實(shí)現(xiàn)對多個(gè)監(jiān)控量的采集與監(jiān)控。系統(tǒng)內(nèi)部通過CAN現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級的數(shù)據(jù)共享通道，提高了系統(tǒng)可靠性和靈活性。
SVC監(jiān)控平臺從硬件上包括調(diào)節(jié)單元、光電觸發(fā)單元、閥光電檢測單元、監(jiān)控單元、微機(jī)保護(hù)單元和上位機(jī)以及上級自動化系統(tǒng)等，各處理單元負(fù)責(zé)不同的功能。如圖3，調(diào)節(jié)單元負(fù)責(zé)對SVC系統(tǒng)的模擬信號采集、計(jì)算調(diào)節(jié)和觸發(fā)，光電觸發(fā)單元通過132根觸發(fā)光纖對SVC晶閘管閥TE板進(jìn)行觸發(fā)，閥光電檢測單元同樣通過132根回報(bào)光纖對SVC晶閘管閥TE板運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，現(xiàn)場控制單元和監(jiān)控單元負(fù)責(zé)對SVC系統(tǒng)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)信號進(jìn)行采集和控制。
SVC監(jiān)控平臺各單元根據(jù)不同的功能，從物理和電氣結(jié)構(gòu)上處于不同的層次，相互間通過CAN現(xiàn)場總線相互連接，各單元又根據(jù)其不同的功能通過RS232或RS485等串行通訊線，形成主從式分布結(jié)構(gòu)。如圖4，通過現(xiàn)場總線CAN構(gòu)成了對中層各監(jiān)控子單元的通訊網(wǎng)絡(luò)，使得各監(jiān)控單元根據(jù)各自的功能進(jìn)行監(jiān)控，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，其中調(diào)節(jié)單元進(jìn)行SVC的調(diào)節(jié)、計(jì)算，監(jiān)控單元進(jìn)行SVC系統(tǒng)的監(jiān)控，它通過RS485分布式通訊模式對6個(gè)晶閘管閥組橋臂的晶閘管運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，即VBE1、VBE2……VBE6，就地控制單元?jiǎng)t通過RS485通訊模式對水冷系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，通過RS232通訊模式對濾波器支路進(jìn)行監(jiān)控。而上級自動化系統(tǒng)通過CDT規(guī)約對SVC監(jiān)控平臺進(jìn)行通訊和監(jiān)控。
靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺的分層分布式結(jié)構(gòu)保證了SVC控制系統(tǒng)對龐雜的整個(gè)SVC裝置的控制和監(jiān)測，是工業(yè)控制系統(tǒng)控制平臺的典范。
權(quán)利要求
1.一種分層分布式結(jié)構(gòu)靜止無功補(bǔ)償器(SVC)監(jiān)控平臺，其特征在于該靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺包括了底層、中層和上層三個(gè)層次，其中通訊管理機(jī)、靜止無功補(bǔ)償器支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)處于監(jiān)控平臺的底層，它們通過RS232、RS485串行接口與監(jiān)控平臺中層連接并以串行方式實(shí)現(xiàn)底層分布通訊，監(jiān)控平臺中層包括就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元，它們通過串行通訊總線CAN相互連接并且以點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)中層通訊，監(jiān)控平臺的上層為上級自動化系統(tǒng)，它按照CDT通訊規(guī)約與監(jiān)控平臺的中層進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于閥基電子設(shè)備(VBE)通過RS485總線采用一主多從，主機(jī)查詢以及應(yīng)答的通訊方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于監(jiān)控單元采用主方式與六個(gè)閥檢測單元通訊，監(jiān)控單元循環(huán)查詢六個(gè)閥檢測單元的閥故障信號、BOD動作信號及PT斷線信號，并定時(shí)查詢閥的狀態(tài)信號，如閥檢測單元檢測到閥壞數(shù)大于設(shè)定值時(shí)通過IO口向監(jiān)控單元發(fā)送緊急故障信號到監(jiān)控單元，監(jiān)控單元收到此信號時(shí)把此單元通訊優(yōu)先級置高，向本單元查詢閥故障信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于監(jiān)控單元通過開關(guān)量輸入隨時(shí)采集各開關(guān)量狀態(tài)，對靜止無功補(bǔ)償器支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控單元進(jìn)行監(jiān)控，通過CAN總線上報(bào)，并根據(jù)各自的保護(hù)級別作出相應(yīng)保護(hù)動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于監(jiān)控單元采用廣播方式通訊，隨時(shí)廣播發(fā)送監(jiān)控單元采集處理的故障數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及命令執(zhí)行結(jié)果并接收就地工作站及遠(yuǎn)方操作臺的控制命令及聯(lián)絡(luò)命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SVC監(jiān)控平臺，其特征在于調(diào)節(jié)運(yùn)算單元對靜止無功補(bǔ)償器的觸發(fā)角進(jìn)行快速計(jì)算，并以6相電脈沖的形式發(fā)給光電觸發(fā)檢測單元(VBE)；主監(jiān)控單元、調(diào)節(jié)單元、就地控制工作站和站控操作臺則通過CAN現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場一級的高速數(shù)字通道；對上級自動化系統(tǒng)則通過通訊管理機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，通訊管理機(jī)擔(dān)當(dāng)了網(wǎng)橋和規(guī)約轉(zhuǎn)換的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于調(diào)節(jié)單元，負(fù)責(zé)對靜止無功補(bǔ)償器系統(tǒng)的模擬信號采集、計(jì)算調(diào)節(jié)和觸發(fā)；光電觸發(fā)單元，通過132根觸發(fā)光纖對靜止無功補(bǔ)償器晶閘管閥TE板進(jìn)行觸發(fā)；閥光電檢測單元，通過132根回報(bào)光纖對靜止無功補(bǔ)償器晶閘管閥運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測；現(xiàn)場控制單元和監(jiān)控單元負(fù)責(zé)對靜止無功補(bǔ)償器的開關(guān)節(jié)點(diǎn)信號進(jìn)行采集和控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺，其特征在于所述靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺各單元根據(jù)物理電氣結(jié)構(gòu)處于不同的層次，相互間通過CAN現(xiàn)場總線相互連接，各單元又根據(jù)其不同的功能通過RS232或RS485串行通訊線，形成主從式分布結(jié)構(gòu)，其中調(diào)節(jié)單元進(jìn)行靜止無功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)、計(jì)算，監(jiān)控單元進(jìn)行靜止無功補(bǔ)償器系統(tǒng)的監(jiān)控，它通過RS485分布式通訊模式對6個(gè)晶閘管閥組橋臂的晶閘管運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，就地控制單元?jiǎng)t通過RS485通訊模式對水冷系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，通過RS232通訊模式對濾波器支路進(jìn)行監(jiān)控，而上級自動化系統(tǒng)通過CDT規(guī)約對靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺進(jìn)行通訊和監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分層分布式結(jié)構(gòu)靜止無功補(bǔ)償器(SVC)監(jiān)控平臺，該SVC監(jiān)控平臺包括了底層、中層和上層三個(gè)層次，其中通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè)備(VBE)處于監(jiān)控平臺的底層，它們通過RS232、RS485串行接口與監(jiān)控平臺中層連接并以串行方式實(shí)現(xiàn)底層分布通訊，監(jiān)控平臺中層包括就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元，它們通過串行通訊總線CAN相互連接并且以點(diǎn)對點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)中層通訊，監(jiān)控平臺的上層為上級自動化系統(tǒng)，它按照CDT通訊規(guī)約與監(jiān)控平臺的中層進(jìn)行通訊。采用這種分層分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)架清晰，各層相互隔離，可大大簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性。
文檔編號H02J13/00GK1753269SQ200510102659
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者湯廣福, 張皎, 段曉梅, 邱宇峰 申請人:中國電力科學(xué)研究院