1、长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统第三章：现地控制单元（第三章：现地控制单元（LCULCU）现地控制单元（LCU）概述 一一二二LCU的结构类型 LCU典型应用实例 三三四四LCU的机组顺控操作 三峡右岸电站LCU系统简介 五五长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统一、一、LCU LCU 在监控系统中的地位在监控系统中的地位-监控系统的基础监控系统的基础1 1、LCU:Local Control UnitLCU:Local Control Unit2 2、RTU:Remote
2、 Terminal Unit RTU:Remote Terminal Unit 二、二、LCU LCU 的发展阶段的发展阶段1 1、由继电器构成的机组自动屏、由继电器构成的机组自动屏2 2、采用固态元件构成的布线逻辑、采用固态元件构成的布线逻辑3 3、以计算机为基础的、以计算机为基础的LCULCU三、三、LCU LCU 的基本功能的基本功能1 1、数据采集与处理、数据采集与处理-正常状态、事故状态正常状态、事故状态2 2、控制与调节、控制与调节-设备运行方式控制、机组控制调节设备运行方式控制、机组控制调节3 3、通信、通信-与电厂级通信、与智能化单元装置通信与电厂级通信、与智能化单元装置通信4
3、 4、时钟同步、时钟同步-保证事件顺序记录的统一时钟保证事件顺序记录的统一时钟5 5、自诊断、自诊断-在线自诊断、离线自诊断在线自诊断、离线自诊断6 6、人机接口、人机接口-运行人员进行监视、控制的桥梁运行人员进行监视、控制的桥梁3.1 LCU 3.1 LCU 概述概述 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 一、以一、以PLCPLC为基础的为基础的LCULCU（一）基本结构：（一）基本结构：长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系
4、统（二）基本组成：（二）基本组成：CPU 存储器存储器 控制器：控制器：通信模块通信模块 电源模块电源模块 内部总线内部总线 CPUPLC-Based LCU:智能智能I/O模块：模块：I/O组件组件 内部总线内部总线 电量采集装置电量采集装置 温度量采集装置温度量采集装置 智能单元装置：智能单元装置：微机励磁调节器微机励磁调节器 微机调速器微机调速器 微机同期装置微机同期装置 3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统丰满水电厂计算机监控系统结构丰满水电厂计算机监控系统结构 3.2 L
5、CU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统特点：特点：机组的数据采集、控制调节功能全部由机组的数据采集、控制调节功能全部由PLCPLC完成完成主站用于连接实时性要求高的点，如水机回路输入与控制信号主站用于连接实时性要求高的点，如水机回路输入与控制信号远程站用于连接实时性要求不高的点，如部分压力量、液位量远程站用于连接实时性要求不高的点，如部分压力量、液位量现地计算机主要用于通信和人机联络现地计算机主要用于通信和人机联络3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学
6、院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统中型水电厂中型水电厂 PLC-Based LCU PLC-Based LCU 实例实例-福建永安安砂水电厂福建永安安砂水电厂（1 1）安砂水电厂概况：）安砂水电厂概况：安砂水电厂位于福建沙溪上游九龙溪中段永安市安砂镇，为沙溪流域的安砂水电厂位于福建沙溪上游九龙溪中段永安市安砂镇，为沙溪流域的 龙头电站，装机容量龙头电站，装机容量11115 5万万kWkW。19751975年电厂投产发电。年电厂投产发电。19991999年年3 3月，电月，电厂实现厂实现“无人值班无人值班”（少人值守）。（少人值守）。3.2 LCU 3.2 L
7、CU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统（2 2）安砂水电厂计算机监控系统结构：）安砂水电厂计算机监控系统结构：3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统安砂水电厂控制室：3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统计算机监控控制室与常规控制室对比：计算机监控控制室与常规控制室对比：安砂水电厂控制室：
8、安砂水电厂控制室：三明东牙溪水库坝后电站控制室三明东牙溪水库坝后电站控制室 （115MW115MW）(2 x 1250+630=3130KW)(2 x 1250+630=3130KW)3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统（3 3）安砂水电厂）安砂水电厂LCULCU配置：配置：配置原则：配置原则：按按“无人值班无人值班”（少人执守）要求设计，实现对机组、主变及辅助设（少人执守）要求设计，实现对机组、主变及辅助设 备的全自动化监视、控制和操作。备的全自动化监视、控制和操作。取消原水轮机
9、及其公用辅助设备的常规集中控制部分，机组顺控全取消原水轮机及其公用辅助设备的常规集中控制部分，机组顺控全 部由部由LCULCU的的PLCPLC完成完成.每台机组一套每台机组一套LCU,LCU,公用系统一套公用系统一套LCU,LCU,开关站一套开关站一套LCULCU。中型电厂中型电厂LCULCU可非冗余配置。可非冗余配置。LCULCU能够与调速器、励磁调节器等进行通信。能够与调速器、励磁调节器等进行通信。硬件配置：硬件配置：每台每台LCULCU的主控制器均为的主控制器均为 MODICON MODICON 的的 984-685 984-685 系列系列PLCPLC。I/OI/O接口采用接口采用 M
10、ODICON MODICON 的的984-800 984-800 系列系列PLCPLC模块。模块。软件配置：软件配置：LCULCU采用采用MODSOFT PLC MODSOFT PLC 编程软件。编程软件。3.2 LCU 3.2 LCU 的结构类型的结构类型 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统（4 4）LCULCU主要功能主要功能：数据采集及分析处理功能：周期数据采集及分析处理功能：周期50ms,80%额定转速？额定转速？NT T6 故故 障障 7 Y投励磁装置投励磁装置 STEP4Y四、投励磁装置四、投励磁装置1 1、如采用准同期
11、方式，当、如采用准同期方式，当 转速上升至转速上升至80%80%额定转额定转 速时，投入励磁装置。速时，投入励磁装置。2 2、检测发电机端电压，在、检测发电机端电压，在 故障判断时间故障判断时间T7T7内，使内，使 发电机端电压升至发电机端电压升至90%90%额定电压。额定电压。停机转发电停机转发电 操作程序流程操作程序流程 有密封水有密封水 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统90%端电压端电压？NT T7?NY故故 障障 8 Y转速转速95%？NT T8?NY故故 障障 9 Y五、停高压减载油泵五、停高压减载油泵 六、投准同期装置
12、六、投准同期装置 1 1、电压、电压 90%90%额定电压额定电压 2 2、转速、转速 95%95%额定转速额定转速 泵停运？泵停运？切除高压减载油泵切除高压减载油泵 STEP5YNT T9?NY故故 障障 10 YSTEP6投入准同期装置投入准同期装置 停机转发电停机转发电 操作程序流程操作程序流程 励磁装置已投入励磁装置已投入长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统准同期投入准同期投入？NT T10?NN故故 障障 11 Y断路器合闸？断路器合闸？NT T11?NY故故 障障 12 Y打开开度限制至全开打开开度限制至全开 开度限制开度
13、限制 全开位置？全开位置？NT T12?NY故故 障障 13 Y开开 机机 完完 成成 七、合发电机断路器七、合发电机断路器1 1、同期装置自动调节电、同期装置自动调节电 压和频率，监视相角压和频率，监视相角 差，自动发断路器合差，自动发断路器合 闸信号。闸信号。2 2、断路器合闸后，程序、断路器合闸后，程序 自动解除对自动解除对 STEP8STEP8的的 闭锁。闭锁。STEP7STEP8八、打开开度限制至全开八、打开开度限制至全开1 1、调速器自动打开开度、调速器自动打开开度 限制至全开，为机组限制至全开，为机组 带负荷创造条件。带负荷创造条件。2 2、停机转发电过程完成、停机转发电过程完成
14、停机转发电停机转发电操作程序流程操作程序流程投准同期装置投准同期装置 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统STEP1发电转调相令发电转调相令 STEP2 减有功、无功功率为最小减有功、无功功率为最小 TT1?NN有功、无功有功、无功 功率为最小？功率为最小？故故 障障 1 开度限制至全关开度限制至全关 导叶全关？导叶全关？TT2?NNYY故故 障障 2 五、竖轴反击式水轮发电机发电转调相操作程序流程五、竖轴反击式水轮发电机发电转调相操作程序流程 一、减负荷一、减负荷：1 1、接到调相令后自动、接到调相令后自动 减有机组功、无功减有机组
15、功、无功 功率为最小。功率为最小。2 2、机组有功、无功功、机组有功、无功功 率为最小时自动解率为最小时自动解 除对除对STEP2STEP2的闭锁的闭锁二、关闭开度限制二、关闭开度限制 1 1、关闭开度限制为全、关闭开度限制为全关。关。2 2、导叶全关时，机组、导叶全关时，机组 进入调相运行状态进入调相运行状态 解除对解除对STEP3STEP3闭锁闭锁长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统YSTEP3开补气电磁阀开补气电磁阀 补气阀打开？补气阀打开？NT T3 NY故故 障障 3 Y调调 相相 状状 态态 三、调相压水给气电磁阀和调三、
16、调相压水给气电磁阀和调 相压水补气电磁阀操作相压水补气电磁阀操作1 1、调相压水给气电磁阀操作、调相压水给气电磁阀操作 （1 1）转轮室水位超过设定上转轮室水位超过设定上 限水位时，开启调相压水限水位时，开启调相压水给气电磁阀，将转轮室水给气电磁阀，将转轮室水位压下。位压下。（2 2）转轮室水位低于设定下）转轮室水位低于设定下限水位时，关闭调相压水限水位时，关闭调相压水给气电磁阀。给气电磁阀。2 2、调相压水补气电磁阀操作、调相压水补气电磁阀操作 为弥补压缩空气的逸出，为弥补压缩空气的逸出，当进行调相运行时，开启当进行调相运行时，开启 调相压水补气电磁阀，持调相压水补气电磁阀，持 续给转轮室补
17、气。续给转轮室补气。导叶已全关导叶已全关 发电转调相发电转调相 操作程序流程操作程序流程 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 一、三峡右岸电站一、三峡右岸电站LCULCU系统简介系统简介 1 1、LCULCU设置设置 机组机组LCU 12LCU 12套：套：#15-#18 LCU#15-#18 LCU（东方电机厂机组）（东方电机厂机组）#19-#22 LCU#19-#22 LCU（法国（法国ALSTOMALSTOM机组）机组）#23-#26 LCU#23-#26 LCU（哈
18、尔滨电机厂机组）（哈尔滨电机厂机组）开关站开关站LCU 2LCU 2套：套：#33-#34 LCU#33-#34 LCU10KV 10KV 厂用电厂用电LCU 1LCU 1套：套：#35LCU#35LCU 400V 400V 厂用电厂用电LCU 1LCU 1套：套：#36LCU#36LCU 辅助系统辅助系统LCU 1LCU 1套：套：#37LCU#37LCU 模拟屏驱动模拟屏驱动LCU 1LCU 1套：套：#38LCU#38LCU 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 一、三
19、峡右岸电站一、三峡右岸电站LCULCU系统简介系统简介 1 1、LCULCU设置设置 机组机组LCULCU控制柜配置控制柜配置 （1 1）GPSGPS时钟部件时钟部件 （2 2）PLCPLC主备主备CPUCPU机箱机箱 （3 3）本地采集）本地采集RIORIO机箱机箱 （4 4）工控机）工控机（5 5）交流采样百抄表）交流采样百抄表 （6 6）变送器）变送器（7 7）电度表）电度表（8 8）同期装置）同期装置（9 9）水机保护回路）水机保护回路 （1010）操作把手）操作把手 （1111）通讯设备）通讯设备（1212）电源回路）电源回路（1313）开出继电器等）开出继电器等 本地柜本地柜3 3
20、面面 远程测温柜远程测温柜5 5面面 技术供水远程柜技术供水远程柜1 1面面 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 一、三峡右岸电站一、三峡右岸电站LCULCU系统简介系统简介 2 2、LCULCU的硬件设备配置的硬件设备配置 （1 1）施耐德）施耐德PLCPLC（2 2）工控机或触摸屏）工控机或触摸屏 （3 3）操作控制面板）操作控制面板（4)4)准同期装置准同期装置（5 5）转接端子）转接端子（6 6）接口电路）接口电路（7 7）电源）电源（8 8）机柜等）机柜等 长春工
21、程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 一、三峡右岸电站一、三峡右岸电站LCULCU系统简介系统简介 3 3、LCULCU的配置特点的配置特点 （1）双CPU主/热备用方式运行（2）双电源模块（3）双网络（4）热备方式（5）一体化工控机及触摸屏（6）掉电保护功能（7）电源恢复自动重启功能（8）时钟同步长春工程学院能源动力工程学院
22、长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 4 4LCU LCU 人人 机机 界界 面面 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.
23、5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统二、三峡右岸电站二、三峡右岸电站LCULCU功能简介功能简介 3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 1 1、数据采集和处理、数据采集和处理 2 2、安全运行监视、安全运行监视 3 3、控制与调节、控制与调节 4 4、通迅、通迅 采集机组、主变和线路各种非采集机组、主变和线
24、路各种非 电气量、电气量，经处理后上电气量、电气量，经处理后上 送全厂控制层（主控级）及现送全厂控制层（主控级）及现 地显示。地显示。采集机组、线路、厂变有功电采集机组、线路、厂变有功电 度和无功电度并上送主控级。度和无功电度并上送主控级。采集主、辅设备状态及继电保采集主、辅设备状态及继电保 护动作和操作顺序记录，并将护动作和操作顺序记录，并将 事件的顺序记录和开关量的状事件的顺序记录和开关量的状 态信息上送主控级。态信息上送主控级。与主控级配合，实现安全监视，与主控级配合，实现安全监视，主要包括实时状态监视及过程监主要包括实时状态监视及过程监视等。视等。机组正常顺序开停机控制机组正常顺序开停
25、机控制 机组同期装置控制机组同期装置控制 机组事故停机控制机组事故停机控制 机组工况转换机组工况转换 机组有功无功调机组有功无功调 灭磁开关控制灭磁开关控制 机组压油装置控制机组压油装置控制 机组主备用水系统控制机组主备用水系统控制 机组励磁风机控制机组励磁风机控制 机组制动风闸控制机组制动风闸控制 开关刀闸控制开关刀闸控制 进水门、进水阀（快速门、蝴进水门、进水阀（快速门、蝴 蝶阀、球阀等）控制蝶阀、球阀等）控制 其他辅助设备控制其他辅助设备控制 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU与主控级通过与主控级通过 以太网进行数据交换。定时向以太网进行数据交换。定时向 主控级传送现地采集的实时信主控
26、级传送现地采集的实时信 息；随时接收主控级控制、调息；随时接收主控级控制、调 节命令。节命令。三峡右岸电站机组三峡右岸电站机组LCULCU通过通过MB+MB+总线与调速器进行通讯。总线与调速器进行通讯。三峡右岸电站机组三峡右岸电站机组LCULCU通过通过MB+MB+总线与励磁装置进行通讯。总线与励磁装置进行通讯。三峡右岸电站机组三峡右岸电站机组LCULCU通过通过MB+MB+总线与主变冷却控制器通讯。总线与主变冷却控制器通讯。长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统三三停停机机|发发电电流流程程 3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站L
27、CULCU系统系统 发 电 令开 机 条 件 是 否 满 足开 辅 助 设 备辅 助 设 备 是 否 正 常开 调 速 器转 速 是 否 给 定 值开 励 磁电 压 是 否 给 定 值启 动 同 期 装 置并 网 发 电产 生 条 件 不 满 足 报警，并 上 送不 满 足满 足产 生 辅 机 设 备 不 正常 报 警，并 上 送不 满 足满 足在 给 定 时 间 内，转速 无 法 达 到 给 定值，产 生 转 速 报警，并 上 送不 满 足满 足在 给 定 时 间 内，电压 无 法 达 到 给 定值，产 生 电 压 报警，并 上 送不 满 足满 足断 路 器 合 闸在 给 定 时 间 内，断
28、路 器 无 法 合 闸，产生 无 法 合 闸 报 警，并 上 送不 满 足满 足空 转 状 态空 载 状 态长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 四四发发电电|停停机机流流程程长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 四四发发电电|停停机机流流程程长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡
29、右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 五、有功调节流程五、有功调节流程 长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统3.5 3.5 三峡右岸电站三峡右岸电站LCULCU系统系统 六、无功调节流程六、无功调节流程 无无无长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院水电厂计算机监控系统水电厂计算机监控系统第三章复习思考题第三章复习思考题1 1、简要说明、简要说明LCULCU的基本功能有那些？的基本功能有那些？2 2、LCULCU有哪几种结构类型？各有什么特点？有哪几种结构类型？各有什么特点？3 3、LCULCU对机组辅助设备的自动化有何要求？对机组辅助设备的自动化有何要求？4 4、LCULCU对机组顺序操作程序的设计原则有那些？对机组顺序操作程序的设计原则有那些？5 5、画出水轮发电机组停机转发电和发电转停机、画出水轮发电机组停机转发电和发电转停机 操作程序流程图。操作程序流程图。难处做功夫，难处做功夫，苦中得学问！苦中得学问！
