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1、分类号 : 学校代码： 10079 密级 : 华北电力大学 硕 士 学 位 论 文 题 目：发电厂电气综合自动化系统的研究 英文题目 ： Research on The Power Plant Electric Integrated Automation System 研究生姓名：吴烽 专业：电力系统及其自动化 研究方向：电力系统微机保护 导 师 姓 名 ： 王 增 平 职称：教授 2004年 12月 24日 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文发电厂电气综合自动化系统 的研究， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。据本人所知，除了文中特
2、别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人 S经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 : 矣 4 日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件； 学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文； 同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、
3、传播学 位论文的全部或部分内容。 (涉密的学位论文在解密后遵守此规定） 作者签名 : 导师签名： 日 期： 赠 入攻 日 期 : Jr 随着机组向大容量、高参数发展，发电厂的电气自动化程度却越来越重要，但 电气的监控由于传统的原因，自动化水平仍较低。针对目前发电厂中，电气系统自 动化水平与热工自动化水平存在较大差异的问题，本文结合工程实际分析了现今火 电厂实现电气监控系统所采用模式的弊端提出了基于 CAN总线和以太网的系统构 建，实现了全厂的电气综合自动化。提出了测控单元装置的设计方案，并设计了装 置的硬件电路，编写了通信接口的软件。该方案采用了先进的 32位嵌入式微控制 器和 16位高精度
4、A/D构成的硬件平台，在软件的设计上，采用了基于多任务实时 操作系统的软件设计方法。分析了监控系统的通讯策略。具体论述了监控管 理系统 的主要功能以及部分监控管理软件的设计。 关键词：发电厂，电气自动化，通讯 ABSTRACT With the development toward large capacity and high parameter of unit, the electrical automation level is increasingly emphasized in the power plant. However, the automation level of ele
5、ctrical monitor and controller is still lower due to traditional reason. Against to the situation of the difference of control level between electric automation and thermal process automation in power plant, the shortage of current used modes in plant is analyzed based on project practice in this pa
6、per. A new system configuration based on CAN bus and Ethernet is proposed, which realizes the electric integrated automation of the whole plant. The design scheme of supervisory unit device is presented. The hardware circuit of this device is designed. The software of communication interface is comp
7、iled. In this scheme, the hardware platform composed by advanced 32-bit embedded microprocessor unit and high-precision 16-bit A/D fe adopted. In the design of its software, the method based on multi-task real-time operating system is used. The strategy of communication is analyzed. The main functio
8、n of the monitor manage system is described in details and some monitor manage softwares are designed. Wu Feng(Electric Power System and Automation) Directed by prof. Wang Zengping KEY WORDS: power plants electric automation, communication _ _ 目 录 中文摘要 ABSTRACT 第 一 章 绪 论 . 1 1. 1课题的背景及意义 . 1 1.2课题的现
9、状与发展 . 1 1.3电力系统中几种常用的现场总线技术 . 2 1.4以太网网络简介 . 4 1. 5本论文的研宄目的和主要内容 . 5 第二章发电厂电气自动化系统的组态模式及构建 . 6 2. 1组态模式 . 6 2. 2全厂电气监控系统的构建 . 8 2. 2. 1站控层 . 8 2.2.2单元层（现场保护测控层） . 10 2.2.3电气综合自动化系统的结构图 . 10 第三章测控单元的硬件设计 . 12 3. 1智能测控单元的总体设计 . 12 3. 2模拟量的采集 . 14 3. 3开关量输入输出电路 . 15 3.4 CAN 总线接口 . 18 第四章通讯策略 . 19 4. 1
10、 CAN总线概述 . 19 4.2 CAN总线的通信协议分析 . 19 4. 3 103 规约 . 22 4. 4 CAN总线通信方式 . 26 第五章测控单元的软件设计 . 27 5. 1 Nucleus PLUS . 27 5.2任务及中断 . 29 5. 3通信软件的设计 . 30 第六章发电厂电气监控管理系统 . 32 6. 1基本功能 . 32 6.2高级应用功能 . 34 6.3软件设计 . 35 6.3.1 Microsoft Visual C+简介 . 35 6.3.2数据库技术的使用 . 36 6. 3. 3软件界面设计 . 37 第七章结论 . 40 参考文献 . 41 g
11、 i射 . 43 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 . 44 第 一 章 绪 论 1.1课题的背景及意义 目前，分散控制系统 （ DCS)在国内已得到广泛应用，特别是在火电厂锅炉和 汽轮机自动化控制方面已取得成熟的应用经验和运行业绩， DCS的可靠性和灵活性 已被认可，火电厂也因应用 DCS使单元机组热工自动化水平得到很大提高。然而， 发电厂的电气监控仍停留在常规的表计和硬接线上，自动化水平低 。一方面，是 由于发电厂电气系统的微机装置种类繁多、复杂；另一方面，电气监控部分因涉及 到大量热工部分的电气量，这就在电厂的管理系统中产生了一种 “ 孤岛 ” 效应。所 以，近年来特别是在火力发电厂
12、中，电气监控的自动化水平发展缓慢。 相对于热工自动化，发电厂电气控制水平较落后，电气控制方式已不能与热工 DCS控制方式相协调，直接影响火电厂建设的投资效益和电厂运行的 综合经济效益。 同时，随着微机自动化装置在变电站和调度所的广泛应用，电力系统的输电部分的 自动化水平不断提高。为了更好的对电力系统进行监控，往往要求与电厂电气系统 进行远程监控。因此，提高电厂的电气自动化控制水平的要求日益增加。 当今世界网络技术的不断提高促进国民经济的飞速发展，而网络技术与计算机 技术相结合也引起工业控制领域技术上的飞跃，现场总线在这种背景下发展了起 来。现场总线是全数字化的、串行的，双向的通信系统。由现场总
13、线组建的控制系 统，具有开放、分散、极易扩充等许多优点。目前，这种现场总线控制系统 ，正被 人们广泛采纳。在世界工业界，现场总线有几个主要的总线标准，如： ISP, HART, LONWORK, CAN等。在这些总线标准中 CAN以其高性能，高可靠性及其独特的 设计越来越受人们的重视，在国外己有很多大公司的产品采用了这一技术。 CAN被 公认为是几种最有前途的现场总线之一。己成为一种国际标准 （ IS011898)。 以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术，受到广泛的技术支持。由于以太 网具有远程 I/O能力、具有各类现场总线所无法比拟的互操作性、具有 10Mbps 1000Mbps或甚至更高
14、的通讯速 率、网络通性接口卡价格十分便宜和很强的资源共 享能力使得以太网技术为基础的企业内部网互联在企业中大量建立。 将低速的现场总线与高速的以太网实现互连，运用于控制系统，己经成为当前 国内外流行的测控模式。本课题就是基于以太网和 CAN总线来构建发电厂电气综 合自动化系统。所选课题即有一定的学术价值，又有很大的现实意义。 1.2课题的现状与发展 国内从 20世纪 90年代以后设计的 300MW及以上的机组，热工控制协调基本 采用了 DCS,电气系统也开始进入 DCS。 早期是进入 DCS的数据采集系统 DAS, 即重要的电气模拟量、开关量及电度脉冲量在 DCS中进行状态监视、越限报警、事
15、故顺序记录及报表打印等。以后逐步将厂用电动机的控制纳入了 DCS的顺序控制系 统 SCS,个别电厂也有将发电机及厂用电的控制进入 DCS,网络控制室也广泛采用 了计算机监控系统。但目前即使发电机及厂用电的控制全部按进入 DCS设计，还仍 保留了常规的电气手动控制方式，还保留了较大的电气控制屏。使得单元控制室的 面积不能减少，电气控制系统的投资增加，造成这种现象的主要原因是由于受到电 气传统控制方式的束缚和传统 运行、检修专业划分的影响，电厂运行人员目前对全 部 CRT监视，计算机键盘及鼠标操作还有疑虑，对 DCS的可靠性不放心。因此， 目前电气控制系统还没能取消常规的手动控制方式，实现真正意义
16、上的计算机控 制。 通过国外公司的介绍和对国内的一些引进项目的了解，国外工程电气控制己基 本进入 DCS。 而且控制方式也上 CRT监视、键盘鼠标操作，取消了常规的手动控 制方式。但国内引进的工程虽然电气进入了 DCS,但常规的手动控制方式没有完全 取消，常规的控制开关仍设在操作台上。 随着网络技术的不断发展和网络可靠性的不断提高，人 们对网络技术的认识在 不断加深，同时，电气的控制、保护等设备在不断的发展，如低压断路器也大量采 用具有通信功能的智能开关，这样电气网络的外部条件越来越成熟。随着自动化网 络的不断扩大，必将实现发电厂电气部分的综合自动化，并最终归入到电厂的 DCS 系统中，实现全
17、厂信息资源的共享，使得整个电力系统的自动化水平跃上一个新台 阶。 1.3电力系统中几种常用的现场总线技术 电力系统中常采用的网络通信标准包括 EIA RS-232C、 EIA RS-422/485、 Lonworks、 和 CAN 等等。 EIARS-232C,美国电子工业协会 （ Electronic Industrial Associate,简称 EIA) 1969公布和推荐的一种串行总线标准，也是目前最通用、最简单、最廉价的串行总 线，用于实现微机与微机之间、微机与外设之间的通信。其缺点是传输距离近 （ 15m), 通信速率低 （ 20kbps),而且仅适用于点对点的通信 。 EIA R
18、S-422/485是 EIA针对 RS-232C标准的不足，于 1977年制定的新标准，它增加了 RS-232C中没有的 10 种电路功能，改进了接口的电气特性，可以支持较高的数据传输速率和较远的传输 距离，而且还可支持多种网络拓扑结构。 EIARS-232C,EIARS-422/485等标准实际 上仅涉及 IEC60870-5-103参考模型的第一层一一物理层。若要构成完整的通信网 2 络，至少还需要有明确的纠错措施和通信协议，即要有链路层和应用层的支持。标 准如 Lonworks、 CAN等除了定义了物理层的接口外，还完善了链路层等其他层， 并对应用层的用户扩展提供了较好的支持。在一定程度
19、上减 轻了开发人员的工作 量，并减少了网络维护的负担。 Lonworks是美国 Echelon公司推出的一种面向工业控制领域网络通信技术。它 的核心芯片是 Neuron， Neuron由 3个 CPU组成，遵循 LonTalk通信协议，完全符 合 OSI参考模型。 Lonworks总线这种固化 ISO/OSI全部七层协议的做法，使在有些 应用场合增加了网络的负担，影响了通信速度，而且 Lonworks总线开发成本较高， 这在某种程度上影响了其推广和普及。 CAN ( Control Area Networks )控制器局域网是一种有效支持分布式控制或实 时控制的串行通讯网络，最初是由德国 Bo
20、sch公司从 80年代初为解决现代汽车中 众多的控制与测试仪表之间的数据交互而开发的一种串行数据通讯协议，是一种多 主总线。如今，由于其差分驱动，可在高噪音干扰的环境中使用以及较强的纠错能 力等，加之如 Intel、 Philips等众多国际半导体知名厂家的支持，已形成国际标准 IS011898规范。它的主要特点如下： 它是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信。 通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通 信速率可达 1Mbps。 CAN总线通信接口中集成了 CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通 信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优
21、先级判别等项工 作。 CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块 进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块 的标识码可由 11位或 29位二进制数组成，因此可以定义 211或 229个不同的数据块， 这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接受到相同的数据，这一点在分 步式控制中非常重要。 数据段长度最多为 8个字节，可满足通常工业领域中控制命令，工作状态及测 试数据的一般要求。同时， 8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实 时性。 CAN协议采用 CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠 性。 CAN
22、因其高性能价格比、实现简单等突出优点深得越来越多的研发人员的青 睐。并己公认为最有前途的现场总线之一。 当然 CAN也有一些缺点。 CAN的每帧包含 0 8位数据，这样，除最高优先 权的帧延时是确定的，其他帧的延时只是根据一定的模型估计； CAN的数据传输方 3 式单一，且以 CAN为基础的高级协议互不兼容，限制了其功能的扩展；另外， CAN 网络的规模一般较小。 对应于 OSI的网络七层协议， CAN现场总线只需其中的三层 （ 物理层、链路 层、应用层 ）， 其中前两层己有 CAN总线控制器硬件实现，而且都有相应的国际标 准。在应用层协议的实现上，德国的 CiA (CAN in Automa
23、tion)组织提出了 CANOpen 协议，在CANopen协议中，设备之间传送的是通讯对象，而这些通讯对象可以通 过索引值在数据字典中找到相应的格式的，这样不同厂家生产的设备可以很容易的 进行互操作。从我国对 CAN总线的书籍和论文来看，目前国内对于 CAN总线的认 识还较为落后，没有完整的应用层协议来完成 CAN总线参数配置与连接管理，各 个厂家生产的 CAN接口设备也没有应用层协议，不利于组态化的发展。 1.4以太网网络简介 以太网 （ Ethernet)的名称是由美国加利福尼亚 Xenx公司的 PARC研宄中心的 Bob Metcalfe工程师于 1973年 5月首次提出的。利用以太网
24、使许多计算机之间能够 通信和信息共享，是计算机应 用方面的最主要变化。发展到今天，以太网是使用最 广泛的局域网技术。以太网的广泛使用是和它的许多优点结合在一起的。 扩张性：以太网的传输速度有 10Mbps系统、 100Mbps系统和 1000Mbps系统或 甚至更高的通讯速率。对于大部分应用来说， 10Mbps系统可以满足要求，当 10Mbps 系统有必要提高至 100Mbps系统时，可以直接互联，扩展容易。 可靠性：以太网是一种可靠的传输系统，它使用的是一种很简单的，但又是很 可靠的传输机制，这种传输机制每天在世界的各个站点之间可靠地传输数据。近期 以太网技术进 步的发展，使其作为工业控制网
25、络己经开始得到应用。 成本：以太网技术的广泛应用产生了一个巨大的而又充满竞争的以太网市场， 并导致了网络设备价格的进一步下降。市场上有许多价格合理的以太网部件可以选 择。 网络管理：己经开发大量的以太网管理和故障排除工具是以太网被广泛接受的 另一个重要原因。基于标准的管理工具，使网络管理员能在中心站点管理以太网的 所有设备。内嵌在以太网中的中继器、交换式集线器和计算机接口中的网络管理功 能都提供了强有力的网络监控和故障排除能力。 近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得到了飞速发展。自 20世 纪90年代中后期，以太网在工业自动化领域就开始逐渐得到应用。工程应用实践 表明，通过采用适当的
26、系统设计和流量控制技术，以太网完全能够满足工业自动化 领域的通信要求。将以太网应用于现场总线将是一个新的亮点 3。 4 1.5本论文的研究目的和主要内容 随着机组向大容量、高参数发展，发电厂的电气自动化程度却越来越重要，但 电气的监控由于传统的原因，自动化水平仍较低。相对于热工自动化，火电厂电气 控制水平较落后，电气控制方式己不能与热工 DCS控制方式相协调，这直接影响了 火电厂建设的投资效益和电厂运行的综合经济效益。同时，随着电力市场的发展， 要求运行人员必须具有对电气系统参数集中监控的手段，特别是对发电厂电气系统 的运行管理，并与电气防误操作相结合，提高电气控制的安全性和可靠性。因此， 提
27、高电厂的电气自动化控制水平的要求日益增加。 本论文的研宄目的是针对目前发电厂中，电气系统自动化水平与热工自动化水 平存在较大差异的问题，利用先进的 CAN总线、以太网技术以及微机技术，研宄 和开发了发电厂的电气监控 系统。 本论文的内容具体安排如下：绪论首先介绍了课题的发展历程，现状和发展趋 势；然后在介绍多种通信标准的基础上详细的介绍了 CAN总线和以太网。第二章 分析了发电厂电气自动化系统的组态模式，论述了监控系统的具体构建。第三章主 要介绍了测控单元的硬件设计。第四章主要分析了监控系统的通讯策略，包括 CAN 总线所采用的通信协议、 103规约以及 CAN总线的通信方式。第五章分析了测控
28、单 元的软件设计，重点分析了 CAN总线通信软件的设计。第六章论述了发电厂电气 监控管理系统，主要包括上位机系统的主要功能以及部分监控 管理软件的设计。第 七章是整篇论文的结论。 5 第二章发电厂电气自动化系统的组态模式及构建 2.1组态模式 近年来，从发电厂的电气监控的发展过程看，主要有集中式监控方式、远程监 控方式及现场总线监控方式。 2. 1.1集中式监控方式 上位机系緣 遥控 _ 遥测 CPU 遥信 录彼 图 2 1 集中式监控方式 这种监控方式优点是运行维护好、控制站的防护等级低、系统设计起来容易。 但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中起来由一个处理器进行处理，处 理器的任务
29、必会相当繁重，处理速度会受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴 随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量巨大、控制面积 大。长距离电缆引进的干扰也可能影响系统的可靠性，且大量的电缆进入控制室会 增加控制室火灾引发的危险。同时，隔离闸刀的操作闭锁以及断路器的连锁采用硬 接线方式时，由于隔离闸刀的辅助接点经常不到位，而造成设备无法操作。而二次 接线复杂，查线不方便，大大增加了维护工作量，有时在查线或试验过程中， 由于 接线复杂就易造成误操作 7。 2. 1.2远程监控方式 远程监控方式具有节省大量电缆、节省安装费用、节省控制面积、可靠性高、 组态灵活等优点。由于各种现场总线（如
30、CAN总线、 Lonworks等）的通信速度并 不是很高，而电厂电气部分的通讯量相对又比较大。所以近年来，这种监控方式在 电厂的小单元系统中应用的比较多。但不适合于全厂的电气自动化系统构建。 6 CM总线 图 2 3现场总线监控方式 目前，对于以太网、现场总线等计算机网络技术己普遍应用于变电站综合自动 化系统中，且己积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，均为 网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。这种方案使系统的设计更 加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设 计。采用现场总线监控方式除具有远程监控方式全部优点外，还可减少大量的隔离
31、器件、端子柜、 I/O卡件、模拟量卡件等，且智能电气设备就地安装，与监控系统 通过通信线连接，可节省大量的控制电缆及施工安装维护工程量，从而降低综合 成 本。另外各装置的功能独立，装置之间仅通过网络联结，网络组态灵活，使整个系 统的可靠性得到很大提高，任一装置故障仅影响到相对应的元件。因此现场总线监 控方式是今后火力发电厂计算机监控系统发展的方向 8。 CPUn 二作站 : 图 2 2远程监控方式 2. 1.3现场总线监控方式 上位机系统 工作站 1 .CAM 总至 保i元n 监控单元n 保霍元1 监控单元1 7 2. 2全厂电气监控系统的构建 发电厂电气综合自动化系统按分层（级）分布式多 C
32、PU的体系结构设计，每 一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或不同的子系统组成。 整个系统的二次设备可分为二层，即站控层、单元层（现场保护测控层）。现 场保护测控层主要包括：各发电机组子系统和公共端子系统。由于发电厂里各个保 护装置设备新旧交错，自动化程度高低不同，有些保护装置不具备 CAN接口，而 只具有RS485、 RS232接口。这时就必须在各监控保护单元中设置 CAN/RS485转 换卡和 CAN/RS232转换卡。各单元装置通过 CAN总线进行通信。 站控层包括全站的监控主机等。站控层设以太网，供各主机间以及监控机与单 元层之间的信息交换。 发电厂电气监控系统是在总结具有丰富运行经
33、验的发电厂、变电站电气综合自 动化的基础上，吸收国外先进技术推出的。提高了整个电厂设备及整个电气系统的 运行管理水平，使电厂运行的经济性安全得到保证，提升了发电厂在发电市场上的 竞争能力。 2. 2. 1站控层 发电厂监控管理系统采用 Client/Server体系结构，由主机兼操作员工作站、通 信站、运行工作站（操作员站）、维护工程师站、远动工作站、打印机及网络 设备 组成，操作系统可以米用 Windows NT Server和 Windows NT Workstation,完成对 电厂电气系统的模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数码量、温度量，保护信息的 数据采集、计算、判别、报警、保护、事
34、件顺序记录 （ SOE)、报表统计、曲线分 析，并根据需要向现场保护测控单元层发布命令实现对电气设备的控制和调节。 系统采用 Windows NT作为操作系统平台，概括起来具有以下几个特点： 不依赖于硬件平台，使得高层代码从一种硬件平台移植到另一平台无需修改， 这种跨平台的兼容性使应用系统的开发者和使用者具有广泛的选择自由，可以享受 计算机硬软件发展的最新成果，也使用户的投资得到长期的保护。 Windows NT是一个 32位优先级抢占式的多任务多线程操作系统 ， WindowsNT 的内存结构采用页面调度管理和虚拟内存方式，每个任务具有独立的地址空间，具 有良好的内存保护机制，避免了由于一个
35、任务对内存的非法访问而影响了其它的任 务，因此整个系统具有良好的坚定性。 WindowsNT内嵌完善的网络功能， WindowsNT所支持的网络通信是一种真正 的信息高速公路式网络，支持客户 /服务器通信方式和流行的各种协议。 Windows NT的安全性能己达到 C2安全级别 9。 8 系统采用 100M以太网（双网 ） 体系结构，双网同时运行，无缝切换，各节点 机功能相对独立。上位机系统通过该网络连接通讯管理层。 2. 2. 1.1主机兼操作员工作站 主机兼操作员工作站用于完成对下层测控单元的电气运行参数的处理和远程 控制工作，主机采用双机配置，主机一热备用机工作方式，主机故障时热备用机自
36、 动升格为主机工作。操作员工作站对电厂电气设备实施运行监视、操作控制（包括 所有断路器合分闸；发电机有功调节；发电机 AVR控制；主变有载调压分接头调节； 6kV无功补偿进行投切以及整个动力厂的无功补偿联调；备用电源慢速自投；低周 减载低频解列等）、电气测量计算、实时画面报表记录和文件的生成修改及打印、 声光信号报警、实时数据库存储及历史数据库修改、系统时钟管理等。其中采集信 号的类型分为：模拟量、脉冲量、和状态量（开关量） 模拟量：电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数和温度量。 脉冲量：有功电能及无功电能。 状态量 （ 开关量 ）： 断路器、隔离开关以及接地开关的位置信号、继电保护
37、装置 和安全自动装置动作及报警信号、运行监视信号等。 2. 2. 1.2运行工作站 运行工作站亦称操作员工作站，主要供运行人员实时监控电厂电气系统的运行 工况，自动抄表、小电流接地选线、故障信息管理、设备管理等高级应用软件也可 在运行工作站上运行。系统可配置两个运行工作站，按主、备方式运行。 在上位机系统设立运行工作站，可以运行发电厂电气监控管理系统的高级应用 软件可对电厂进行优化控制、设备管理、运行管理、定 值管理，保证电厂可靠、安 全、稳定运行具有重大的经济和社会意义。 2.2. 1.3远动工作站 设置一台远动工作站实现监控管理系统和远动中心的远程联接，把电厂电气系 统的部分运行信息传送到
38、远动中心，同时接收远动中心传送来的数据，以及实现定 值远程管理等功能。 2.2. 1.4工程师维护工作站 配备一台工程师维护工作站，供维护技术人员进行数据库、界面、报表等修改 维护、以及网络监视维护等功能。同时工程师维护工作站也可作为培训工作站，进 行操作流程的预演，以及对运行工作人员的培训仿真等。 2. 2. 1.5通信站 选配通信站实现与电厂 DCS系统、电厂 MIS系统 /SIS等系统的连接，共享信 9 息，同时通过通信站可以实现 INTERNET/INTRANET的连接，可通过便捷式移动 工作站、家庭工作站等远程工作站对系统进行实时访问、维护。 2. 2. 2单元层（现场保护测控层）
39、现场保护测控层可分为：发电机组子系统和公共端子系统。各个子系统通过现 场总线与通信管理机相连。另外由于微机自动调速装置 （ DEH)己经具备接入以太 网的条件所以直接接入。 本系统采用高速、可靠的 CAN总线作为通讯现场总线网络。为提高网络的可 靠性，采用双网连接方式。双网同时运行，无缝切换。当其中一网故障时，系统单 网运行，并报警检修，保证系统运行的不间断。 对于发电机组子系统主要包括：发变组保护单元、发变组测控单元、微机准同 期测控单元、微机励磁调节器测控单元、厂用电快速切换测控单元、启备变测控单 元、微机准同期控制器、微机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置。由于微 机准同期控制器、微
40、机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置只具有 RS485接 口，为了能够连入到 CAN总线里在前端配置一个 CAN/RS485转换卡。 对于公共端子系统主要包括：公共端保护单元、公共端测控单元、微机母线保护 装置和电动机保护单元。同样对那些只具有 RS485接口的微机保护装置，在前端设置一 个 CAN/RS485转换卡。 2. 2. 3电气综合自动化系统的结构图 10 n号机组测控单元 jRS485总线 r j L a CAN/RS4S5 转换 F RS485总线 , r 1 1 J f 1 一 Jl f V r v CAN/RS485 转换 F- 微机准同期装宣 辅助低压厂用电测控 低压厂
41、用电测控 高压厂用电测控 al流系统测控upS系统测控 3EH测控 启备变测控 厂用电快速切换测控 AVR测控 准同期测控 发变组测控 发变鉗保护单元 微机呵线保护装罝 公共端铡控爷元公共端保护中元 微机厂用快速切换装！W 微机屯动机保护单元 自异 函 RS4S5总线 , CAN/RS485 转换卡 函 CAN总线 微机厂用快速切换装罝 微机准同期装置 辅助低H厂用电测掉 低压厂用电测控 髙压厂用电测控 i7IlijI- 控 测 组_ 拆 i流系统测控 系统测控 测控 启备变测控 厂ra电快速切换測控 AVR测控准同期测控 发变组测控 发变组fe护单元 第三章测控单元的硬件设计 测控单元是采集
42、和发送电厂实时运行参数，接收并执行监控主机控制与调节命 令的微机设备。它主要由电源模块、 CPU模块、模拟量采样模块、开关量模块 、 CAN 模块、时钟模块等组成。其核心部分是 Motorola公司的 MPC555。 3. 1智能测控单元的总体设计 3. 1. 1 CPU的选择 MPC555是 MOTOROLA公司 MPC500 PowerPC精简指令微控制器系列中的一 员，它是 32位集成化嵌入式微处理器。其增加了浮点单元的 PowerPC强劲动力核 心、26K的快速静态内存、 448K片内闪存 EEPROM、 队列式多信道模块 （ QSMCM)、 双 CAN总线2.0B控制器模块 （ TouCANTM)、 双重时间处理单元 （ TPU3)、 模块 I/O系统 (MIOS1)、 32通道模拟输入、双队列模数转换器 (QADC64)、 HCMOS(CDR1) 技术、高达 40MHz的工作频率等特性使得 MPC555可以完成复杂、精密、实时的 控制任务。该产品可在高速移动及苛刻的环境下工作 （ 工作温度：一 40 125 C), 性能优良，并具有高度的灵活性和可靠性和强大的扩展功能，适合大批量低成本生 产，具有非常广泛的应用前景。主要特征如下： 精简指令集微控制