一種基于crio控制器的智能變電站控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CRIO控制器的智能變電站控制系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括站控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)，站控系統(tǒng)包括操作終端、交換機(jī)和主中央CRIO控制器；現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)CRIO控制器和一次設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)CRIO控制器獲取一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給主中央CRIO控制器，主中央CRIO控制器接收現(xiàn)場(chǎng)CRIO控制器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序發(fā)送控制指令到現(xiàn)場(chǎng)CRIO控制器，然后由現(xiàn)場(chǎng)CRIO控制器對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制，變電站操作員可在操作終端手動(dòng)修改主中央CRIO控制器的控制算法邏輯以及手動(dòng)向主中央CRIO控制器發(fā)出指令。通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制算法集中管理，所有設(shè)備與信號(hào)集中監(jiān)控，提高智能變電站的可靠性、靈活性以及可擴(kuò)展能力。
【專利說(shuō)明】—種基于CR1控制器的智能變電站控制方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)涉及一種基于CR10控制器的智能變電站控制的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)變電站的控制往往通過(guò)可編程邏輯控制器PLC (Programmab 1 e LogicController),采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP (Digital signal Processor)的專用控制器等對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備進(jìn)行控制。這種控制裝置需要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)一次設(shè)備單獨(dú)布設(shè)信號(hào)與控制電纜，可靠性差，可擴(kuò)展能力差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站集中控制。
[0003]在此基礎(chǔ)上發(fā)展的智能變電站控制裝置將控制器與一次設(shè)備結(jié)合，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)如IEC60870-5-103/104等通訊規(guī)范將采集到的參數(shù)傳遞給控制層，或者執(zhí)行控制層傳輸來(lái)的指令。這種設(shè)計(jì)需要智能設(shè)備具有一定的濾波、采集以及數(shù)據(jù)處理能力。由于網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性和實(shí)時(shí)性問(wèn)題，這些設(shè)備還需要具有一定的本地保護(hù)能力。這種設(shè)計(jì)雖然大大減少了變電站的布線數(shù)量，在一定程度上提高了智能變電站的靈活性。但是該設(shè)計(jì)受網(wǎng)絡(luò)傳輸性能影響，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制層對(duì)全站所有智能一次設(shè)備的全局靈活控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CR10控制器的智能變電站控制的方法和系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種基于CR10控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和站控系統(tǒng)；所述現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)一次設(shè)備和至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；所述站控系統(tǒng)包括主中央CR10控制器、至少一個(gè)操作端和交換機(jī)；
[0006]每個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器的一端連接一個(gè)一次設(shè)備，另一端連接主中央CR10控制器，所述主中央CR10控制器經(jīng)由所述交換機(jī)連接所述操作端；
[0007]所述一次設(shè)備，其用于相互配合實(shí)現(xiàn)變電站的基本功能；
[0008]所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器，其用于從連接的一次設(shè)備上采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給主中央CR10控制器，還用于接收主中央CR10控制器傳來(lái)的控制指令，根據(jù)接收的控制指令操作相連接的一次設(shè)備；
[0009]所述主中央CR10控制器，其用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器中發(fā)送的各一次設(shè)備的信息進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；
[0010]所述操作端，其用于向主中央CR10控制器發(fā)出操作指令修改主中央CR10控制器的控制算法邏輯。
[0011]所述交換機(jī)，其用于實(shí)現(xiàn)操作端與主中央CR10控制器的信息交互；
[0012]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制算法集中管理，所有設(shè)備與信號(hào)集中監(jiān)控，提高智能變電站的可靠性、靈活性以及可擴(kuò)展能力。將智能測(cè)量控制設(shè)備與一次設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行就近測(cè)量和控制，大大減少了布線，提高了系統(tǒng)的可靠性以及測(cè)量和控制的精度。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0014]進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器包括現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊和現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊；
[0015]所述現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)濾波單元、設(shè)備特有功能單元和本地保護(hù)邏輯單元；
[0016]所述數(shù)據(jù)采集單元，其用于對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器相連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;
[0017]所述信號(hào)濾波單元，其用于對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；
[0018]所述設(shè)備特有功能單元，其內(nèi)部預(yù)先設(shè)有與其連接的一次設(shè)備功能相對(duì)應(yīng)的處理程序，并利用該處理程序?qū)V波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合單元;
[0019]所述本地保護(hù)邏輯單元，其用于對(duì)不需要外界干預(yù)的本地一次設(shè)備進(jìn)行連鎖保護(hù)；
[0020]所述現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括數(shù)據(jù)綜合單元和第一網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0021]所述數(shù)據(jù)綜合單元，其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0022]所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR10控制器，還用于接受主中央CR10控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
[0023]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:與一次設(shè)備結(jié)合的智能控制器通過(guò)FPGA具有了強(qiáng)大的處理能力，能夠針對(duì)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，相比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其靈活性大大提高，系統(tǒng)部署難度也降低了。用戶也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)每個(gè)CR10控制器的FPGA模塊進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)不同的濾波、采集功能以及保護(hù)功能。且只需在控制室中就可以對(duì)整個(gè)只能變電站的所有控制器功能進(jìn)行配置，便利性大大提高。
[0024]進(jìn)一步，所述主中央CR10控制器包括中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊和中央FPGA模塊；
[0025]所述中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括第二網(wǎng)絡(luò)通信單元和中央控制算法單元;
[0026]所述第二網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元，并且接收中央控制算法單元所發(fā)送的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；
[0027]所述中央控制算法單元，用于處理從現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器上獲取一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元。
[0028]進(jìn)一步，站控系統(tǒng)中還包括一臺(tái)從中央CR10控制器，當(dāng)主中央CR10控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR10控制器會(huì)立刻接替主中央CR10控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器發(fā)送指令。
[0029]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:兩臺(tái)中央CR10控制器相互檢測(cè)相互替代，以免因一臺(tái)主中央CR1控制器出現(xiàn)故障而導(dǎo)致整個(gè)變電站控制系統(tǒng)的癱瘓。
[0030]進(jìn)一步，中央CR10控制器與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器相互通信采用EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。
[0031]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過(guò)EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)可以保證智能設(shè)備間通信的可靠性以及實(shí)時(shí)性。
[0032]進(jìn)一步，所述操作端采用普通的PC機(jī)，通過(guò)普通以太網(wǎng)與主中央CR10控制器進(jìn)行通訊，所述操作端裝有Windows操作系統(tǒng)以及圖形界面軟件⑶I。
[0033]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:變電站操作人員通過(guò)操作端操作⑶I可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站的運(yùn)行情況的監(jiān)視，并且可以向主中央CR10控制器發(fā)送手動(dòng)指令，以方便簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制變電站。操作員還可以通過(guò)所述終端修改主中央CR10控制器的控制算法邏輯以及修改變電站全局控制策略，使智能變電站具有更高的靈活性。
[0034]進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器可通過(guò)菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接。
[0035]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:減少布線。
[0036]進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器每個(gè)具有兩個(gè)以上以太網(wǎng)網(wǎng)口，均被配置為EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)模式。
[0037]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:CR10控制器支持EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)可以將所有的CR10控制器串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)控制層中的主中央CR10控制器進(jìn)行控制和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)全站的統(tǒng)一管理，大大增強(qiáng)了變電站的靈活性。
[0038]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的另一技術(shù)方案如下:一種基于CR10控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0039]步驟1:現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給主中央CR10控制器；
[0040]步驟2:操作端可根據(jù)一次設(shè)備具體運(yùn)行情況判斷是否需要手動(dòng)修改主中央CR10控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法；
[0041]步驟3:如果判斷結(jié)果為是，則操作人員手動(dòng)修改主中央CR10控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法，然后執(zhí)行步驟4，如果判斷結(jié)果為否，則直接執(zhí)行步驟4 ；
[0042]步驟4:主中央CR10控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)邮盏牟杉瘮?shù)據(jù)的處理結(jié)果生成控制指令，并發(fā)送控制指令到現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；
[0043]步驟5:現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器接收主中央CR10控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制。
[0044]進(jìn)一步，步驟1的具體實(shí)現(xiàn)為:
[0045]步驟11，對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0046]步驟12，信號(hào)濾波單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，將處理數(shù)據(jù)的結(jié)果發(fā)送給設(shè)備特有功能單元；
[0047]步驟13，根據(jù)設(shè)備特有功能單元內(nèi)部預(yù)先設(shè)有的特有處理程序，對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合單元；
[0048]步驟14，所述數(shù)據(jù)綜合單元，其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0049]所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR10控制器，還用于接受主中央CR10控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
[0050]進(jìn)一步，步驟2的具體實(shí)現(xiàn)為:
[0051]步驟21，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元；
[0052]步驟22，中央控制算法單元通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0053]步驟23，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收中央控制算法單元的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器。
[0054]進(jìn)一步，步驟1至4中所述主中央CR10控制器還包括一臺(tái)從中央CR10控制器，當(dāng)主中央CR10控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR10控制器會(huì)立刻接替主中央CR10控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器發(fā)送指令。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0055]圖1為本發(fā)明一種基于CR10控制器的智能變電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0056]圖2為本發(fā)明一種基于CR10控制器的智能變電站控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖3為本發(fā)明一種基于CR10控制器的智能變電站控制系統(tǒng)中主中央CR10控制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖4為本發(fā)明一種基于CR10控制器的智能變電站控制的方法步驟流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0059]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0060]如圖1所示，一種基于CR10控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和站控系統(tǒng)；所述現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)一次設(shè)備和至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；所述站控系統(tǒng)包括主中央CR10控制器、至少一個(gè)操作端和交換機(jī)；每個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器的一端連接一個(gè)一次設(shè)備，另一端連接主中央CR10控制器，所述主中央CR10控制器經(jīng)由所述交換機(jī)連接所述操作端；所述一次設(shè)備，其用于相互配合實(shí)現(xiàn)變電站的基本功能；所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器，其用于從連接的一次設(shè)備上采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給主中央CR10控制器，還用于接收主中央CR10控制器傳來(lái)的控制指令，根據(jù)接收的控制指令操作相連接的一次設(shè)備；所述主中央CR10控制器，其用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器中發(fā)送的各一次設(shè)備的信息進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；所述操作端，其用于向主中央CR10控制器發(fā)出操作指令修改主中央CR10控制器的控制算法邏輯；所述交換機(jī)，其用于實(shí)現(xiàn)操作端與主中央CR10控制器的信息交互。所述一次設(shè)備，其用于生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能、接通和斷開(kāi)電路、保護(hù)電氣、傳輸電能等，一般包括發(fā)電機(jī)(電動(dòng)機(jī))、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器、刀開(kāi)關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器.[0061 ] 如圖2所示，所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器包括現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊和現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊；所述現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)濾波單元、設(shè)備特有功能單元和本地保護(hù)邏輯單元；所述數(shù)據(jù)采集單元，其用于對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器相連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；所述信號(hào)濾波單元，其用于對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；所述設(shè)備特有功能單元，其內(nèi)部預(yù)先設(shè)有與其連接的一次設(shè)備功能相對(duì)應(yīng)的處理程序，并利用該處理程序?qū)V波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)綜合單元；所述數(shù)據(jù)綜合單元其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元；所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR10控制器，還用于接受主中央CR10控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
[0062]如圖3所示，所述主中央CR10控制器包括中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊和中央FPGA模塊；所述中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括第二網(wǎng)絡(luò)通信單元和中央控制算法單元；所述第二網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元，并且接收中央控制算法單元所發(fā)送的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；所述中央控制算法單元，用于處理從現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器上獲取一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元。
[0063]還包括一臺(tái)從中央CR10控制器，當(dāng)主中央CR10控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR10控制器會(huì)立刻接替主中央CR10控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器發(fā)送指令。
[0064]所述中央CR10控制器與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器相互通信采用EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。
[0065]所述操作端采用普通的PC機(jī)，通過(guò)普通以太網(wǎng)與主中央CR10控制器進(jìn)行通訊，所述操作端裝有Windows操作系統(tǒng)以及圖形界面軟件⑶I。
[0066]如圖4所示，一種基于CR10控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0067]步驟1:現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給主中央CR10控制器；
[0068]步驟2:操作端可根據(jù)一次設(shè)備具體運(yùn)行情況判斷是否需要手動(dòng)修改主中央CR10控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法；
[0069]步驟3:如果判斷結(jié)果為是，則操作人員手動(dòng)修改主中央CR10控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法，然后執(zhí)行步驟4，如果判斷結(jié)果為否，則直接執(zhí)行步驟4 ；
[0070]步驟4:主中央CR10控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)邮盏牟杉瘮?shù)據(jù)的處理結(jié)果生成控制指令，并發(fā)送控制指令到現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器；
[0071]步驟5:現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器接收主中央CR10控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制。
[0072]步驟1的具體實(shí)現(xiàn)為:
[0073]步驟11，對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0074]步驟12，信號(hào)濾波單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，將處理數(shù)據(jù)的結(jié)果發(fā)送給設(shè)備特有功能單元；
[0075]步驟13，根據(jù)設(shè)備特有功能單元內(nèi)部預(yù)先設(shè)有的特有處理程序，對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合單元；
[0076]步驟14，所述數(shù)據(jù)綜合單元，其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0077]所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR10控制器，還用于接受主中央CR10控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
[0078]步驟2的具體實(shí)現(xiàn)為:
[0079]步驟21，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元；
[0080]步驟22，中央控制算法單元通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元；
[0081]步驟23，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收中央控制算法單元的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器。
[0082]如圖2所示，所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器包括嵌入式處理器中運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊和現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
[0083]所述現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器將采集到并初步處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)傳輸?shù)秸究叵到y(tǒng)，并且接受站控系統(tǒng)傳來(lái)的指令，根據(jù)這些指令操作相連接的一次設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器一般安裝在一次設(shè)備附近，可通過(guò)菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器通過(guò)I/O模塊連接與之相連接的一次設(shè)備，并對(duì)該一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，之后針對(duì)該一次設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行與該一次設(shè)備功能相對(duì)應(yīng)的處理?，F(xiàn)場(chǎng)CR10控制器每個(gè)具有兩個(gè)以太網(wǎng)口，兩個(gè)以太網(wǎng)口均被配置為EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)模式。
[0084]現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊修改，包括數(shù)據(jù)綜合單元和第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，該操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性高，可以完成10 μ s分辨率的定時(shí)。所述數(shù)據(jù)綜合單元將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，將站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)保留，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)。所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元接受數(shù)據(jù)綜合單元經(jīng)過(guò)綜合處理的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)傳輸?shù)秸究叵到y(tǒng)。所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元還接受來(lái)自站控系統(tǒng)的指令，并將該指令傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊上進(jìn)行輸出，以操作現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備。
[0085]現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊包括設(shè)備特有功能單元、本地保護(hù)邏輯單元、數(shù)據(jù)采集單元以及信號(hào)濾波單元。數(shù)據(jù)采集單元用于運(yùn)行參數(shù)對(duì)相應(yīng)的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，信號(hào)濾波單元用于對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波等預(yù)處理，之后結(jié)合設(shè)備特有功能單元針對(duì)所連接的不同設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。本地保護(hù)邏輯單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)部分底層的不需要外界干預(yù)的本地一次設(shè)備連鎖保護(hù)邏輯。以上功能均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊完成，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器與網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)后，或者是嵌入式處理器程序出現(xiàn)故障后，依然可以完成基本的本地連鎖保護(hù)邏輯，大大提聞了其可罪性。
[0086]如圖3所示，主中央CR10控制器，包括中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊和中央FPGA模塊，所述中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括中央控制算法單元和第二網(wǎng)絡(luò)通信單
J Li ο
[0087]主中央CR1控制器從現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)中獲取變電站設(shè)備的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，然后生成控制指令，并且發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器執(zhí)行，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站的全局控制算法以及保護(hù)邏輯，其所有功能都是在嵌入式處理器上的中央VxWorks操作系統(tǒng)中完成的。VxWorks操作系統(tǒng)中的中央算法模塊，從現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器上獲取現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序執(zhí)行，然后通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)通信單元發(fā)送控制指令到現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器。
[0088]中央CR10控制器可以為兩臺(tái)，每臺(tái)中央CR10控制器具有兩個(gè)以太網(wǎng)口，其中一個(gè)以太網(wǎng)口可配置成為EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口，另一個(gè)網(wǎng)口被配置成普通的以太網(wǎng)接口接入交換機(jī)。兩臺(tái)中央CR10控制器分別連接在現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器構(gòu)成的EhterCAT菊花鏈網(wǎng)絡(luò)的兩端。兩臺(tái)中央CR10控制器功能相同，但是為一主一從，互為冗余，正常情況下站控層中主中央CR10向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送指令，從控制器不發(fā)送指令。兩臺(tái)控制器會(huì)通過(guò)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)互相發(fā)送心跳包，當(dāng)一段時(shí)間沒(méi)有檢測(cè)到對(duì)方心跳包后則判斷為對(duì)方故障離線，之后會(huì)向操作員報(bào)告。當(dāng)主中央CR10控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR10控制器會(huì)立刻接替主中央CR10控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR10控制器發(fā)送指令。所述中央FPGA模塊僅實(shí)現(xiàn)其本身的保護(hù)功能。
[0089]如圖1所示的操作端可采用普通的PC機(jī)，通過(guò)普通以太網(wǎng)與主中央CR10控制器進(jìn)行通訊。操作端可裝有Windows操作系統(tǒng)以及圖形界面軟件(GUI)，變電站操作人員通過(guò)GUI可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站的運(yùn)行情況的監(jiān)視，并且可以向主中央CR10控制器發(fā)送手動(dòng)指令，以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制變電站。操作員還可以通過(guò)終端修改主中央CR10控制器的控制算法邏輯以及修改變電站全局控制策略，使智能變電站具有更高的靈活性。
[0090]網(wǎng)絡(luò)傳輸電路可以使主中央CR10控制器把整個(gè)變電站所有設(shè)備的狀態(tài)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，接入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作站可以使操作員方便的監(jiān)控變電站的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)操作員也可以通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)向主中央CR10控制器發(fā)送手動(dòng)控制指令，操縱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。同時(shí)還可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)對(duì)主中央CR10控制器進(jìn)行編程，靈活的修改變電站控制策略和算法邏輯。
[0091 ] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，包括現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和站控系統(tǒng)；所述現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)一次設(shè)備和至少一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器；所述站控系統(tǒng)包括主中央CR1控制器、至少一個(gè)操作端和交換機(jī)； 每個(gè)所述現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器的一端連接一個(gè)一次設(shè)備，另一端連接主中央CR1控制器，所述主中央CR1控制器經(jīng)由所述交換機(jī)連接所述操作端； 所述一次設(shè)備，其用于生產(chǎn)和使用電能，是變電站的基礎(chǔ)設(shè)備； 所述現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器，其用于從連接的一次設(shè)備上采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給主中央CR1控制器，還用于接收主中央CR1控制器傳來(lái)的控制指令，根據(jù)接收的控制指令操作連接的一次設(shè)備； 所述主中央CR1控制器，其用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器發(fā)送的來(lái)自一次設(shè)備的信息進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器； 所述交換機(jī)，其用于實(shí)現(xiàn)操作端與主中央CR1控制器的信息交互； 所述操作端，其經(jīng)交換機(jī)向主中央CR1控制器發(fā)出操作指令，并修改主中央CR1控制器的控制算法邏輯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器包括現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊和現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊； 所述現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)濾波單元、設(shè)備特有功能單元和本地保護(hù)邏輯單元； 所述數(shù)據(jù)采集單元，其用于對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器相連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 所述信號(hào)濾波單元，其用于對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理； 所述設(shè)備特有功能單元，其內(nèi)部預(yù)先設(shè)有與其連接的一次設(shè)備的功能相對(duì)應(yīng)的處理程序，并利用該處理程序?qū)V波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合單元；所述本地保護(hù)邏輯單元，其用于對(duì)不需要外界干預(yù)的本地一次設(shè)備進(jìn)行連鎖保護(hù)； 所述現(xiàn)場(chǎng)ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括數(shù)據(jù)綜合單元和第一網(wǎng)絡(luò)通信單元； 所述數(shù)據(jù)綜合單元，其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元； 所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR1控制器，還用于接受主中央CR1控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主中央CR1控制器包括中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊和中央FPGA模塊； 所述中央ARM+VxWorks操作系統(tǒng)模塊包括第二網(wǎng)絡(luò)通信單元和中央控制算法單元； 所述第二網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元，并且接收中央控制算法單元所發(fā)送的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器； 所述中央控制算法單元，用于處理從現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器上獲取一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括一臺(tái)從中央CR1控制器，當(dāng)主中央CR1控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR1控制器會(huì)立刻接替主中央CR1控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器發(fā)送指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央CR1控制器與現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器相互通信采用EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作端采用普通的PC機(jī)，通過(guò)普通以太網(wǎng)與主中央CR1控制器進(jìn)行通訊，所述操作端裝有Windows操作系統(tǒng)以及圖形界面軟件⑶I。
7.一種基于CR1控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給主中央CR1控制器； 步驟2:操作端可根據(jù)一次設(shè)備具體運(yùn)行情況判斷是否需要手動(dòng)修改主中央CR1控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法； 步驟3:如果判斷結(jié)果為是，則操作人員手動(dòng)修改主中央CR1控制器中預(yù)設(shè)程序的邏輯控制算法，然后執(zhí)行步驟4，如果判斷結(jié)果為否，則直接執(zhí)行步驟4 ； 步驟4:主中央CR1控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)邮盏牟杉瘮?shù)據(jù)的處理結(jié)果生成控制指令，并發(fā)送控制指令到現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器； 步驟5:現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器接收主中央CR1控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，步驟I的具體實(shí)現(xiàn)為: 步驟11，對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器連接的一次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 步驟12，信號(hào)濾波單元對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，將處理數(shù)據(jù)的結(jié)果發(fā)送給設(shè)備特有功能單元； 步驟13，根據(jù)設(shè)備特有功能單元內(nèi)部預(yù)先設(shè)有的特有處理程序，對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合單元； 步驟14，所述數(shù)據(jù)綜合單元，其用于綜合處理現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊采集并處理過(guò)的數(shù)據(jù)，保留站控系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，丟棄中間的過(guò)程數(shù)據(jù)，將綜合處理結(jié)果發(fā)送給第一網(wǎng)絡(luò)通信單元; 所述第一網(wǎng)絡(luò)通信單元，其用于接收數(shù)據(jù)綜合單元的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主中央CR1控制器，還用于接受主中央CR1控制器的控制指令，并將該指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)FPGA模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，步驟2的具體實(shí)現(xiàn)為: 步驟21，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制算法單元； 步驟22，中央控制算法單元通過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)單元接收現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序生成控制指令，將控制指令發(fā)送給第二網(wǎng)絡(luò)通信單元； 步驟23，第二網(wǎng)絡(luò)通信單元接收中央控制算法單元的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于CR1控制器的智能變電站控制方法，其特征在于，步驟I至4中所述主中央CR1控制器還包括一臺(tái)從中央CR1控制器，當(dāng)主中央CR1控制器出現(xiàn)故障離線時(shí)，從中央CR1控制器會(huì)立刻接替主中央CR1控制器的工作向現(xiàn)場(chǎng)CR1控制器發(fā)送指令。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK104317265SQ201410541825
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】馮彥釗, 龔石林, 鄭瑋, 蔡鑫, 曾臻, 王晨 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司