（雅砻江流域水电开发有限公司成都610051）
摘要：水轮发电机组作为水电厂最重要的动力设备之一，其安全性至关重要。水电站辅控设备通过LCU将信号传输至计算机监控系统。由于辅控设备多、信号传输量大，本文着重介绍与机组LCU的几种通讯方式，列写了各自的优缺点及适用场合，设计多种通讯方式共同保证信号传输正常，该思路值得借鉴。
关键词：水轮发电机组；LCU；硬接线；SJ30通讯；MB+通讯
0前言
水电站计算机监控系统主要由上位机、下位机、网络设备组成。
上位机系统完成对水电站各被控对象的安全监视和控制，主要作用有：处理上送的各类实时数据信号、监视电站主设备的运行状态、下发命令执行机组开停机控制及各类辅助设备操作、系统通信，它直接作用于下位机系统。
下位机即现地控制单元，简称LCU[1]。LCU通过自身配置的开关量、模拟量、温度量模件完成各类辅助设备信号的采集与处理，并上送至上位机系统，同时接受上位机下发的操作指令，紧急情况下自动启动机组事故停机流程保证电站安全。现地控制单元LCU是计算机网络设备的基础，是实现对水电站主辅设备的监测和控制的枢纽设备。
网络设备主要用于连接上位机与下位机之间通信。
1系统简介
下位机LCU主要由机组LCU、公用LCU、GISLCU、大坝LCU及相关远程IO柜组成。机组LCU正常控制与否决定着水轮发电机组安全稳定运行，机组LCU功能如下：
1）模拟量采集和处理
定时采集。按扫描周期定时采集数据，存入数据库中。将采集到的模拟量数据进行滤波、工程单位变换、模拟数据变化等，根据规定产生报警并上送主控级。
越限检查。对采集到的非电量进行越限检查，及时将越限情况和数据送往主控级；机组温度越限保护应采用多点比较和判别法，当相邻测量点的温度均越高限值时，启动机组事故停机流程执行机组水机机械保护程序。
2）数字量采集和处理
自发性状态变位采集，状态检查，更新数据库，并将保护报警量即时上送主控级。事件顺序记录与报警。有中断能力的开关量变位时，立即响应，组织事件顺序记录，报警处理等。
3）监视显示
各LCU中配有人机接口设备（MMI），在MMI上应能显示相关设备的运行状态及运行参数、电气模拟接线图、各种报警信息、事件表、趋势分析图等。
4）控制与调节
机组开机顺序控制：包括单步开机控制、分步开机控制以及一个命令连续开机至并网顺控方式；机组停机顺序控制：包括单步停机控制、分步停机控制和一个命令连续停机控制的顺控方式；机组事故停机及紧急停机控制：机组LCU接到机组事故停机或紧急停机命令后，启动事故停机或紧急停机程序；机组辅助设备的控制；机组有功功率/转速调节；机组无功功率/电压调节等。
图1硬接线连接图
图2SJ30与上位机连接图
2通讯方式
水轮发电机组的主要辅助设备有励磁系统、调速器及油压装置系统、技术供水系统、高压油系统、筒阀及油压装置系统、在线监测系统等，这些系统的信号都要送至机组LCU，由于信号量大、机组LCU模件点数限制等原因，辅控系统与机组LCU设计采用两种不同的方式进行信号传输。
一种为硬接线方式传输，主要通过电力电缆接线，上送一些重要的辅机系统信号至机组LCU的相关采集模件，或者机组LCU下发重要的命令至辅控系统。
一种为通讯方式传输，分为串口通讯、MB+通讯两种。MB+通讯主要通过MB+电缆、MB+分支器等送至机组LCU的CPU，采取全采全送方式，涵盖了控制系统的全部信号。串口通讯主要通过网线、RS485分支器等送至机组LCU的SJ30装置，采取全采全送方式，涵盖了控制系统的全部信号。
3硬接线
硬接线形式，由于每个信号均需要1根线，在设计时只要极少数重要的信号采用该形式进行上送，具有信号稳定、响应速度快、实时性好的优点，信息量少的缺点。
以筒阀控制系统为例，设计将筒阀控制系统硬接线DI、AI信号通过电缆接至机组LCU的DI、AI模件，经过机组LCU内部CPU处理，最后通过光纤将信号上送至计算机监控系统。
CCS下发筒阀控制命令时，通过光纤将指令传输至机组LCU的CPU，经过内部处理，将命令由DO模件开出，最后通过硬接线将DO信号传输至筒阀控制系统，通讯连接如图1。
4串口通讯
SJ-30通讯管理装置具有16个独立的标准串行接口、一个CAN现场总线接口和两个以太网接口，主要用于完成现地智能控制设备（LCU）和多个现地功能子设备之间的数据通讯功能。本电站为了节约成本并实现对设备的实时监视，将一些小型设备（比如交采表、电测表等）通过串口通讯传输至机组LCU。SJ30装置的16个串口连接现地子设备，SJ30装置的两个网口连接机组LCU柜内的交换机，机组LCUCPU1、CPU2通过真双网方式连接交换机，这样SJ30装置现地连接的子设备信号传输至机组LCU，通讯连接如图2。
以子设备交采表为例，PM1、PM2、PM3的RS485串口利用网线并接在一起，然后通过网线接至SJ30装置的某个串口，由于SJ30接口为RS232通讯，故需要RS232转RS485转换器进行连接，通讯连接如图3。
从图3可以看出，SJ30每个串口下可以挂载1个系统，但是可以包含多个相似的设备，只需要将它们设置为不同子站地址即可。
串口通讯采用modbus规约，可以使用多种介质进行传输，广泛应用于智能设备之间进行主/从方式通信，可以连接多个子设备，每个设备之间通信互不影响，但是传输速度较慢，一般小系统设备（无MB+口）选择此种传输方式。
图3交采表通讯连接图
5MB+通讯
MB+[2]通讯不需要敷设过多电缆，只需要一根MB+通讯线，可以将多个MB+设备连接在一起。如图4，以机组LCU为例，筒阀油压装置系统、顶盖排水系统、调速器油压装置系统、技术供水系统、水机LCU均采用CPU自身ModbusPlus接口，经通讯线接至柜内的MB+分支器，然后通过MB+电缆连接起来构成一个回路，最后在水机LCU柜内将MB+分支器另一端引至机组LCU，机组LCU侧的CPU也通过自身ModbusPlus接口，经通讯线接至柜内的MB+分支器，这样就实现了机组LCU与辅控设备之间的通讯硬接线回路连接。各个辅助设备CPU模块设置不同的地址，在机组LCU程序段内依据不同地址读取各设备的信息，机组LCU采集到的信号上送至上位机，通讯连接图如下。
图4与机组LCU通讯设计连接图
MB+通讯是一种高速链路通讯，比串口通讯速率快些，具有信号多、配置简单的优点，但是由于构成一个回路，若是中间设备通讯异常，会直接影响后面设备的通讯，抗干扰性差。
6结语
硬接线方式与通讯方式有各自的优缺点，同一个系统可以同时使用几种信号传输方式。通讯信号全采全送，硬接线采集重要信号，两者可以互为冗余。采用灵活的通讯方式进行信号上送，使得监控系统对全厂设备信号监视更加可靠，满足电厂“无人值班，少人值守”的运行模式需求，进一步提升了水电厂的自动化程度，值得其它电厂借鉴参考。
参考文献
[1]贾嵘.水电厂辅助设备智能控制系统.西安理工大学学报.2001年第1期.
[2]刘艳梅.基于PLC的水电厂现地控制单元的研究.农业电气化与自动化.2008年第05期.
作者简介
朱力（1987-），男，工程师，雅砻江流域水电开发有限公司，从事水电厂二次设备检修维护工作。
石培（1987-），男，工程师，雅砻江流域水电开发有限公司，从事水电厂二次设备检运行管理。