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电力系统人士请教DPU的相关问题

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921
highvoltage
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发表于:2005/3/23 13:56:00
#0楼
本人从事电力系统的自动化研究多年,最近在关注DCS,有若干问题向大家请教:
关于DPU。我们的理解,DPU类似于电力系统中的RTU,具备四遥功能(遥信、遥测、遥控、遥调),即数字量、模拟量采集及控制,在DPU上可以进行逻辑定制,让DPU完成某种自动控制的功
。另外DPU具备数字通信口,可以与上位机通信。

目前我们发现几大公司都采用工控机作为DPU,然后在上面插各种数据采集板,我们认为有以下缺点:
1)工控机CPU带风扇,有旋转器件,是为安全隐患
2)工控机质量不稳定,可靠性差,厂家自己不能把握工控机的质量
3)价格高
4)不能自由、合理地安排资源,受制于市场上的产品
由于类似的原因,我们在电力系统的继电保护、远动系统中一般都不采用工控机,而是自主研发嵌入式系统。

DPU的采样间隔是否一般为50毫秒,还能够再低吗?我们在继电保护中一般为1毫秒采样周期,快速保护在故障发生后20毫秒就可以动作,所以我们觉得对比DPU,继电保护产品的实时性要高得多

以上拙见,请专家指点
1408
xu9742
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发表于:2005/3/23 14:25:00
#1楼
这是现在市场上普遍存在的现象,采集板卡不用自已开发,节约很多开发成本,低成本的板卡其采集速度肯定是上不去的,DPU是新华的叫法,(各家有家的叫法)。继电保护、远动系统中大多数采用的是单片机,也有少数采用嵌入式,但不常见。采样间隔以系统要求为准,采样速率越高成本越高
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highvoltage
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发表于:2005/3/23 14:41:00
#2楼
电力系统的发展其实很快
从98年开始,电力系统就开始使用基于RTOS的嵌入式系统,多采用68332、MPC860、DSP等32位芯片,单片机是上一个阶段的历史了
就拿我曾开发过的一种CPU板来说,用的是MC68332,以太网接口,14位AD,1M的FLASH,1M的RAM,还带3组电度表测量芯片,总成本在1500
所以我觉得很奇怪,为什么DCS厂家自己不开发基于嵌入式系统的I/O卡或是DPU?
9012
吴辉
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发表于:2005/3/24 12:59:00
#3楼
DPU是什么东西?请教!
highvoltage是做变电站还是水电站?还是都做?
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highvoltage
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发表于:2005/3/25 11:15:00
#4楼
电力系统
本人从事变电站自动化、发电厂自动化,主要偏向于继电保护及安全自动装置部分,我们最近承接了几个大的电厂工程,负责厂用电保护、机组保护部分,要与DCS的DPU通信,从而引发了对DPU的一些疑问,最直接的感受就是DPU或者I/O板卡是个比较简单的东西,为什么DCS厂家都不自己开发?一定要去买老外的东西,如果我们来做,应该比较容易,指标也不会比老外差。
顺便指出,在继电保护行业,国产的保护已经领先于老外,只是在硬件的可靠性方面差一些,毕竟我们买不到军品级的芯片,至于保护的原理、实现手段、设计思路、成本,都超过老外,个人觉得,在DCS行业,也应该如此
9012
吴辉
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发表于:2005/3/25 12:40:00
#5楼
老大是南瑞还是南瑞的子孙?
1408
xu9742
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发表于:2005/3/25 15:17:00
#6楼
to:highvoltage
总成本在1500元,我认为还是有些高,有的板卡64路I/O,16路AI(12-14位)和2路路AO才1600多元,不用自已开发平均费用低,售后有保证,省上加省。


[此贴子已经被作者于2005-3-25 15:18:48编辑过]
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1026
gh741852
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发表于:2005/3/25 22:27:00
#7楼
DCS具有冗余技术,在这种技术下,互为备用的两个同样的板卡,使用并联三态门出入接口,一般情况,输入接口直接并联,输出接口只有工作板卡工作,备用板卡高阻,由同步技术保证两套版卡,处于同步状态,运行同一程序,得到一致结果,但是只有一套板卡输出指令,一旦监测程序检出工作板卡故障,就会立即切断输出并将备用板卡输出投入,然后将原工作板卡复位清零再次投入同步,如果成功,作为备用卡,如果失败,发出报警信号切断输入信号,这种机制可以保证工作的绝对安全,即使是热插拔卡板也能保证安全。为了保证以上性能
他的扫描速度必须降低,一般达到了50毫秒,特别要求安全的或者板卡多的达到了0.5秒。
这样的速度,对于继电保护肯定不行。所以必须使用专用的继电保护板卡,这种专用板卡自己带有CPU,可以自主决定保护动作,将反应速度压低到一个半波(10毫秒)以内,当然扫描速度就更快了,当然这样的板卡就贵多了。由于采取多层机结构,保护卡在保护动作后要将结果及时上报主机卡由其处理后续工作。至于工控机的风扇,其实并不是必需的,可以采取其他措施散热的,比如采用热管技术,先将CPU的热量用热管传到铝制大型后面板上,在以自然散热方式将其散失,这种技术军事上就大量采用并不神秘复杂,只是成本较高,但是对工业不成问题。目前工控机已有去掉风扇的趋势,特别是重污染环境最为必要。至于资源问题,其实工控机的板卡功能特别多,通用性特好,比如模拟万能卡就既能测电流也能测电压。可以通过设置跳线设置,好一点的还可以用程序设置。DCS可以通过三层网络传输各种数字、模拟信号。使用也很方便,但是对干扰很是头疼,目前用作继电保护还很不好用。
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highvoltage
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发表于:2005/3/28 9:49:00
#8楼
关于双重化冗余配置
冗余配置的问题在继电保护中也相当重要,一般在一套装置中配置2套软硬件完全一致的CPU板,没块CPU板有独立的数据采集系统,共享同样的模拟量输入(当然是经小PT/CT转换后的电压弱电信号),出口采用串联方式,必须两个CPU都驱动出口继电器,装置才能出口,这一般采用动作继电器+启动继电器的方式实现
DCS采用的冗余方法,继电保护中也曾经考虑过,最终还是被上述方案取代,理由是:正常时只有一个板子在工作,备用板其实是不起作用的,那么出口实际上得不到双重化的保护;其次,工作板上的AD系统如果出错,备用板如何得知呢?就算检测到了,如何能够实时且可靠地“切断”工作板的出口回路?所以说DCS系统的这种冗余配置,实际上是一种“伪双重化”,其可靠性值得怀疑
在继电保护采用双重化以前,电力系统中出现过多次类似的问题,即CPU板的AD出错,导致快速保护装置误动,采用双重化之后,由于2块CPU板的AD系统同时出错,且出错形式完全一致的可能性极小,因此可靠性得到了大大提高,现场已经发生过多次某一块CPU硬件损坏,保护装置安全闭锁出口的案例
顺便指出,继电保护中的双CPU可以实时地相互检测对方的硬件,包括开入、开出、模拟量等,一旦发现硬件有误,立即切断出口继电器的24V回路
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highvoltage
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发表于:2005/3/28 9:54:00
#9楼
关于通用板卡
市场上现有的板卡都是制造商基于通用方案而设计,其功能、资源、EMC性能、结构尺寸都难以适用特殊的需求,对于工业领域的实时应用,根据产品的性能要求来“量体裁衣”地设计硬件,可能是比较好的获取优质性能价格比的方法。再次以继电保护为例,为了提高计算能力,目前多采用MCU+DSP的方式,软件采用RTOS,就是为了能够自如地设计符合专业特色的产品
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