水電廠計算機監控系統功率調節的控制方式探索.doc
水電廠計算機監控系統功率調節的控制方式探索
摘要：本文針對水電廠計算機監控系統功率調節的特性，提出了自己的觀點，通過工廠調試，證明此方案可行，安全性和穩定性大幅度提高，可作為水電廠計算機監控系統功率調節方式的備用值班方式，同時，在調試中對發現的不足之處及時給予修正，使本方案實用性更強，安全穩定性更好，達到了設計要求和目的。
關鍵詞：計算機監控系統；功率調節；控制方式
一、水電廠計算機監控系統功率調節的功能
水電廠計算機監控系統的功率調節主要針對機組而言，是對機組發出的有功、無功功率進行調節控制，以使機組的有功、無功功率實發值保持在設定的範圍内，以確定電站發出的總有功、無功出力始終在排程下發的設定值或負荷曲線的允許範圍内。
功率調節功能可分為三個部分：
(一)調節功能：由機組LCU(計算機監控系統現地控制單元)采集功率實發值，并通過LCU主PLC程式計算出調節輸出脈寬來控制機組出力的增或減，通常水電廠計算機監控系統采用PID 調節原理進行計算。
(二)監視功能：在機組運作時，監視發電機出力是否在要求範圍之内，如果超出則需對機組進行調節，以恢複到設定值。
(三)調節保護：在機組功率調節過程中對機組的各項參數進行監視，防止機組在調節過程中出現異常，如果有問題出現，調節程式應退出或輸出閉鎖并做相應的報警。
二、水電廠計算機監控系統功率調節的正常控制方式
水電廠計算機監控系統的功率調節通常采用PID控制方式，PID調節是典型的工業閉環調節。這種控制方式的主角是LCU，且應用非常廣泛，由LCU采集到機組的有功、無功出力，繼而由LCU的主PLC程式，根據有功、無功的目标值和實發值進行PID運算，在每一個PID運算周期，輸出逐漸遞減的脈寬信号，驅動相應的增、減有功、無功繼電器同步動作及複歸，而增、減有功、無功這4個繼電器，與調速器系統及勵磁系統的連接配接，采用硬接線的方式，為減少幹擾及誤動，繼電器輸出接點，可采用兩付接點串行，硬接線可采用屏蔽、雙絞線，單獨敷設，并與高壓、高頻、大電流裝置及其電纜保持安全距離。
三、水電廠計算機監控系統功率調節的非正常控制方式
目前，各大電網對各水電廠的有功、無功出力的品質要求日趨嚴格，電力排程系統的裝置也日趨完善，對水電廠帶負荷的速率要求也越來越嚴格，如某電網對所轄水電廠帶有功功率的速率要求達到了80%額定負荷/分鐘。
水輪機有很大的慣性和滞後性，且水電廠水頭的變化也可能很頻繁，如果對有功負荷調節速率的要求很高，則監控系統的PID控制很難用一組或者幾組參數來實作，往往是參數調整完畢後，勉強達到要求，而數天後甚至數小時、數分鐘後，因為水頭的變化、調速器油壓及油溫的變化、調速器協聯曲線或調節參數不完善等因素，PID參數又不适應了，調節負荷時超調甚至震蕩嚴重，這樣就給計算機監控系統提出了新的難題。當然，提高調速器系統功率調節靈敏性、采用随水頭變化調用多組PID參數、細化調速器協聯曲線和調節參數等等，還是可以解決此問題的。不過，水電廠無功功率的調節還是可以很容易地達到排程的要求，畢竟，勵磁系統的調節速率還是很快的。
不少專家提出了非正常的控制理念，即将有功功率的調節任務交由調速器來實作，監控系統隻是下發有功設定值給調速器，減少了監控系統主動調節負荷這個中間環節，提高了功率調節的效率。不過，此控制理念很早就已出現，但卻常常作為調速器的一個基本功能，在工程招投标的時候提出來，很少使用，原因一是大家很難摒棄監控系統主動調節功率這一既成做法，二是擔心監控系統與調速器系統之間的聯絡容易受到幹擾等不可靠的因素，造成功率調節誤動作，進而遭到排程考核，甚至引起危險，三是調速器系統采集的信号不如監控系統廣泛，防誤動作及保護閉鎖功能比較難實作。
本人近期對這種非正常的控制理念進行了研究，以有功調節為例，在此跟大家分享。
首先，在監控系統上位機畫面中添加功率調節方式選擇，可以在監控系統正常PID控制方式和模出至調速器控制方式中進行選擇，預設正常控制方式。
監控系統增加模出信号至調速器系統，将監控系統的負荷設定值送至調速器，調速器系統增加模出信号至監控系統，将調速器系統收到的監控下發的負荷設定值返送給監控系統，同時也将調速器系統采集到的機組的功率實發值送給監控系統，兩側均采用4-20mA标準模拟量，模出電纜采用屏蔽、雙絞線，單獨敷設，并與高壓、高頻、大電流裝置及其電纜保持安全距離。或采用監控與調速器雙方的通訊方式來傳送模拟量資料，通訊方式采用正常modbus規約，具體通訊細節雙方約定即可，通訊電纜要求同上，但以現地層modbus通訊方式來傳送控制資訊，可靠性及安全性堪憂，是以不建議使用。
監控系統以繼電器輸出的方式來傳送控制切換信号，由硬接