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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 工控機

工控機的工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-10-09 點擊率：105

1. 雙微機調(diào)速器系統(tǒng)配置布局、特點
作為水輪發(fā)電機組的兩大基礎(chǔ)調(diào)節(jié)系統(tǒng)之一的調(diào)速器控制系統(tǒng)，在水電站的應(yīng)用中不僅起著頻率控制調(diào)節(jié)作用同時也擔(dān)負(fù)著機組系統(tǒng)保護的功能。微機調(diào)速器以其靈活強大的數(shù)據(jù)處理能力越來越多的參與到發(fā)電機組尤其是水機系統(tǒng)的保護中。作為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，水電站對其控制調(diào)節(jié)的可靠性、適應(yīng)性、速動性、平穩(wěn)性、可維護性、邊界調(diào)節(jié)穩(wěn)定、綜合保護功能等均提出了高要求，而雙微機調(diào)速器控制系統(tǒng)則很好的解決了這些問題。
HGS-220型微機調(diào)速器其電氣控制裝置是雙微機、雙通道控制系統(tǒng)。裝置采用上下位分層計算機控制系統(tǒng)，下位機是采用各自獨立的兩套完整的工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，如上圖所示。下位機是裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)壁掛式機箱內(nèi)，使用臺灣研華公司的IPC6806S標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)壁掛式機箱。該套控制系統(tǒng)采用研華公司基于ISA/PCI總線技術(shù)的半長型工業(yè)PCA6740主板。配置2M的閃存電子盤作為存貯磁盤，外配工業(yè)用的72針腳8M內(nèi)存條。標(biāo)準(zhǔn)RS232C接口通訊。
上位機是一臺工業(yè)觸控液晶電腦PPC-105T，主要用于系統(tǒng)管理、調(diào)試仿真錄波、對外通訊管理，作為人機界面HMI（Human machine interface）硬件。
軟件采用BorlandC++開發(fā)的應(yīng)用軟件。模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)合理，有單獨的信號查詢窗口，利于調(diào)試維護。
系統(tǒng)采用四路數(shù)字測頻方式，雙模塊工作，互為備用，模擬量輸入采用專業(yè)信號隔離調(diào)理模塊ADAM3014。

2. 雙微機熱備用
整個控制系統(tǒng)在采用雙微機獨立調(diào)節(jié)中，采用雙通道熱備用方式，也就是雙通道并聯(lián)運行方式。雙套系統(tǒng)一套獨立作主機運行通道輸出參與系統(tǒng)控制，另一套系統(tǒng)熱備運行但輸出并不進(jìn)入后向控制系統(tǒng)回路。與冷備用相比，熱備用從根本上解決了主/備方式下的切換及判斷所帶來的一系列問題，系統(tǒng)的可靠性更高，而該裝置從信號采集運算輸出判別等方面也解決了熱備用的技術(shù)難題：雙通道輸出的一致性問題。使雙機切換達(dá)到可喜的無擾動切換。
3. 協(xié)聯(lián)調(diào)節(jié)特性及前饋傳感器調(diào)節(jié)
水輪機導(dǎo)葉和槳葉的協(xié)聯(lián)是大型軸流轉(zhuǎn)槳式機組的最大運行優(yōu)勢，其配合的精確性和穩(wěn)定性是直接引響到電站運行的經(jīng)濟效益。數(shù)字協(xié)聯(lián)的最大優(yōu)勢是協(xié)聯(lián)跟蹤精確、數(shù)字?jǐn)M合功能使曲線不再是單獨的簡單曲線，這種全自動的協(xié)聯(lián)在IPC的調(diào)節(jié)器中，模型機的曲線經(jīng)過高次函數(shù)插值法配合高精度的功率變送器反饋完成了機組最佳協(xié)聯(lián)點的綜合選取。發(fā)電機組調(diào)速器調(diào)節(jié)通常是按照開度調(diào)節(jié)完成穩(wěn)定發(fā)電控制，通過LCU的泛pid調(diào)節(jié)完成發(fā)電任務(wù)的。該型微機調(diào)速器另采用精確的功率變送器與LCU精確同步采樣功率反饋信號，可以完成現(xiàn)地調(diào)速器純功率發(fā)電控制和與LCU通訊純功率控制，更加有利于尤其是大型發(fā)電機組或在電網(wǎng)絡(luò)中占比重要求高的電站，克服目前大型電站LCU在完成AGC/AVC調(diào)節(jié)時出現(xiàn)的調(diào)節(jié)速度瓶頸及欠調(diào)、超調(diào)等制約AGC/AVC根本功能的缺陷問題，完全實現(xiàn)網(wǎng)電調(diào)度一體化。
4. 調(diào)節(jié)控制模塊化軟件編制、分類交互窗口、控制品質(zhì)、分析保護功能、故障界面處理及常規(guī)維護
模塊化的規(guī)則軟件編制和運用程序的交互通訊，使得運用軟件程序在功能控制、分級管理、人機信息交互查詢和維護管理方面都十分友好完善，外加隨機的一套調(diào)速器試驗錄波軟件，十分有利于機組的調(diào)試維護檔案規(guī)整管理。有單獨的IO量窗口、模擬量窗口、硬件檢測窗口、故障量窗口、內(nèi)部參數(shù)動態(tài)運行窗口及單獨的參量調(diào)試整定窗口。
特別亮點：該型微機調(diào)速器一改傳統(tǒng)調(diào)速器的開環(huán)開機控制，采用與GE公司調(diào)速器相同的機組閉環(huán)開機控制功能。傳統(tǒng)開環(huán)開機控制是機組快速開出等待機組頻率上升至45Hz后走完機組開機流程后，調(diào)節(jié)器再根據(jù)額定頻給進(jìn)入正常PID調(diào)節(jié)控制。閉環(huán)開機也是機組迅速脫離低轉(zhuǎn)速區(qū)域，機組開機流程在機組轉(zhuǎn)速30Hz后即根據(jù)模型曲線給定機組運轉(zhuǎn)頻率，進(jìn)入PID調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，使機組穩(wěn)定而又迅速的調(diào)節(jié)到額定頻率，起到保護水輪機組的作用，優(yōu)化了電廠開機流程使機組迅速并網(wǎng)發(fā)電，機組開機不會頻率超調(diào)和波動現(xiàn)象。
自閉環(huán)功率控制：由于系統(tǒng)采用了高精度的功率傳感器，實時采樣發(fā)電系統(tǒng)出口端真實功率信號，再引入自動水頭調(diào)速器不但完成了準(zhǔn)確的純功率調(diào)節(jié)控制且使電站發(fā)電達(dá)到最大的經(jīng)濟效益。系統(tǒng)在維護管理員工程師級提供各種針對電站特殊工況的設(shè)定控制模式，現(xiàn)地頻率、開度和功率調(diào)節(jié)控制模式。
5. 調(diào)節(jié)器系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)試
調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試環(huán)節(jié)中信號匹配和整定須按照雙微機控制系統(tǒng)特點進(jìn)行微調(diào)節(jié)，在保證雙機切換無擾動原則下，使機組穩(wěn)定運行。機組空轉(zhuǎn)運行態(tài)，IPC調(diào)速器在精確控制中的人性化設(shè)計調(diào)節(jié)控制既達(dá)到了空轉(zhuǎn)穩(wěn)定控制又使機組更加利于系統(tǒng)快速并網(wǎng)發(fā)電。有效平衡減少了水力不平衡自激振蕩作用對機組空轉(zhuǎn)造成的頻率波動，由于調(diào)速器空轉(zhuǎn)工作狀態(tài)中加入了固定并網(wǎng)偏差頻率差值，使得調(diào)速器在空載態(tài)的調(diào)節(jié)工況下可以與網(wǎng)頻有一個固定偏差，有固定的滑差角及適合的頻率差，機組比起常規(guī)數(shù)字調(diào)速器調(diào)節(jié)可以更快迅速并網(wǎng)。錄制機組空載擾動試驗品質(zhì)參數(shù)調(diào)整，選取最優(yōu)運行參數(shù)。
動態(tài)試驗適應(yīng)性調(diào)整，機組調(diào)速器在投運現(xiàn)場是一直處于發(fā)電態(tài)，調(diào)速器除了正常的調(diào)節(jié)控制外，在機組發(fā)電系統(tǒng)故障的情況下，還要起到更多保護功能，尤其是水機部分的保護和調(diào)速器的聯(lián)系比較密切。電站處在不同的電網(wǎng)和在電網(wǎng)中的作用地位，也決定了調(diào)速器是否需要更加完善的保護功能，隨著廠網(wǎng)的分離，對中大型機組的調(diào)速器的調(diào)節(jié)運行模式和附加功能都提出了很高的工作要求，IPC調(diào)速器的頻率調(diào)節(jié)模式、開度調(diào)節(jié)模式和功率調(diào)節(jié)模式是互相自動跟蹤的，并能根據(jù)電網(wǎng)或波動自行進(jìn)行模式功能且換，超過正常頻率發(fā)電范圍調(diào)節(jié)器自動對機組調(diào)整頻率使系統(tǒng)輸出頻率趨于正常值，回歸正常后也能自動回歸到設(shè)定調(diào)節(jié)模式。
對電站機組發(fā)電的有效控制，電網(wǎng)的要求是越來越高了，尤其是較大一點的機組，不但要求迅速開機發(fā)電，并且也要求電站機組對電網(wǎng)給定的發(fā)電突變值迅速、穩(wěn)定、可靠的調(diào)節(jié)到位，這不光是對電站AGC/AVC的能力考驗，同時也是對后級兩大基礎(chǔ)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)考驗。林津灘電站的監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)均采用國外的控制系統(tǒng)產(chǎn)品（監(jiān)控和調(diào)速器是GE公司提供），電站系統(tǒng)在設(shè)計時即要求監(jiān)控有完備的AGC/AVC，電站投運在調(diào)節(jié)AGC時不是欠調(diào)就是超調(diào)，做了多個方案后也未能如意完成AGC功能應(yīng)用。其缺陷正是調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能很好的對LCU的給定值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)所致。調(diào)速器對發(fā)電機出口完成系統(tǒng)自閉環(huán)控制調(diào)節(jié)是電站完成AGC的一個重要系統(tǒng)輔助功能。現(xiàn)場功率調(diào)節(jié)對系統(tǒng)采樣信號源要求一致，調(diào)節(jié)控制緩沖周期隨機組的水頭、轉(zhuǎn)輪慣性和與LCU的PID控制死區(qū)和調(diào)節(jié)隨動性能。開度控制和功率控制隨動切換調(diào)節(jié)的邊界穩(wěn)定性能也對系統(tǒng)能否良好完成系統(tǒng)負(fù)荷變化起著關(guān)鍵的作用。開度調(diào)節(jié)根本就無法完成現(xiàn)代電網(wǎng)對電站的AGC/AVC控制的要求，系統(tǒng)很難完成適應(yīng)寬幅的功率、電壓控制。而具有純功率控制的調(diào)速器控制系統(tǒng)，則電站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)AGC/AVC控制就能有很多種控制選擇方案。
總之強大的微機處理功能和調(diào)節(jié)控制能力及針對發(fā)電機組保護功能的完備科學(xué)的成熟方案。是現(xiàn)代型成熟微機調(diào)速器的發(fā)展應(yīng)用重點。隨著電站運行的人性化管理和電網(wǎng)－電站控制調(diào)節(jié)一體化深入，微機調(diào)速器必然越來越朝著系統(tǒng)化綜合化發(fā)展。

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