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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 工控機

工控機的工業系統應用

發布日期：2022-10-09 點擊率：84

1. 雙微機調速器系統配置布局、特點
作為水輪發電機組的兩大基礎調節系統之一的調速器控制系統，在水電站的應用中不僅起著頻率控制調節作用同時也擔負著機組系統保護的功能。微機調速器以其靈活強大的數據處理能力越來越多的參與到發電機組尤其是水機系統的保護中。作為基礎調節控制系統，水電站對其控制調節的可靠性、適應性、速動性、平穩性、可維護性、邊界調節穩定、綜合保護功能等均提出了高要求，而雙微機調速器控制系統則很好的解決了這些問題。
HGS-220型微機調速器其電氣控制裝置是雙微機、雙通道控制系統。裝置采用上下位分層計算機控制系統，下位機是采用各自獨立的兩套完整的工業控制計算機系統，如上圖所示。下位機是裝在一個標準的工業壁掛式機箱內，使用臺灣研華公司的IPC6806S標準工業壁掛式機箱。該套控制系統采用研華公司基于ISA/PCI總線技術的半長型工業PCA6740主板。配置2M的閃存電子盤作為存貯磁盤，外配工業用的72針腳8M內存條。標準RS232C接口通訊。
上位機是一臺工業觸控液晶電腦PPC-105T，主要用于系統管理、調試仿真錄波、對外通訊管理，作為人機界面HMI（Human machine interface）硬件。
軟件采用BorlandC++開發的應用軟件。模塊化設計，結構嚴謹、科學合理，有單獨的信號查詢窗口，利于調試維護。
系統采用四路數字測頻方式，雙模塊工作，互為備用，模擬量輸入采用專業信號隔離調理模塊ADAM3014。

2. 雙微機熱備用
整個控制系統在采用雙微機獨立調節中，采用雙通道熱備用方式，也就是雙通道并聯運行方式。雙套系統一套獨立作主機運行通道輸出參與系統控制，另一套系統熱備運行但輸出并不進入后向控制系統回路。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難題：雙通道輸出的一致性問題。使雙機切換達到可喜的無擾動切換。
3. 協聯調節特性及前饋傳感器調節
水輪機導葉和槳葉的協聯是大型軸流轉槳式機組的最大運行優勢，其配合的精確性和穩定性是直接引響到電站運行的經濟效益。數字協聯的最大優勢是協聯跟蹤精確、數字擬合功能使曲線不再是單獨的簡單曲線，這種全自動的協聯在IPC的調節器中，模型機的曲線經過高次函數插值法配合高精度的功率變送器反饋完成了機組最佳協聯點的綜合選取。發電機組調速器調節通常是按照開度調節完成穩定發電控制，通過LCU的泛pid調節完成發電任務的。該型微機調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，可以完成現地調速器純功率發電控制和與LCU通訊純功率控制，更加有利于尤其是大型發電機組或在電網絡中占比重要求高的電站，克服目前大型電站LCU在完成AGC/AVC調節時出現的調節速度瓶頸及欠調、超調等制約AGC/AVC根本功能的缺陷問題，完全實現網電調度一體化。
4. 調節控制模塊化軟件編制、分類交互窗口、控制品質、分析保護功能、故障界面處理及常規維護
模塊化的規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，外加隨機的一套調速器試驗錄波軟件，十分有利于機組的調試維護檔案規整管理。有單獨的IO量窗口、模擬量窗口、硬件檢測窗口、故障量窗口、內部參數動態運行窗口及單獨的參量調試整定窗口。
特別亮點：該型微機調速器一改傳統調速器的開環開機控制，采用與GE公司調速器相同的機組閉環開機控制功能。傳統開環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，調節器再根據額定頻給進入正常PID調節控制。閉環開機也是機組迅速脫離低轉速區域，機組開機流程在機組轉速30Hz后即根據模型曲線給定機組運轉頻率，進入PID調節環節，使機組穩定而又迅速的調節到額定頻率，起到保護水輪機組的作用，優化了電廠開機流程使機組迅速并網發電，機組開機不會頻率超調和波動現象。
自閉環功率控制：由于系統采用了高精度的功率傳感器，實時采樣發電系統出口端真實功率信號，再引入自動水頭調速器不但完成了準確的純功率調節控制且使電站發電達到最大的經濟效益。系統在維護管理員工程師級提供各種針對電站特殊工況的設定控制模式，現地頻率、開度和功率調節控制模式。
5. 調節器系統優化調試
調節系統的靜態調試環節中信號匹配和整定須按照雙微機控制系統特點進行微調節，在保證雙機切換無擾動原則下，使機組穩定運行。機組空轉運行態，IPC調速器在精確控制中的人性化設計調節控制既達到了空轉穩定控制又使機組更加利于系統快速并網發電。有效平衡減少了水力不平衡自激振蕩作用對機組空轉造成的頻率波動，由于調速器空轉工作狀態中加入了固定并網偏差頻率差值，使得調速器在空載態的調節工況下可以與網頻有一個固定偏差，有固定的滑差角及適合的頻率差，機組比起常規數字調速器調節可以更快迅速并網。錄制機組空載擾動試驗品質參數調整，選取最優運行參數。
動態試驗適應性調整，機組調速器在投運現場是一直處于發電態，調速器除了正常的調節控制外，在機組發電系統故障的情況下，還要起到更多保護功能，尤其是水機部分的保護和調速器的聯系比較密切。電站處在不同的電網和在電網中的作用地位，也決定了調速器是否需要更加完善的保護功能，隨著廠網的分離，對中大型機組的調速器的調節運行模式和附加功能都提出了很高的工作要求，IPC調速器的頻率調節模式、開度調節模式和功率調節模式是互相自動跟蹤的，并能根據電網或波動自行進行模式功能且換，超過正常頻率發電范圍調節器自動對機組調整頻率使系統輸出頻率趨于正常值，回歸正常后也能自動回歸到設定調節模式。
對電站機組發電的有效控制，電網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電，并且也要求電站機組對電網給定的發電突變值迅速、穩定、可靠的調節到位，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控制調節系統的調節品質考驗。林津灘電站的監控系統和調速器系統均采用國外的控制系統產品（監控和調速器是GE公司提供），電站系統在設計時即要求監控有完備的AGC/AVC，電站投運在調節AGC時不是欠調就是超調，做了多個方案后也未能如意完成AGC功能應用。其缺陷正是調速器調節系統不能很好的對LCU的給定值進行閉環調節所致。調速器對發電機出口完成系統自閉環控制調節是電站完成AGC的一個重要系統輔助功能。現場功率調節對系統采樣信號源要求一致，調節控制緩沖周期隨機組的水頭、轉輪慣性和與LCU的PID控制死區和調節隨動性能。開度控制和功率控制隨動切換調節的邊界穩定性能也對系統能否良好完成系統負荷變化起著關鍵的作用。開度調節根本就無法完成現代電網對電站的AGC/AVC控制的要求，系統很難完成適應寬幅的功率、電壓控制。而具有純功率控制的調速器控制系統，則電站監控系統實現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節控制能力及針對發電機組保護功能的完備科學的成熟方案。是現代型成熟微機調速器的發展應用重點。隨著電站運行的人性化管理和電網－電站控制調節一體化深入，微機調速器必然越來越朝著系統化綜合化發展。

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