水电厂计算机监控系统功率调节的控制方式探索.doc
水电厂计算机监控系统功率调节的控制方式探索
摘要：本文针对水电厂计算机监控系统功率调节的特性，提出了自己的观点，通过工厂调试，证明此方案可行，安全性和稳定性大幅度提高，可作为水电厂计算机监控系统功率调节方式的备用值班方式，同时，在调试中对发现的不足之处及时给予修正，使本方案实用性更强，安全稳定性更好，达到了设计要求和目的。
关键词：计算机监控系统；功率调节；控制方式
一、水电厂计算机监控系统功率调节的功能
水电厂计算机监控系统的功率调节主要针对机组而言，是对机组发出的有功、无功功率进行调节控制，以使机组的有功、无功功率实发值保持在设定的范围内，以确保电站发出的总有功、无功出力始终在调度下发的设定值或负荷曲线的允许范围内。
功率调节功能可分为三个部分：
(一)调节功能：由机组LCU(计算机监控系统现地控制单元)采集功率实发值，并通过LCU主PLC程序计算出调节输出脉宽来控制机组出力的增或减，通常水电厂计算机监控系统采用PID 调节原理进行计算。
(二)监视功能：在机组运行时，监视发电机出力是否在要求范围之内，如果超出则需对机组进行调节，以恢复到设定值。
(三)调节保护：在机组功率调节过程中对机组的各项参数进行监视，防止机组在调节过程中出现异常，如果有问题出现，调节程序应退出或输出闭锁并做相应的报警。
二、水电厂计算机监控系统功率调节的常规控制方式
水电厂计算机监控系统的功率调节通常采用PID控制方式，PID调节是典型的工业闭环调节。这种控制方式的主角是LCU，且应用非常广泛，由LCU采集到机组的有功、无功出力，继而由LCU的主PLC程序，根据有功、无功的目标值和实发值进行PID运算，在每一个PID运算周期，输出逐步递减的脉宽信号，驱动相应的增、减有功、无功继电器同步动作及复归，而增、减有功、无功这4个继电器，与调速器系统及励磁系统的连接，采用硬接线的方式，为减少干扰及误动，继电器输出接点，可采用两付接点串行，硬接线可采用屏蔽、双绞线，单独敷设，并与高压、高频、大电流设备及其电缆保持安全距离。
三、水电厂计算机监控系统功率调节的非常规控制方式
目前，各大电网对各水电厂的有功、无功出力的品质要求日趋严格，电力调度系统的设备也日趋完善，对水电厂带负荷的速率要求也越来越严格，如某电网对所辖水电厂带有功功率的速率要求达到了80%额定负荷/分钟。
水轮机有很大的惯性和滞后性，且水电厂水头的变化也可能很频繁，如果对有功负荷调节速率的要求很高，则监控系统的PID控制很难用一组或者几组参数来实现，往往是参数调整完毕后，勉强达到要求，而数天后甚至数小时、数分钟后，因为水头的变化、调速器油压及油温的变化、调速器协联曲线或调节参数不完善等因素，PID参数又不适应了，调节负荷时超调甚至震荡严重，这样就给计算机监控系统提出了新的难题。当然，提高调速器系统功率调节灵敏性、采用随水头变化调用多组PID参数、细化调速器协联曲线和调节参数等等，还是可以解决此问题的。不过，水电厂无功功率的调节还是可以很容易地达到调度的要求，毕竟，励磁系统的调节速率还是很快的。
不少专家提出了非常规的控制理念，即将有功功率的调节任务交由调速器来实现，监控系统只是下发有功设定值给调速器，减少了监控系统主动调节负荷这个中间环节，提高了功率调节的效率。不过，此控制理念很早就已出现，但却常常作为调速器的一个基本功能，在工程招投标的时候提出来，很少使用，原因一是大家很难摒弃监控系统主动调节功率这一既成做法，二是担心监控系统与调速器系统之间的联络容易受到干扰等不可靠的因素，造成功率调节误动作，进而遭到调度考核，甚至引起危险，三是调速器系统采集的信号不如监控系统广泛，防误动作及保护闭锁功能比较难实现。
本人近期对这种非常规的控制理念进行了研究，以有功调节为例，在此跟大家分享。
首先，在监控系统上位机画面中添加功率调节方式选择，可以在监控系统常规PID控制方式和模出至调速器控制方式中进行选择，默认常规控制方式。
监控系统增加模出信号至调速器系统，将监控系统的负荷设定值送至调速器，调速器系统增加模出信号至监控系统，将调速器系统收到的监控下发的负荷设定值返送给监控系统，同时也将调速器系统采集到的机组的功率实发值送给监控系统，两侧均采用4-20mA标准模拟量，模出电缆采用屏蔽、双绞线，单独敷设，并与高压、高频、大电流设备及其电缆保持安全距离。或采用监控与调速器双方的通讯方式来传送模拟量数据，通讯方式采用常规modbus规约，具体通讯细节双方约定即可，通讯电缆要求同上，但以现地层modbus通讯方式来传送控制信息，可靠性及安全性堪忧，因此不建议使用。
监控系统以继电器输出的方式来传送控制切换信号，由硬接
