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案例頻道 隨著現(xiàn)代微機(jī)化控制的普遍應(yīng)用，水電廠調(diào)速器系統(tǒng)具備了更為強(qiáng)大的功能，其中包括和其他系統(tǒng)、尤其是和監(jiān)控系統(tǒng)更為豐富的接口功能，主要指高可靠的通訊和硬接點(diǎn)接入。在此意義上，總結(jié)作者對調(diào)速器的認(rèn)識(shí)和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出調(diào)速器應(yīng)該具備現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式。
如大家所知道，一般調(diào)速器基本具備了自動(dòng)調(diào)節(jié)模式和手動(dòng)調(diào)節(jié)模式，在自動(dòng)模式下又有頻率調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)、開度調(diào)節(jié)及流量調(diào)節(jié)等。而現(xiàn)在本文所提出的現(xiàn)地調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)則是在此基礎(chǔ)上更為宏觀的一個(gè)控制模式分類，它強(qiáng)調(diào)了在機(jī)組并網(wǎng)后調(diào)節(jié)主動(dòng)權(quán)的歸屬，從而盡量避免由于歸屬不清而引起的一些運(yùn)行問題。下面就現(xiàn)地和遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)模式的概念、意義等做一簡單探討。
一、現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的分類：
目前水電廠調(diào)速器由于采用了科技含量極高的PLC或類PLC作為核心控制部件，從而極大地豐富了調(diào)速器的各類功能。同時(shí)雖然各調(diào)速器在所用的機(jī)械部件、反饋量源、數(shù)學(xué)模型和算法等方面有所不同，但實(shí)現(xiàn)的基本功能或者說是對用戶的界面都基本一樣，比如電網(wǎng)頻率、機(jī)組頻率的采集，開停機(jī)流程，負(fù)反饋控制，界面顯示內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控通訊等等。
但卻并非各個(gè)調(diào)速器都具備了現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制方式的與分類及切換等有關(guān)的功能。
其實(shí)在微機(jī)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入水電廠而調(diào)速器還處在模擬電調(diào)的時(shí)代，就已經(jīng)有了遠(yuǎn)方控制的痕跡，比如由監(jiān)控發(fā)出有效的電平信號通過調(diào)速器來控制導(dǎo)葉的位置從而實(shí)現(xiàn)對功率的調(diào)節(jié)。而當(dāng)調(diào)速器進(jìn)入微機(jī)化控制時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)則可以通過直接將需要調(diào)節(jié)的目標(biāo)由通訊傳給調(diào)速器，然后由調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)控制功能。
因此，作者認(rèn)為目前調(diào)速器在機(jī)組并網(wǎng)后有如下控制方式：
1) 現(xiàn)地自動(dòng)（PID）調(diào)節(jié)：在現(xiàn)地設(shè)定功率、開度或流量等控制目標(biāo)值，由調(diào)速器按照自己的參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，調(diào)速器系統(tǒng)的模擬量作為反饋量。
2) 現(xiàn)地手動(dòng)調(diào)節(jié)：在現(xiàn)地非PID調(diào)節(jié)手段，人為地進(jìn)行增減操作而達(dá)到需要目標(biāo)，調(diào)節(jié)效果與掃描周期、控制步長有關(guān)。
3) 遠(yuǎn)方通訊調(diào)節(jié)：由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行AGC運(yùn)算后，通過通訊將功率、開度或流量等控制目標(biāo)值傳到調(diào)速器后由調(diào)速器進(jìn)行自動(dòng)PID調(diào)節(jié)來達(dá)到控制目的。
4) 遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)：由監(jiān)控系統(tǒng)做PID運(yùn)算，靠開出繼電器電平信號給調(diào)速器，監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量作為反饋量。一般做法將該信號和調(diào)速器手動(dòng)控制按鈕并聯(lián)，也就意味著調(diào)節(jié)效果與掃描周期、控制開出步長有關(guān)。
還有一種方式稱為機(jī)械純手動(dòng)，是指完全脫離電氣控制純機(jī)械操作的一種模式，不在本文討論的范圍之內(nèi)，本文僅就上述四種控制展開討論。
在實(shí)際運(yùn)行中，如果沒有進(jìn)行這四種控制類型的現(xiàn)地遠(yuǎn)方區(qū)分，勢必造成一些運(yùn)行中的問題。比如，當(dāng)在現(xiàn)地進(jìn)行50MW負(fù)荷的自動(dòng)控制操作時(shí)，而監(jiān)控通訊下達(dá)了60MW負(fù)荷的命令，則導(dǎo)致控制目標(biāo)不一致、控制效果混亂的局面。或者由于切換到現(xiàn)地手動(dòng)模式下時(shí)，將會(huì)由于現(xiàn)地PID退出調(diào)節(jié)而使遠(yuǎn)方自動(dòng)調(diào)節(jié)失敗。
由此可見，進(jìn)行現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的劃分是有必要的。
二、四種控制類型的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
現(xiàn)對上節(jié)四種類型的控制方式進(jìn)行比較，從而幫助我們確定在運(yùn)行過程中如何進(jìn)行正確有效的方式切換選擇：
1. 現(xiàn)地自動(dòng)（PID）調(diào)節(jié)：本方式優(yōu)點(diǎn)是使用最優(yōu)的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直觀性強(qiáng)，缺點(diǎn)是需要一定的人力資源，同時(shí)調(diào)節(jié)受一定的人為因素影響比如輸入錯(cuò)誤等。
2. 現(xiàn)地手動(dòng)調(diào)節(jié)：本方式無明顯優(yōu)點(diǎn)，適用于進(jìn)行相關(guān)的調(diào)速器試驗(yàn)。
3. 遠(yuǎn)方通訊調(diào)節(jié)：本方式的優(yōu)點(diǎn)是能保證水電廠自動(dòng)發(fā)電控制，作業(yè)流程簡單清晰，同時(shí)能利用調(diào)速器的PID參數(shù)達(dá)到好的調(diào)節(jié)性能。主要的缺點(diǎn)來自于對通訊質(zhì)量的高要求。
4. 遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)：本方式的優(yōu)點(diǎn)是能保證水電廠自動(dòng)發(fā)電控制，但由于采用監(jiān)控系統(tǒng)的未經(jīng)優(yōu)化的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，故不能達(dá)到很好的調(diào)節(jié)性能。
三、現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的實(shí)現(xiàn)：
上述可知，進(jìn)行現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的劃分是有必要的，其具體做法是：
1. 進(jìn)行現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式分類，其中現(xiàn)地控制模式包括1、2類型控制，遠(yuǎn)方控制模式包括3、4類型控制；
2. 增加相應(yīng)地操作功能，即現(xiàn)地控制和遠(yuǎn)方控制的切換功能。當(dāng)切換至現(xiàn)地控制時(shí)，1、2調(diào)節(jié)方式可用而控制方式3的通訊值和4的電平值均無效，當(dāng)切換至遠(yuǎn)方控制模式時(shí)，3、4調(diào)節(jié)方式可用而控制方式1的界面輸入值和無效。該操作功能的引入或者說是進(jìn)行現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的劃分，有效地避免了前面所提到的運(yùn)行中可能會(huì)存在的一些問題。
但此時(shí)將引出一個(gè)問題：如果在遠(yuǎn)方控制模式下，進(jìn)行遠(yuǎn)方PID的調(diào)節(jié)時(shí)，由于將監(jiān)控傳來的電平信號和按鈕并聯(lián)，就會(huì)導(dǎo)致，遠(yuǎn)方控制時(shí)，現(xiàn)地按鈕調(diào)節(jié)也會(huì)起作用。這一點(diǎn)無疑會(huì)引起運(yùn)行人員操作和認(rèn)識(shí)上的混亂。因此更為合理的做法是，將監(jiān)控的PID調(diào)節(jié)輸入電平單獨(dú)接至開關(guān)量通道，然后進(jìn)行和現(xiàn)地按鈕操作一樣的處理算法，或者僅僅在參數(shù)選擇上區(qū)別于現(xiàn)地按鈕操作。則對四種控制類型大致說明如下：
1. 現(xiàn)地自動(dòng)（PID）調(diào)節(jié)：由調(diào)速器按照自己的參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)；
2. 現(xiàn)地手動(dòng)調(diào)節(jié)：在現(xiàn)地的非PID調(diào)節(jié)手段，手動(dòng)進(jìn)行增減操作而達(dá)到需要目標(biāo)；
3. 遠(yuǎn)方通訊調(diào)節(jié)：由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行AGC運(yùn)算后，通過通訊將目標(biāo)值傳到調(diào)速器后由調(diào)速器進(jìn)行自動(dòng)PID調(diào)節(jié)來達(dá)到控制目的；
4. 遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)：由監(jiān)控系統(tǒng)做PID運(yùn)算，靠開出繼電器電平信號給調(diào)速器開關(guān)量通道進(jìn)行調(diào)節(jié)。
四、現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的切換：
本章節(jié)不僅討論現(xiàn)地和遠(yuǎn)方的切換，還將進(jìn)一步討論現(xiàn)地模式下1、2控制方式的切換，以及遠(yuǎn)方模式下3、4控制方式的切換。
考慮要服從AGC控制，也就是保證監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的要求，當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后應(yīng)由調(diào)速器自動(dòng)切入遠(yuǎn)方控制模式。
對于監(jiān)控系統(tǒng)，由于調(diào)速器系統(tǒng)PID參數(shù)是更適用于運(yùn)行工況，故在遠(yuǎn)方模式下，我們應(yīng)更傾向于首先使用遠(yuǎn)方通訊方式。這樣一則保證AGC運(yùn)行、簡化流程，另則保證調(diào)節(jié)性能。
但由于存在通訊中斷、現(xiàn)地功率變送器等反饋錯(cuò)誤等故障，為保證AGC不退出運(yùn)行，故建議將遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)作為二級選用調(diào)節(jié)方式，在遠(yuǎn)方模式下，由故障自動(dòng)或人為手動(dòng)時(shí)切換至該方式，其中人工切換的操作功能應(yīng)放在監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面下。
當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，比如功率采集出錯(cuò)時(shí)，此時(shí)遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)由于無反饋信號而將自動(dòng)切換至遠(yuǎn)方通訊模式，不能成功切換至通訊模式時(shí)，將自動(dòng)切換至現(xiàn)地。也即說，現(xiàn)地控制為三級選用控制模式。
現(xiàn)地的自動(dòng)和手切換屬于一般的調(diào)速器指標(biāo)要求，不再做過多討論。
因此，從上述來看，在現(xiàn)地人機(jī)界面上有以下幾類切換：
l 并網(wǎng)后自動(dòng)切換至遠(yuǎn)方模式；
l 人工進(jìn)行遠(yuǎn)方/現(xiàn)地的切換
l 自動(dòng)進(jìn)行1、2類控制模式切換
l 手動(dòng)進(jìn)行1、2類控制模式切換
而監(jiān)控系統(tǒng)則有以下幾類切換：
l 自動(dòng)進(jìn)行3、4類控制模式切換
l 手動(dòng)進(jìn)行3、4類控制模式切換
l 自動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)方/現(xiàn)地的切換
l 人工進(jìn)行遠(yuǎn)方/現(xiàn)地的切換
五、需要補(bǔ)充的一些說明：
針對上述觀點(diǎn)，結(jié)合一些實(shí)際情況，本節(jié)將一些問題做簡單的補(bǔ)充說明：
1. 遠(yuǎn)方PID控制類型的必要性：該控制方式就其性質(zhì)而言，屬于遠(yuǎn)方通訊控制方式的后備保護(hù)方式，即當(dāng)遠(yuǎn)方通訊方式不能正常運(yùn)行時(shí)，該控制方式投入，從而保證廠站AGC的正常運(yùn)行。但考慮監(jiān)控系統(tǒng)的性能、運(yùn)算速度、連接等問題，如果不能充分保證監(jiān)控系統(tǒng)性能和遠(yuǎn)方PID調(diào)節(jié)性能時(shí)，可以不設(shè)置該控制模式，也就是說，在遠(yuǎn)方模式下，僅僅意味著通過通訊進(jìn)行負(fù)荷設(shè)定。
2. 現(xiàn)地和遠(yuǎn)方功率的變送器：由于調(diào)速器使用現(xiàn)地功率變送器作為反饋，監(jiān)控使用遠(yuǎn)方功率變送器作為反饋，因此在進(jìn)行變送器校驗(yàn)時(shí)，除了常規(guī)檢查校驗(yàn)，還應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)變送器之間的誤差校正，從而保證由遠(yuǎn)方PID切換至現(xiàn)地自動(dòng)控制時(shí)無擾動(dòng)。同時(shí)，如果處于遠(yuǎn)方通訊模式下時(shí)，當(dāng)現(xiàn)地功率變送器故障，也將導(dǎo)致遠(yuǎn)方通訊模式不能投入，應(yīng)切換至遠(yuǎn)方PID控制模式，因此，應(yīng)將該故障信號通過通訊或硬接線傳至監(jiān)控系統(tǒng)。
3. 現(xiàn)地界面設(shè)定值：按照先前所述，當(dāng)控制模式處于遠(yuǎn)方控制時(shí)，現(xiàn)地人機(jī)界面上的人工輸入?yún)^(qū)應(yīng)封瑣，不能進(jìn)行寫入操作，同時(shí)其值應(yīng)實(shí)時(shí)追蹤實(shí)發(fā)值，一旦當(dāng)模式切換至現(xiàn)地時(shí)，追蹤值則變?yōu)榻o定值，保證了無擾動(dòng)切換。
4. 開度、流量等控制模式的對應(yīng)關(guān)系：由于AGC主要面向功率進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，因此在運(yùn)行中監(jiān)控系統(tǒng)要想輸出開度、流量的控制值，不但要進(jìn)行一定的公式計(jì)算，還要引入必要的量值如調(diào)速器當(dāng)前所處的控制是功率、開度還是流量。因此，可以考慮監(jiān)控系統(tǒng)只傳送功率設(shè)定值或電平信號，由調(diào)速器進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的開度和流量。這就要求比較完善的運(yùn)行曲線。當(dāng)然，不主張?jiān)谶h(yuǎn)方模式下，對開度和流量模式切換進(jìn)行限制。
以上就是作者對水電廠調(diào)速器系統(tǒng)的現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制模式的一點(diǎn)粗淺看法。鑒于作者水平有限，在上述觀點(diǎn)中難免有遺漏和不足之處，望多指正。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號