【《某水电站计算机监控系统的软件设计案例》9000字】

某水电站计算机监控系统的软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u15538某水电站计算机监控系统的软件设计案例 .4.4正常停机过程PLC程序设计下面为正常停机过程中，机组从发电状态切换到空载状态的程序代码。201:IF((DI[68]=0ANDDI[70]=1)OR(DI[69]=0ANDDI[71]=1))OR(P.CURRENT_VALUE<=20.0ANDQ.CURRENT_VALUE<=10.0)THEN(*0速度调节控制器设备远控，并且自动，履行励磁到空负载令*)P.ENABLE：=1；Q.ENABLE：=1；(*充分保障模出与通信调节控制时正常调节控制070512*)P.SET_VALUE:=0.0；Q.SET_VALUE:=0.0；OUT[35]:=120000；(*减无功*)OUT[58]：=120000；(*减有功*)OUT[55]：=0；(*复归开启同期*)P_F:=0；SEQ_INFO[1].CSTEP:=205；ELSEALARM_CODE:=100；FAIL:=1；END_IF；205:KON_1(IN1:=(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDP.SOURCE_NO<>0ANDQ.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.CURRENT_VALUE>=-8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)，T1:=T#120S)；(*导叶到空载，励磁到空载，跳GCB*)IF(Q.CURRENT_VALUE<=8.0ANDQ.SOURCE_NO<>0)THENOUT[35]:=0；END_IF；IF(P.CURRENT_VALUE<=8.0ANDP.SOURCE_NO<>0)THENOUT[58]:=0；END_IF；215:KON_1(IN1:=(SOE[1]=0ANDSOE[2]=1)，T1:=T#5S)；(*GCB未跳，保持导叶到空载，励磁到空载。*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=103；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=220；END_IF；220:IFFD_KZAITHENSUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=251；END_IF；下面为正常停机过程中，机组从空载状态切换到空转状态的程序代码。251:IF(DI[88]=0ANDDI[82]=1ANDDI[83]=0)OR(U_10=1)THEN(*励磁系统在远方现地时，可以进行空转操作*)OUT[23]:=5000；(*励磁停机*)SEQ_INFO[1].CSTEP:=255；ELSEALARM_CODE:=104；FAIL:=1；END_IF；255:KON_1(IN1:=U_10，T1:=T#30S)；(*励磁停止，如果电压在30秒之内下降不到10%以下，流程退出*)IFKON_1.Q1THENALARM_CODE:=105；FAIL:=1；END_IF；IFKON_1.Q2THENSEQ_INFO[1].CSTEP:=260；END_IF；260:IFKZAI_KZUNORFD_KZUNTHEN(**)SUCCESS:=1；ELSESEQ_INFO[1].CSTEP:=301；END_IF；1.4.5事故停机过程控制流程框图当机组传感器侦测到温度异常、发变组保护动作、火灾报警、摆度超限、调速器事故低油压、机组过速、手动紧急停机条件下，则系统开始事故停机，发送控制指令到其中的调速器，通过后者调节紧急停机电磁阀，分主变高压侧断路器、厂高变高压侧断路器，然后发出励磁停机令，停励磁系统，然后按照正常停机流程执行，具体流程见图5-9。图5-9事故停机流程框图1.4.6事故停机过程PLC程序设计下面为紧急事故停机过程中，机组紧急停机的程序代码。401:OUT[131]:=2000；(*落闸门*)OUT[19]:=2000；(*投紧急停机电磁阀*)IFSOE[54]THENOUT[5]:=2000；(*投事故配压阀*)END_IF；FORI:=2TOMAX_CONTROL_OBJECT_NODOSEQ_INFO[I]:=SEQ_INFO_ZERO；END_FOR；SEQ_INFO[1].CSTEP:=461；P_F:=0；1.5机组自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）设计电压与频率对电力系统的稳定性至关重要。可以说，整个电网的安全可靠运行，是建立在频率及电压稳定的基础上。发电站发出上网电能的频率、电压若不能达到电网调度中心的相关要求，会对电网的正常运行产生极大威胁。随着电力系统相关技术的不断发展，对电能电压、频率的控制手段也越来越成熟，目前，很多电站都采用了机组自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）技术。AGC、AVC可根据电网需要对电站间负荷和电压进行分配调节，从而满足电力系统安全运行的要求，保证电网的安全稳定[52]。1.1.1自动发电控制（AGC）的设计AGC简介AGC是自动发电控制系统的简称，电力系统运行时，其负荷在动态变化，如果电网负荷与电站出力不平衡就有可能导致电网频率不稳定，进而造成电网大面积瘫痪。为保证电力质量，电网企业会对电力系统频率进行监视，当系统频率异常时，通过电力调度机构向发电站下达调节发电机有功出力的命令使电力系统的有功功率达到新的平衡，从而使系统频率保持动态稳定[53]。因此，AGC的投入大大提高了电力系统的稳定性。AGC总体要求和功能自动发电控制过程中主要是在符合系统限制条件基础上，对电站的有功功率进行高效的控制，从而满足相关应用要求。其功能要求情况如下所示：（1）使电站的频率和设定值的偏差在较小范围内，许可值不超过±0.1Hz。有关调频速度也满足国家和行业标准要求（2）维持电站输送功率在一定标准范围内。（3）根据上级调度发电功率，基于经济性、安全各方面要求进行分析，从而得到最佳机组台数、组合方式等。此外还综合分析相应的限制条件而实现一定调节目的[54]。（4）自动发电操作控制的功能应符合上级调度机构的要求。上级调度机构AGC下送的有功设定值的对象指的仅仅是上级调度机构AGC系统的可控设备机组。计算机监控系统应提供完成单机操作控制、电站等值操作控制两大类AGC操作控制方式的端口。计算机监控系统AGC系统依据设定值调配电站机组的有功功率的时候，应顾及送出连接线路的稳定限制，预防稳定事故的产生。稳定限制由上级调度机构给出。当产生电站和上级调度机构通讯间断、上级调度机构AGC系统工作异常等状况的时候，电站AGC系统应该自动转换到当地控制。自动发电控制在符合上级调度的正常调配要求前提下，使发电总功率按照安全、可靠、经济的根本原则分配，目标是在保证发电满足给定总功率及其它限制的条件下，使发电耗水量或者弃水量最少。主要约束限制条件包括但是不局限于如下：①上级调度的发电要求；②电站机组的运行限制，如；实时运行工况、机组设备空蚀区/震动区、机组工作效率分布曲线、机组最高有功功率限制、机组P-Q相互关系等；③水库、河流的特性及运行要求，如：水情、水头、上游水位变化、上游来水流量、下游最小流量、下游水位变化等[55]；（5）计算机监控系统AGC应对旋转备用容量计算和监视，满足电网的安全要求。当计算出的实际旋转备用容量小于要求值时应发出告警信号。（6）计算机监控系统AGC应对AGC给定值与上级调度机构AGC指令有效性进行鉴定的功能，无效时能自动转换至提前设立的状态。（7）计算机监控系统可选择可控机组参加AGC，对参加AGC控制的机组可确定每一台机组的有功、无功功率的设定值；同时应对参加AGC控制的机组的可用性和响应情况进行监视和检查，当发现其不可用或未响应控制时，应自动转为离线控制方式，并发出告警。未参加AGC联合控制的机组可接受操作员对该机组的其它方式控制。AGC的工作方式AGC在运行过程中基于调度部门需求，而进行整个电站出力调整，以此来满足系统运行要求。自动发电控制设置有远方/现地两种控制模式，可通过开关进行转换。当控制模式为现地时，电站计算机监控系统现地运行AGC，AGC运算结果有两大类模式[56]。闭环：电站现地AGC运算结果直接下达到机组立刻运行，不用运行工作人员干涉[57]。开环：电站现地AGC运算结果，需要运行工作人员校核后才可以下达机组。当AGC控制模式切换到远方时，由电网调度机构远程对电站下达命令，再经AGC程序经过优化后下发给各机组执行调度命令，在此模式下，电站运行人员不需要进行相关调功操作[58]。AGC给定值方式给定电站总有功功率。给定日负荷曲线。日负荷曲线点数/日可调，通常包括两天（当天、第二天）的数据。给定机组负荷。以上各种方式和目标值相互间的切换应做到无扰动切换。AGC退出条件当满足以下任意条件时，自动退出AGC：无机组参与AGC电力系统发生事故电站发生事故与调度通信网络故障LCU发生故障1.1.2自动电压控制（AVC）的设计概述相对于旧监控系统，新系统增加自动电压控制(AVC)功能，可根据电网调度命令自动调节及分配机组无功负荷。AVC为基于电网调度自动化系统，通过对全网\t"/item/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E7%94%B5%E5%8E%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6/_blank"无功电压分布状态展开集中监视与研究分析运算，从全局的层面对分布在高压传输电网里无功功率、并联补偿设备基于相关控制要求进行自动协调优化控制，以使电网电压保持稳定。AVC不仅仅能够完成对无功电压的自动调节控制，并且具备一定的优化功能，是维持系统电压稳定、提高高压传输电网电压综合品质与整个系统经济运行水平、提升无功电压管理能力的主要专业技术方式。电站AVC总体要求和功能在电网运行过程中，要求电网的电压维持一个相对稳定的值，这就要求各电厂连接电网的母线电压值达与电网相匹配。在控制过程中远程操作站会给电站一个母线电压值，对比分析可知此值域母线电压实测值存在一定偏差，分析确定出相应的偏差结果后，接着得到电站可分配的无功功率，然后分析操作站、上一级调度需求，在相应的最优原则基础上对机组的无功功率进行适当的分配和调节，根据要求进行励磁后，维持220kV母线电压值在一定变化区间内[59]。在MMI上显示出这些信息，为相关人员提供一定操作参考。在没有AVC的时代，机组无功功率需要运行人员根据经验进行手动调节操作，这样的后果是既不安全也不可靠，AVC的投入大大减轻了运行人员的工作压力，提高了系统电压的稳定性。AVC的工作模式在现地控制单元(LCU)与厂控级上设置“远方/现地”切换开关。当LCU切换至“现地”时，不允许厂控级控制。LCU切换至“远方”，上位机切换至“现地”时，允许厂控级控制。只有当现地控制单元与上位机同时为“远方”时，才由电网调度机构直接远方控制[60]。当控制模式为现地时，电站计算机监控系统现地运行AVC，AVC运算结果有两种方式。（1）闭环：在闭环模式下，分配处理计算所得的无功功率，然后进入AVC流程。在这种运行模式下，系统会直接下发无功功率值到机组进行一定调节，进入AVC流程，不需运行人员干预。（2）开环：在开环方式下，AVC仅显示出运算得到的可调配的无功功率，而不会把其下发到各机组，运算结果需经运行人员确认后方可下送到机组。当电厂AVC控制模式切换到“远方”时，电厂接受电网调度机构对电站下发的220kV母线电压给定值。在系统运行期间，运行模式切换到“现地”时，电厂运行操作人员可自行设置220kV母线电压给定值。控制母线的切换某水电站有I母、II母两条220kV母线。AVC正常投入时，按所投母线电压进行无功功率控制，当其中一条母线故障时，运行工作人员可把控制母线进行灵活切换，若两条母线均故障，则退出AVC功能。AVC给定值方式按电网调度相关的无功方式而杀死一定控制操作，且在全厂机组间分配无功功率，满足应用要求，使母线电压符合相关标准。基于设定出的电压计划曲线方式而方便的调节母线电压，且分配无功功率，据此控制相应的母线电压符合相关标准要求。AVC功能闭锁条件（1）增无功闭锁在对母线